CN104135543A - 一种高速动车网络控制系统的终端控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高速动车网络控制系统的终端控制装置，包括：CNC通过以太网网络接口实现终端控制装置中各卡板之间网络连接，以及终端控制装置与高速动车网络控制系统中其他设备的网络连接；与CNC连接的SPC用于处理与高速动车网络控制系统的交互数据，以及用于处理与终端控制装置所控制的各设备的交互数据；与CNC连接的SRC，用于转发CNC与司控器间的交互数据；分别与SPC连接的RSC和DXC，用于转发SPC与终端控制装置所控制的各设备间的交互数据；本申请中不但可以使各个板卡接入高速动车网络控制系统的以太网光纤环网中，还可以与多种第三方设备进行连接，所以可以很好的支持增加额外功能插件和对现有插件的功能进行扩展。

Description

一种高速动车网络控制系统的终端控制装置

技术领域

本发明涉及列车控制领域，特别是涉及一种高速动车网络控制系统的终端控制装置。

背景技术

网络控制系统作为整个列车控制的神经中枢和大脑，在高速动车上起到至关重要的作用。

现有技术中，主要包括基于TCN网络构架的网络控制系统，和基于ARCNET网络构架的网络控制系统，其中，TCN网络构架主要基于WTB+MVB的两层通信架构方式，列车总线采用WTB，WTB传输速度为1.0Mbit/s，车辆总线采用MVB传输速度为1.5Mbit/s；ARCNET网络构架基于ANSI 878.1，传输速度为2.5Mbit/s，采用令牌环访问控制方式。

发明人经过研究发现，随着高速铁路在中国的快速发展，对于系统的传输性能、系统可用性和系统可维护性也提出了较高的要求，而现有技术中的网络控制系统中的网络构架所支持的传输速率较低，所以增加额外功能插件和对现有插件的功能进行扩展都很困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提一种高速动车网络控制系统的终端控制装置，以解决现有技术中增加额外功能插件和对现有插件的功能进行扩展困难的技术问题。

本发明实施例提供了一种高速动车网络控制系统的终端控制装置，包括：

以太网交换板CNC、系统处理板SPC、远程串行通信控制板RSC、安全通信接收板SRC、数字量输入输出单板DXC和电源板；

所述CNC通过以太网网络接口实现所述终端控制装置中各卡板之间网络连接，以及，所述终端控制装置与所述高速动车网络控制系统中其他设备的网络连接；

与所述CNC连接的所述SPC，用于处理与所述高速动车网络控制系统的交互数据，以及，用于处理与所述终端控制装置所控制的各设备的交互数据；

与所述CNC连接的所述SRC，用于转发所述CNC与司控器间的交互数据；

分别与所述SPC连接的所述RSC和所述DXC，用于转发所述SPC与所述终端控制装置所控制的各设备间的交互数据；

所述电源板与各卡板电路连接以提供各卡板所需电源。

优选的，在本发明实施例中，所述SPC与所述CNC通过以太网和/或背板总线连接。

优选的，在本发明实施例中，所述SPC与所述RSC通过背板总线连接，所述RSC用于转发所述SPC与列车运行控制记录装置LKJ的交互数据。

优选的，在本发明实施例中，所述SPC与所述DXC通过背板总线连接，所述DXC用于转发所述SPC与所述高速动车的电气设备的交互数据。

优选的，在本发明实施例中，所述交互数据包括：

控制数据，状态数据和监视数据中的一种或任意种组合。

优选的，在本发明实施例中，还包括数字量输入单板DIC；

用于转发所述高速动车的电气设备向所述SPC反馈的数据的所述DIC与所述SPC连接。

优选的，在本发明实施例中，所述DIC与所述SPC通过背板总线连接。

优选的，在本发明实施例中，所述CNC还与RSC连接；

所述RSC用于转发所述终端控制装置所控制的设备与所述CNC间的交互数据。

优选的，在本发明实施例中，所述CNC与所述RSC通过以太网连接。

优选的，在本发明实施例中，所述RSC还包括，用于通过电流环与第三方设备连接的扩展接口。

优选的，在本发明实施例中，所述电源板包括：

SRC独立电源板，所述SRC独立电源板用于单独为所述SRC供电。

上述的技术方案可以看出，本申请中，基于以太网的高速动车网络控制系统包括中央控制装置与终端控制装置，其中，在终端控制装置中，设有了CNC、SPC、RSC、SRC和DXC，其中CNC用于连接终端控制装置中各具有以太网接口的卡板，SPC作为主控处理部件，用于获取各设备的监视数据、向中央控制装置反馈状态数据、处理高速动车网络控制系统中的中央控制装置等其他设备发送的控制数据，以及，生成用于控制各设备的控制指令等，SPC通过与RSC和DXC的连接，可以将控制指令通过RSC和DXC的转接将控制指令转换为与目标设备适配进而实现SPC对于各设备的控制。由于本申请中的终端控制装置基于以太网的网络构架与高速动车网络控制系统连接，所以传输速率与现有技术相比得到了很大的提高；此外，本申请中RSC不但可以使终端控制装置内的各个板卡通过CNC接入高速动车网络控制系统的以太网光纤环网中，还可以通过电流环与多种第三方设备进行连接，使第三方设备也可以通过CNC接入高速动车网络控制系统的以太网光纤环网中，所以可以很好的支持增加额外功能插件和对现有插件的功能进行扩展。

此外，由于本申请中的网络构架为以太网，所以可以采用DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)的方式来分配IP地址的方式以避免终端控制装置中各板卡间的地址冲突。

此外，由于本申请中，通过CNC可以实现高速动车网络控制系统内的以太网网络连接，所以在为板卡件配置有各自的地址后，就可以通过网络链路实现各个板卡中程序的单点更新，从而简化了终端控制装置的维护难度，提高了维护效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中所述终端控制装置的结构示意图；

图2为本申请中所述终端控制装置的又一结构示意图；

图3为本申请中所述终端控制装置的又一结构示意图；

图4为本申请中所述终端控制装置的又一结构示意图；

图5为本申请中所述终端控制装置的又一结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅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做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。

为了能够解决现有技术中增加额外功能插件和对现有插件的功能进行扩展困难的技术问题，本发明实施例提供了一种高速动车网络控制系统的终端控制装置。

发明人经过研究发现，现有技术中，TCN网络构架和ARCNET网络构架不但传输速率较低，而且上述构架中的网络控制系统，绝大多数的卡板都不具备通信用的总线接口，所以不但无法实现需要高速数据传输应用，而且不具备好的可扩展性，特别是针对需要更多的IO接口通道时很难满足应用要求。

鉴于以上现有技术缺陷的生成原因，在本申请中采用了接入方便且传输速度更高的以太网构架并重新构建了高速动车网络控制系统，高速动车网络控制系统包括中央控制装置与终端控制装置，其中，终端控制装置如图1至图5所示，包括：CNC11(Consist Network Card，以太网交换板)、SPC12(System Process Card，系统处理板)、RSC 13(Remote Serial-communicationCard，远程串行通信控制板)、数字量输入输出单板DXC14，SRC15(Safety-communication Receive Card，安全通信接收板)、和电源板16；其中：

CNC11通过以太网网络接口实现终端控制装置中各卡板之间网络连接，以及，终端控制装置与高速动车网络控制系统中其他设备的网络连接；

与CNC11连接的SPC12，用于处理与高速动车网络控制系统的交互数据，以及，用于处理与终端控制装置所控制的各设备的交互数据；

与CNC11连接的SRC15，用于转发CNC11与司控器间的交互数据；

分别与SPC12连接的RSC13和DXC14，用于转发SPC12与终端控制装置所控制的各设备间的交互数据；

电源板16与各卡板电路连接以提供各卡板所需电源。

在实际应用中，本申请中的交互数据具体主要包括的种类有控制数据，状态数据和监视数据。

在本申请中，终端控制装置中的各个部件分别是以卡板的形式互相连接的，如图1所示，主要部件包括CNC11、SPC12、RSC13、DXC14和SRC15；其中，CNC11作为交换机，可以实现与之连接的各卡板间的数据交互，还可以实现终端控制装置与网络控制系统中其他设备间的数据交互。

接着，SPC12作为主控处理部件，其功能包括，接收并处理中央控制装置的控制数据，或是，向中央控制装置反馈状态数据或监视数据，此外，SPC12还可以根据终端控制装置所管理的各个设备所反馈的状态数据或监视数据来生成相应的控制指令来实现对各个设备相应的控制。

在实际应用中，终端控制装置的中各板卡之间的连接结构如图2所示，SPC12作为主控处理部件，通过相应的转接模块实现与各个被控设备间的数据交互；转接模块具体可以包括RSC13、DXC14，以及DIC17等。此外，SPC12还与CNC11连接，通过CNC11这一网络交换设备，可以使SPC12以及终端控制装置中其他具有网络接入模块的卡板接入高速动车网络控制系统的以太网光纤环网中。

此外，本申请中的CNC11还与安全通信接收板SRC15连接，这样，无论是中央控制装置所发出的控制指令，还是终端控制装置的控制指令，都可以在传输至CNC11后，再经过SRC15的转发到达司控器；此外，司控器的反馈数据还可以经SRC15的转发后，再通过CNC11反馈至中央控制装置或终端控制装置，从而达到高速动车网络控制系统对于司控器远程控制和远程监控的目的。

具体到在终端控制装置的内部连接方式上，包括以太网连接、背板总线连接、电流环连接和硬线连接这几种方式，其中：

CNC11与SPC12连接可以通过背板总线和/或以太网；SPC12分别与RSC13、DIC17和DXC14可以通过背板总线连接。

CNC11与SRC15可以通过以太网或/和电流环连接；此外，CNC11还可以通过以太网与RSC13连接。

关于各个转接模块的具体作用如下：

RSC13用于转发SPC13与LKJ，即列车运行控制记录装置的交互数据。

DXC14用于转发SPC12与高速动车的电气设备的交互数据，DIC17用于转发高速动车的电气设备向SPC12反馈的数据。

进一步的，在本申请中，CNC11还与RSC13连接；RSC13的作用为转发终端控制装置所控制的设备与CNC11间的交互数据，即，经过RSC13的数据转发，终端控制装置内的设备可以通过CNC11接入高速动车网络控制系统的以太网光纤环网中，进而实现了终端控制装置或是中央控制装置对这些接入设备的远程控制、远程监控等自动化控制。

优选的，如图5所示，在本申请中，RSC13还可以包括扩展接口，这样，通过电流环连接方式，RSC13就可以与第三方设备连接，由此，也就实现了终端控制装置或是中央控制装置对这些第三方设备的远程控制、远程监控等自动化控制，进而极大地提高了终端控制装置的可扩展性。

本申请中的终端控制装置及各个卡板在整个高速动车网络控制系统中的工作方式具体可以包括：

终端控制装置主要实现基于100Mbit/s的实时以太网光纤传输的终端控制装置，该终端控制装置基于实时以太网传输，是整个高速动车网络控制系统中的终端站点，其负责接收中央控制装置发出控制指令，并转发到相应的目标设备，负责高速动车的车辆终端状态数据的生成与传输。

终端控制装置作为车辆的控制终端站点，其控制功能主要由SPC12实现，SPC12能够通过实时以太网与CNC11进行通信，且支持传送控制数据，状态数据，监视数据以及文件等多种数据类型。SPC12通过背板总线可以访问CNC11、DXC14、DIC17和RSC13板。

实时以太网光纤环网的通信功能主要由CNC11实现，CNC11具备重联功能，能够交换本车与他车的控制数据和状态数据；同时，CNC11通过背板总线与SPC12单板进行数据交互，这样，就可以通过电流环访问SRC15单板进行司控指令的传输。

在实际应用中，电源板可以包括有两个，其中包括SRC独立电源板18，SRC独立电源板18用于单独为SRC15供电，这样通过为SRC15单独供电可以有效地提高SRC15的稳定性，以达到SRC15控制质量可靠采集的目的。

本申请中的终端控制装置具有很好的扩展功能，通过以太网可以支持远程扩展功能，这样，就可以实现更多的IO信号的输入输出或者带有总线接口功能的其他设备以满足高速动车快速发展的需要。实现扩展功能的方式可以是通过实时以太网、RS485等总线接口接入到系统中。在实际应用中，以太网接入可以通过CNC交换板的以太网口或者与CNC板以太网口相连的其他交换设备，RS485总线接入可以通过RSC/SPC单板的RS485等通信口接入网络。

此外，本申请中的终端控制装置还支持与第三方设备通过电流环通信的功能，该功能主要通过RSC13实现，SPC12可以通过背板总线与RSC13通信，从而实现SPC12与第三方设备交换数据的功能。

本申请中的终端控制装置的列车司控指令安全处理输出功能主要有其SRC15实现，SRC15能够实现16路DC110V数字量输入通道，32路DC110V数字量输出通道，对关键的输入输出信号进行安全计算处理，

此外，通过CNC11的以太网口进行单点更新或者通过与CNC11板以太网口其他交换设备进行单点更新，使本申请中的终端控制装置还可以实现单点程序更新。

此外，由于本申请中的终端控制装置是基于以太网的，所以各个具有以太网接口的单板，可以通过DHCP的方式为其自动分配IP地址，具体的可以是通过SPC主控板按照地址进行一定规则的自动分配IP地址，从而可以避免终端控制装置中各板卡间的地址冲突。

综上所述，本申请中，在基于以太网的高速动车网络控制系统中，其终端控制装置设有了CNC、SPC、RSC、SRC和DXC，其中CNC用于连接终端控制装置中各具有以太网接口的卡板，SPC作为主控处理部件，用于获取各设备的监视数据、向中央控制装置反馈状态数据、处理高速动车网络控制系统中的中央控制装置等其他设备发送的控制数据，以及，生成用于控制各设备的控制指令等，SPC通过与RSC和DXC的连接，可以将控制指令通过RSC和DXC的转接将控制指令转换为与目标设备适配进而实现SPC对于各设备的控制。由于本申请中的终端控制装置基于以太网的网络构架与高速动车网络控制系统连接，所以传输速率与现有技术相比得到了很大的提高；此外，本申请中RSC不但可以使终端控制装置内的各个板卡通过CNC接入高速动车网络控制系统的以太网光纤环网中，还可以通过电流环与多种第三方设备进行连接，使第三方设备也可以通过CNC接入高速动车网络控制系统的以太网光纤环网中，所以可以很好的支持增加额外功能插件和对现有插件的功能进行扩展。

此外，由于本申请中的网络构架为以太网，所以可以采用DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)的方式来分配IP地址的方式以避免终端控制装置中各板卡间的地址冲突。

此外，由于本申请中，通过CNC可以实现高速动车网络控制系统内的以太网网络连接，所以在为板卡件配置有各自的地址后，就可以通过网络链路实现各个板卡中程序的单点更新，从而简化了终端控制装置的维护难度，提高了维护效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的装置而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所提供的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所提供的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种高速动车网络控制系统的终端控制装置，其特征在于，包括：

以太网交换板CNC、系统处理板SPC、远程串行通信控制板RSC、安全通信接收板SRC、数字量输入输出单板DXC和电源板；

所述CNC通过以太网网络接口实现所述终端控制装置中各卡板之间网络连接，以及，所述终端控制装置与所述高速动车网络控制系统中其他设备的网络连接；

与所述CNC连接的所述SPC，用于处理与所述高速动车网络控制系统的交互数据，以及，用于处理与所述终端控制装置所控制的各设备的交互数据；

与所述CNC连接的所述SRC，用于转发所述CNC与司控器间的交互数据；

分别与所述SPC连接的所述RSC和所述DXC，用于转发所述SPC与所述终端控制装置所控制的各设备间的交互数据；

所述电源板与各卡板电路连接以提供各卡板所需电源。

2.根据权利要求1所述高速动车网络控制系统的终端控制装置，其特征在于，

所述SPC与所述CNC通过以太网和/或背板总线连接。

3.根据权利要求2所述高速动车网络控制系统的终端控制装置，其特征在于，

所述SPC与所述RSC通过背板总线连接，所述RSC用于转发所述SPC与列车运行控制记录装置LKJ的交互数据。

4.根据权利要求3所述高速动车网络控制系统的终端控制装置，其特征在于，

所述SPC与所述DXC通过背板总线连接，所述DXC用于转发所述SPC与所述高速动车的电气设备的交互数据。

5.根据权利要求4所述高速动车网络控制系统的终端控制装置，其特征在于，所述交互数据包括：

控制数据，状态数据和监视数据中的一种或任意种组合。

6.根据权利要求5所述高速动车网络控制系统的终端控制装置，其特征在于，还包括数字量输入单板DIC；

用于转发所述高速动车的电气设备向所述SPC反馈的数据的所述DIC与所述SPC连接。

7.根据权利要求6所述高速动车网络控制系统的终端控制装置，其特征在于，

所述DIC与所述SPC通过背板总线连接。

8.根据权利要求7所述高速动车网络控制系统的终端控制装置，其特征在于，所述CNC还与RSC连接；

所述RSC用于转发所述终端控制装置所控制的设备与所述CNC间的交互数据。

9.根据权利要求8所述高速动车网络控制系统的终端控制装置，其特征在于，

所述CNC与所述RSC通过以太网连接。

10.根据权利要求9所述高速动车网络控制系统的终端控制装置，其特征在于，

所述RSC还包括，用于通过电流环与第三方设备连接的扩展接口。

11.根据权利要求10所述高速动车网络控制系统的终端控制装置，其特征在于，所述电源板包括：

SRC独立电源板，所述SRC独立电源板用于单独为所述SRC供电。