CN101702694B

CN101702694B - 机车互联网关和系统以及机车通信方法

Info

Publication number: CN101702694B
Application number: CN2009102227042A
Authority: CN
Inventors: 吴涛; 李砾工; 吴健; 马晨普; 王延超; 石勇; 董笑辰; 王�锋
Original assignee: CNR Dalian Electric Traction R& D Center Co Ltd
Current assignee: CRRC Yangtze Co Ltd
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2029-11-12
Also published as: CN101702694A

Abstract

本发明实施例提供一种机车互联网关和系统以及机车通信方法。机车互联系统，包括：分别设置在第一类机车、第二类机车以及第三类机车上的通信系统，所述第一类机车上设有机车通信网络TCN网关，所述第二类机车以及第三类机车上分别设有机车互联网关，所述TCN网关与所述机车互联网关通过绞线式机车总线WTB连接。本发明实施例通过安装在以太网的机车和WorldFIP网络的机车上的机车互联网关，可以使得TCN、以太网和WorldFIP网络信号互相转换，从而当同一列车上重联不同网络类型的机车时，这些机车之间可以进行互联通信。

Description

机车互联网关和系统以及机车通信方法

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种机车之间相互通信的机车互联网关和系统以及机车通信方法。

背景技术

随着机车网络控制技术的发展和日趋成熟，使用铁路专网来完成机车的控制将逐步代替传统的硬线连接的控制方式。

在现有技术中，由于使用习惯和技术条件等因素，各机车制造企业所采用的机车网络类型也不尽相同，而不同类型的网络系统的硬件环境、通信协议等也大相径庭。举例来说，现有机车采用的网络类型可以包括：世界工厂仪表协议(World Factory Instrumentation Protocol，以下简称：WorldFIP)网络、机车通信网络(Train Communication Network，以下简称：TCN)和以太网总线网络。由于在使用过程中，不同网络协议下的机车需要互联通信，因此为了规范机车间的重联控制，欧洲铁路联盟制定了专用的机车通信网络应用协议UIC556，该协议基于TCN网络技术，从机车重联和应用功能层面，对网络通信数据进行详细的定义，从而使不同国家、不同制造商生产的、不同类型的机车车辆能进行互联操作。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：如何使WorldFIP网络类型的机车以及以太网总线类型的机车与TCN类型的机车实现互联通信成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种机车之间相互通信的机车互联网关和系统以及机车通信方法。

本发明实施例提供一种机车互联网关，包括：第一网关单元、转换单元、第一总线单元、第二总线单元以及采用x86架构的中央处理单元，所述第一网关单元与所述转换单元连接，所述第一总线单元和第二总线单元与所述转换单元连接，所述中央处理单元与所述转换单元、第一总线单元和第二总线单元连接；

所述第一网关单元，用于接收机车间传递的绞线式机车总线WTB信号，将所述WTB信号转换为多功能车辆总线MVB信号，并将所述MVB信号发送给所述转换单元；

所述转换单元，用于在所述中央处理单元的控制下，将所述MVB信号发送给第一总线单元或第二总线单元；

所述第一总线单元，用于接收所述转换单元发送的MVB信号，并在所述中央处理单元的控制下将所述MVB信号转换为世界工厂仪表协议WorldFIP信号；

所述第二总线单元，用于接收所述转换单元发送的MVB信号，并在所述中央处理单元的控制下将所述MVB信号转换为以太网信号。

本发明实施例提供一种机车互联系统，包括：分别设置在第一类机车、第二类机车以及第三类机车上的通信系统，所述第一类机车上设有机车通信网络TCN网关，所述第二类机车以及第三类机车上分别设有上述的机车互联网关，所述TCN网关与所述机车互联网关通过绞线式机车总线WTB连接。

本发明实施例提供一种机车通信方法，包括：

接收第一机车发送的绞线式机车总线WTB信号；

将所述WTB信号转换为多功能车辆总线MVB信号，并在采用x86架构的中央处理单元的控制下将所述MVB信号转换为世界工厂仪表协议WorldFIP信号或以太网信号；

将所述WorldFIP信号或以太网信号发送给第二机车。

本发明实施例通过安装在以太网的机车和WorldFIP网络的机车上的机车互联网关，可以使得TCN、以太网和WorldFIP网络信号互相转换，从而当同一列车上重联不同网络类型的机车时，这些机车之间可以进行互联通信。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明机车互联网关实施例一的结构示意图；

图2为本发明机车互联网关实施例一的网络结构示意图；

图3为本发明机车互联网关实施例二的结构示意图；

图4为本发明机车互联系统实施例的结构示意图；

图5为本发明机车通信方法实施例一的流程图；

图6为本发明机车通信方法实施例二的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明机车互联网关实施例一的结构示意图，图2为本发明机车互联网关实施例一的网络结构示意图，如图1和2所示，本实施例的机车互联网关可以包括：第一网关单元11、转换单元12、第一总线单元13、第二总线单元14以及中央处理单元(central processing unit，以下简称：CPU)15，第一网关单元11与转换单元12连接，第一总线单元13和第二总线单元14与转换单元12连接，CPU 15与转换单元12、第一总线单元13和第二总线单元14连接；第一网关单元11用于接收机车间传递的绞线式机车总线(Wire Train Bus，以下简称：WTB)信号，将所述WTB信号转换为多功能车辆总线(MUTI-FUNCTION CEHICLE BUS，以下简称：MVB)信号，并将所述MVB信号发送给转换单元12；转换单元12用于在CPU 15的控制下，将MVB信号发送给第一总线单元13或第二总线单元14；第一总线单元13用于接收转换单元12发送的MVB信号，并在CPU 15的控制下将MVB信号转换为WorldFIP信号；第二总线单元14用于接收转换单元12发送的MVB信号，并在CPU 15的控制下将MVB信号转换为以太网信号。

具体来说，WorldFIP是一种工业现场总线，目前主要应用在输变电领域和多种机车上，HXD2型大功率干线电力机车采用WorldFIP。以太网技术在我国轨道交通装备领域应用较少，HXD3机车应用了该网络技术，主要用于列车间的重联控制。

本实施例中的机车互联网关可以为标准6U×84TE机箱结构，该机箱内部可以包括用于起主控作用的CPU 15，该CPU 15可以采用x86构架。该第一网关单元11上可以设置WTB总线接口和MVB总线接口，其中WTB总线接口可以接入WTB信号，该第一网关单元11可以将该WTB信号转换为MVB信号，并通过该MVB总线接口传送给转换单元12。该转换单元12具体可以为MVB转换网卡，该转换单元12可以通过内总线与第一总线单元13和第二总线单元14连接，从而可以在CPU 15的控制下将MVB信号发送给第一总线单元13或者第二总线单元14。该内总线可以包括WorldFIP总线接口、RS232接口和标准以太网接口。具体来说，CPU 15可以获知该MVB信号是要发给与第一总线单元13对应的采用WorldFIP网络的第一机车的，还是要发给与第二总线单元14对应的采用以太网的第二机车的，如果是发给第一机车的，则CPU 15控制转换单元12将该MVB信号发送给第一总线单元13，如果是发给第二机车的，则CPU 15控制转换单元12将该MVB信号发送给第二总线单元14。第一总线单元13在接收该MVB信号后，可以采用WorldFIP协议对该MVB信号进行解析转换处理，从而通过该第一总线单元 13上的FIP-T总线接口发送给第一机车内部的信号处理装置进行后续处理；第二总线单元14在接收该MVB信号后，可以采用以太网协议对该MVB信号进行解析转换处理，从而通过该第二总线单元14上的以太网总线接口发送给第二机车内部的信号处理装置进行后续处理。其中，以太网接口可以采用标准PC104构架。

需要说明的是，对于现有的TCN网络的机车来说，由于其采用的是UIC556国际标准协议，且采用WTB作为重联控制总线，因此，TCN网络的机车无需安装本实施例的机车互联网关，只需要在以太网的机车和WorldFIP网络的机车上安装该机车互联网关即可。

本实施例的机车互联网关可以安装在以太网的机车和WorldFIP网络的机车上，从而使得TCN、以太网和WorldFIP网络信号均可以经过第一网关单元和转换单元进行互相转换，从而当同一列车上重联不同网络类型的机车时，这些机车之间可以进行互联通信。

在本发明机车互联网关另一个实施例中，第一总线单元13还用于在CPU15的控制下，将WorldFIP信号转换为MVB信号并发送给转换单元12；第二总线单元14还用于在CPU 15的控制下，将以太网信号转换为MVB信号并发送给转换单元12；转换单元12还用于接收所述MVB信号，在CPU 15的控制下将所述MVB信号转发给第一网关单元11，第一网关单元11还用于将所述MVB信号转换为WTB信号。

以WorldFIP网络的机车需要与TCN网络的机车通信为例来说，该WorldFIP网络的机车上可以安装本实施例的机车互联网关可以通过FIP-T接口将WorldFIP信号发送给第一总线单元13，该第一总线单元13可以在CPU15的控制下将该WorldFIP信号转换为MVB信号，并通过内总线发送给转换单元12，该转换单元12可以将该MVB信号通过MVB总线发送给第一网关单元11，从而使得第一网关单元11可以通过WTB总线接口发送给TCN网络的机车。以太网的机车与TCN网络的机车通信的过程与上述过程类似，不再赘述。

在本实施例中，转换单元12可以相当于一个转接器，该转换单元12可以包括：标准MVB总线接口、WorldFIP总线接口、RS232接口以及标准以太网接口，从而转接WorldFIP协议、以太网协议以及符合UIC556标准的TCN协议。

为了CPU 15可以包括：PC104接口、RS232接口和/或通用串行总线USB接口。CPU 15是该网络控制和信号处理转换的核心部件，可以为PC104接口，能驱动转换单元12、第一总线单元13以及第二总线单元14，解析各自传输的总线信号，处理各种总线的数据流，从而完成了以太网信号、WorldFIP信号和MVB信号的转换。另外，CPU 15可以具有RS232、USB等接口，从而可以连至相关网络进行多种网络数据的处理。

本实施例的机车互联网关，将WorldFIP协议、以太网协议转换为符合UIC556标准的TCN协议，从而实现不同类型机车的重联控制。

图3为本发明机车互联网关实施例二的结构示意图，如图3所示，本实施例的机车互联网关在图1所示的机车互联网关的基础上，可以进一步包括两个供电单元16，一个供电单元16与第一网关单元11连接，另一个供电单元16与转换单元12、第一总线单元13、第二总线单元14以及CPU 15连接。

在本实施例中，由于第一网关单元11的工作电压与转换单元12、第一总线单元13、第二总线单元14以及CPU 15的工作电压不同，因此，本实施例采用两个供电单元16分别供电，可以实现供电系统的隔离，从而避免了通过电源传导的电磁干扰，保证了系统的可靠、稳定运行。

本发明及机车互联系统，可以包括：分别设置在第一类机车、第二类机车以及第三类机车上的通信系统，第一类机车上设有机车通信网络TCN网关，第二类机车以及第三类机车上的通信系统中分别设有机车互联网关，TCN网关与所述机车互联网关通过WTB连接，其中机车互联网关可以采用上述任一实施例所述的机车互联网关。

本实施例的机车互联系统，可以在WorldFIP网络的机车，即第二类机车以及以太网的机车，即第三类机车上安装机车互联网关，从而使得TCN、以太网和WorldFIP网络信号均可以经过该机车互联网关进行互相转换，从而当同一列车上重联不同网络类型的机车时，这些机车之间可以进行互联通信。

下面采用一个具体实例对本发明机车互联系统的基础方案进行详细说明。

图4为本发明机车互联系统实施例的结构示意图，如图4所示，以TCN网络的HXD1机车与WorldFIP网络的HXD2机车及以太网的HXD3机车互联通信为例来说，该HXD2机车和该HXD3机车上均可以装设机车互联网关。而在TCN网络的HXD1机车上，可以使用原有的TCN网关。HXD1机车的TCN网关、HXD2机车的机车互联网关以及HXD3机车的机车互联网关之间可以采用WTB连接。

本实施例中的机车互联网关可以采用上述任一个机车互联网关实施例所述的机车互联网关。在各个机车内部还可以包括与各自的内部总线连接的牵引控制单元(Transmission Control Unit，以下简称：TCU)、中央控制单元(Central Control Unit，以下简称：CCU)以及驱动控制单元(Drive ControlUnit，以下简称：DCU)。需要说明的是，本实施例的系统不限于图4中所描述的结构，本系统的实施例可以包括机车通信所需的其它的通信装置，如存储装置、信号处理装置等。

具体地，以WorldFIP网络的机车HXD2需要与TCN网络的机车HXD1通信为例来说，该WorldFIP网络的机车HXD2上可以通过机车互联网关将WorldFIP信号信号转换为MVB信号，并将该MVB信号通过WTB总线接口发送给TCN网络的机车HXD1。当TCN网络的机车HXD1需要与WorldFIP 网络的机车HXD2通信时，TCN网络的机车HXD1可以通过WTB总线将TCN信号发送给WorldFIP网络的机车HXD2上的机车互联网关，然后机车互联网关将该TCN信号转换为MVB信号，并将MVB信号转换为WorldFIP信号，从而将该WorldFIP信号发送给WorldFIP网络的机车HXD2上的WorldFIP总线，以便TCU、CCU或者DCU进行后续的控制处理。

以太网的机车HXD3与TCN网络的机车HXD1通信的过程、以太网的机车HXD3与WorldFIP网络的机车HXD2通信的过程均与上述过程类似，不再赘述。

本实施例的机车互联系统，可以在WorldFIP网络的机车、以太网的机车上安装机车互联网关，从而使得TCN、以太网和WorldFIP网络信号均可以经过该机车互联网关进行互相转换，从而当同一列车上重联不同网络类型的机车时，这些机车之间可以进行互联通信。

图5为本发明机车通信方法实施例一的流程图，如图5所示，本实施例的方法可以包括：

步骤501、接收第一机车发送的WTB信号；

步骤502、将所述WTB信号转换为MVB信号，并将所述MVB信号转换为WorldFIP信号或以太网信号；

步骤503、将所述WorldFIP信号或以太网信号发送给第二机车。

以图1所示的机车互联网关举例来说，本实施例是将TCN信号转换为WorldFIP信号或以太网信号的过程。具体来说，第一网关单元上可以设置WTB总线接口和MVB总线接口，其中WTB总线接口可以接入WTB信号，该第一网关单元可以将第一机车发送的WTB信号转换为MVB信号，并通过该MVB总线接口传送给转换单元。该转换单元具体可以为MVB转换网卡，该转换单元可以通过内总线与第一总线单元和第二总线单元连接，从而可以在CPU的控制下将MVB信号发送给第一总线单元或者第二总线单元。具体来说，CPU可以获知该MVB信号是要发给与第一总线单元对应的采用WorldFIP网络的机车，还是要发给与第二总线单元对应的采用以太网的机车，如果是发给WorldFIP网络的机车，则CPU控制转换单元将该MVB信号发送给第一总线单元，如果是发给以太网的机车，则CPU控制转换单元将该 MVB信号发送给第二总线单元。第一总线单元在接收该MVB信号后，可以采用WorldFIP协议对该MVB信号进行解析转换处理，从而通过该第一总线单元上的FIP-T总线接口发送给WorldFIP网络的机车内部的信号处理装置进行后续处理；第二总线单元在接收该MVB信号后，可以采用以太网协议对该MVB信号进行解析转换处理，从而通过该第二总线单元上的以太网总线接口发送给以太网的机车内部的信号处理装置进行后续处理。

在本实施例中，步骤502中所述的将所述MVB信号转换为世界工厂仪表协议WorldFIP信号或以太网信号，可以包括：根据所述第二机车使用的网络类型对所述MVB信号进行转换处理，若所述第二机车使用的网络类型为WorldFIP网络，则将所述MVB信号转换为所述WorldFIP信号，若所述第二机车使用的网络类型为以太网，则将所述MVB信号转换为所述以太网信号。

本实施例的方法可以应用在图1所示的机车互联网关上，从而使得TCN、以太网和WorldFIP网络信号均可以互相转换，从而当同一列车上重联不同网络类型的机车时，这些机车之间可以进行互联通信。

图6为本发明机车通信方法实施例二的流程图，如图6所示，本实施例的方法在图5所示的方法上可以进一步包括：

步骤601、接收所述第二机车发送的WorldFIP信号或以太网信号；

步骤602、将所述WorldFIP信号或以太网信号转换为MVB信号，并将所述MVB信号转换为WTB信号；

步骤603、将所述WTB信号发送给所述第一机车。

仍以图1所示的机车互联网关举例来说，本实施例是将WorldFIP信号或以太网信号转换为TCN信号的过程。

以WorldFIP网络的机车需要与TCN网络的机车通信为例来说，该WorldFIP网络的机车上可以安装机车互联网关，WorldFIP网络的机车可以将WorldFIP信号发送给第一总线单元，该第一总线单元可以在CPU的控制下将该WorldFIP信号转换为MVB信号，并通过内总线发送给转换单元，该转换单元可以将该MVB信号通过MVB总线发送给第一网关单元，从而使得第一网关单元可以通过WTB总线接口发送给TCN网络的机车。以太网的机车与TCN网络的机车通信的过程与上述过程类似，不再赘述。

本实施例的方法可以使得TCN、以太网和WorldFIP网络信号均可以互相转换，从而当同一列车上重联不同网络类型的机车时，这些机车之间可以进行互联通信。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种机车互联网关，其特征在于，包括：第一网关单元、转换单元、第一总线单元、第二总线单元以及采用x86架构的中央处理单元，所述第一网关单元与所述转换单元连接，所述第一总线单元和第二总线单元与所述转换单元连接，所述中央处理单元与所述转换单元、第一总线单元和第二总线单元连接；

2.根据权利要求1所述的机车互联网关，其特征在于，所述第一总线单元还用于在所述中央处理单元的控制下，将WorldFIP信号转换为MVB信号并发送给所述转换单元；所述第二总线单元还用于在所述中央处理单元的控制下，将以太网信号转换为MVB信号并发送给所述转换单元；所述转换单元还用于接收所述MVB信号，在所述中央处理单元的控制下将所述MVB信号转发给所述第一网关单元，所述第一网关单元还用于将所述MVB信号转换为WTB信号。

3.根据权利要求1或2所述的机车互联网关，其特征在于，还包括两个供电单元，一个供电单元与所述第一网关单元连接，另一个供电单元与所述转换单元、第一总线单元、第二总线单元以及中央处理单元连接。

4.根据权利要求1或2所述的机车互联网关，其特征在于，所述转换单元包括：标准MVB总线接口、WorldFIP总线接口、RS232接口以及标准以太网接口。

5.根据权利要求1或2所述的机车互联网关，其特征在于，所述中央处理单元包括PC104接口、RS232接口和/或通用串行总线USB接口。

6.一种机车互联系统，其特征在于，包括：分别设置在第一类机车、第二类机车以及第三类机车上的通信系统，所述第一类机车上设有机车通信网络TCN网关，所述第二类机车以及第三类机车上分别设有如权利要求1～5中任一权利要求所述的机车互联网关，所述TCN网关与所述机车互联网关通过绞线式机车总线WTB连接。

7.一种机车通信方法，其特征在于，包括：

接收第一机车发送的绞线式机车总线WTB信号；

将所述WorldFIP信号或以太网信号发送给第二机车。

8.根据权利要求7所述的机车通信方法，其特征在于，还包括：

接收所述第二机车发送的WorldFIP信号或以太网信号；

将所述WorldFIP信号或以太网信号转换为MVB信号，并将所述MVB信号转换为WTB信号；

将所述WTB信号发送给所述第一机车。

9.根据权利要求7或8所述的机车通信方法，其特征在于，将所述MVB信号转换为世界工厂仪表协议WorldFIP信号或以太网信号，包括：

根据所述第二机车使用的网络类型对所述MVB信号进行转换处理，若所述第二机车使用的网络类型为WorldFIP网络，则将所述MVB信号转换为所述WorldFIP信号，若所述第二机车使用的网络类型为以太网，则将所述MVB信号转换为所述以太网信号。