CN104065746A

CN104065746A - 车载信号系统以太网安全数据通信单元

Info

Publication number: CN104065746A
Application number: CN201410322470.XA
Authority: CN
Inventors: 许宝林; 邬利挺
Original assignee: Thales SAIC Transport System Ltd
Current assignee: Thales SAIC Transport System Ltd
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2014-09-24

Abstract

本发明公开了一种车载信号系统以太网安全数据通信单元，基于OBRU，包括驾驶室显示单元、加密解密单元、数据通信系统和电源供应，外接MPU和TOD，所述车载信号系统以太网安全数据通信单元还包括以太网接口，通过所述以太网接口连接所述MPU和TOD。本发明在原有OBRU的基础上采用了以太网的通讯方式，传输信息量大大增加，使得新研制的列车自动控制系统大量运用以太网。同时，能相应地减少一块MPU内的处理器板卡的应用，节约了成本。

Description

车载信号系统以太网安全数据通信单元

技术领域

本发明涉及一种应用于轨道交通信号系统的车载信号系统以太网安全数据通信单元。

背景技术

车载无线单元(OBRU)是车载设备(VOBC)的重要组成部分，分别位于列车的两头。车载无线单元(OBRU)主要由四个部分组成，这四个主要的部分分别为驾驶室显示单元(CDU)、数据的加密解密装置(SD)、数据通信系统(DCS)、电源供应(PS)。车载无线单元OBRU的四个主要组成部分通过OBRU的母板进行数据和信息的交互。OBRU实物布局如下图1所示。在OBRU前视图中从左向右依次为加密解密单元，补空板，三块电源板，三块电源板分别提供24V、5V和12V的电源，再向右上部分为驾驶室显示单元(CDU)，下部分为数据通信系统(DCS)无线单元。

OBRU的主要功能包括：提供电压控制和电源滤波，向车载控制器(VOBC)提供控制器局域网络(CAN)接口，向驾驶室显示单元(CDU)提供RS-422接口，提供3个附加的(RS-422)空余接口，通过天线和轨旁设备进行无线通信，为车载设备的按钮和开关提供16路输入，向外提供16路输出。

驾驶室显示单元(CDU)是车载无线单元(OBRU)的重要组成部分，CDU的主要有：CDU与车载控制器(VOBC)中的主处理单元(MPU)使用CAN总线进行数据的双向通信；提供一路RS422接口和驾驶室显示单元进行通讯；与加密解密单元(SD)使用以太网进行通讯并将这个信号使用CAN总线传给车载控制器(VOBC)；提供16路的远程输出；探测16路远程输入；提供了一个自动电源控制；提供了几路多余的RS422信号以备后用。

加密解密单元(SD)的主处理器就是一块奔腾处理器板卡。该奔腾板有3个以太网接口：以太网LAN1位于奔腾板的前面板，进行程序的下载和调试；以太网端口LAN2被用来与数据传输系统DCS进行通信，以太网端口LAN3被用来与CDU板进行通信。数据通过天线的输入输出都要经过加密解密单元，该单元的主要功能是防止通过天线的数据被干扰(比如手机信号等)。

数据传输系统单元(DCS)主要是和轨旁设备进行无线通信，它有一路以太网信号和加密解密单元(SD)进行通信，它和轨旁设备通过天线进行通信。它向外连接两根天线。3块DC-DC电源模块分别为OBRU提供了24V、5V和12V电源。原有OBRU的系统框图如图2所示。

主处理单元(MPU)是车载设备的一部分，MPU子架包含了3块嵌入式奔腾赛扬M处理器(EPCM)板卡，一个以太网通道选择开关(CSS)，2个以太网转CAN转换器(E2CC)。

车载MPU子架有以下功能：有3个EPCM板卡两两使用以太网环通过母板进行连接；每个EPCM板卡通过CAN总线和外围处理单元(PPU)上的外围接口控制和通讯(PICC)进行通讯；通过通道选择开关将任意两个通过以太网连接到E2CC；以太网转CAN模块(E2CC)提供了一个额外的以太网和CAN接口；2个E2CC的CAN接口分别与近端和远端的无线通讯单元(OBRU)进行通讯。这是原有的三取二(2oo3(2OutOf3))的系统配置，如图3。

因此，为了匹配新系统，需对OBRU进行新的设计，这是本申请人努力的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车载信号系统以太网安全数据通信单元，在原有OBRU的基础上采用了以太网的通讯方式，传输信息量大大增加，使得新研制的列车自动控制系统大量运用以太网。同时，能相应地减少一块MPU内的处理器板卡的应用，节约了成本。

实现上述目的的技术方案是：

一种车载信号系统以太网安全数据通信单元，基于OBRU，包括驾驶室显示单元、加密解密单元、数据通信系统和电源供应，外接MPU和TOD，所述车载信号系统以太网安全数据通信单元还包括以太网接口，通过所述以太网接口连接所述MPU和TOD。

上述的车载信号系统以太网安全数据通信单元中，所述以太网接口连接到交换机，通过交换机与所述MPU和TOD传输数据。

上述的车载信号系统以太网安全数据通信单元中，所述驾驶室显示单元将与加密解密单元连接的以太网接口引到前面板,并在前面板上增加一个M12的以太网接头。

本发明的有益效果是：本发明在原有OBRU的基础上，采用了以太网的通讯方式进行设计，从而在不降低系统安全性的前提下大大增加了传输信息量，从而使得新研制的列车自动控制系统得以大量运用以太网。同时，本发明的有效设计，能相应地使得MPU子架内的处理器板卡由3块改为两块，节约了成本。

附图说明

图1是车载无线单元结构的前视图；

图2是现有OBRU的系统框图；

图3是车载MPU子架三取二系统配置图；

图4是新的列车自动控制系统的连线示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

CAN现场总线作为一种面向工业底层控制的通信网络，不能与Internet互联，不能实现远程信息共享。其次，它不易与上位控制机直接接口，CAN现场总线无论其通信距离还是通信速率都无法和以太网相比。

因此，在新研制的基于通信的列车自动控制系统(CBTC)2.0系统中大量使用了以太网的传输方式，本发明是提供在CBTC2.0系统中对原有车载无线单元(OBRU)系统的整改设计方案。

请参阅图4，为新的列车自动控制系统的连线示意图。图中，SW表示交换机，PSU表示供电电源，SA表示通讯单元，eth表示以太网通讯；新系统的架构主要改动为，主处理单元(MPU)子架内的处理器板卡由3块改为两块。

图中在CBTC2.0中设计了新的驾驶室显示单元(TOD)，驾驶室显示单元(TOD)的通讯方式由以前的RS422接口改为了以太网的通讯方式，于是对MPU和OBRU的通讯方式进行了整改，主处理单元子架(MPU)与无线通讯单元(OBRU)不在进行CAN通讯,而是采用了以太网进行传输数据，通过主处理单元子架(MPU)的以太网转换单元(E2CC)前面板的以太网端口连接到交换机。这样所有的信息都通过交换机进行传输，运用了以太网传输信息量大的特点。

当采用了这种设计后就要对原有的车载无线单元中的驾驶室显示单元(CDU)进行较大的改动，需要设计一个新的PBA电路板。本发明的车载信号系统以太网安全数据通信单元，改动后的CDU板卡主要实现的功能就是将以前与加密解密单元连接的以太网接口引到了前面板,并且在前面板上加了一个M12的以太网接头。这样改造后的车载无线单元(OBRU)主要实现了将要发送的数据进行加密后通过天线发送出去，或者将通过天线接收的数据进行解密。

屏蔽门控制无线单元(PSD-OBRU)主要实现了对屏蔽门的控制，它的工作机理和OBRU是一样的，主要将屏蔽门的开关动作用以太网信号通过加密解密单元再通过天线传到轨旁，达到控制屏蔽门的开关动作。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims

1.一种车载信号系统以太网安全数据通信单元，基于OBRU，包括驾驶室显示单元、加密解密单元、数据通信系统和电源供应，外接MPU和TOD，其特征在于，所述车载信号系统以太网安全数据通信单元还包括以太网接口，通过所述以太网接口连接所述MPU和TOD。

2.根据权利要求1所述的车载信号系统以太网安全数据通信单元，其特征在于，所述以太网接口连接到交换机，通过交换机与所述MPU和TOD传输数据。

3.根据权利要求1所述的车载信号系统以太网安全数据通信单元，其特征在于，所述驾驶室显示单元将与加密解密单元连接的以太网接口引到前面板,并在前面板上增加一个M12的以太网接头。