CN105388751A - 一种用于动车组中防时钟跳变的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于动车组中防时钟跳变的方法与系统，该方法步骤包括：1）将目标动车组中网络控制系统以及各子部件按照标准时钟设定初始本地时钟；目标动车组启动时，转入执行步骤2）；2）实时通过网络控制系统接收当前标准时钟信息，并根据接收到的当前标准时钟信息判断目标动车组的本地时钟是否发生跳变，若发生跳变，转入执行步骤3）；3）网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟校时，并控制动车组的各个子部件根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时；该系统包括时钟预设模块、跳变判断模块以及时钟同步模块。本发明能够防止动车组的时钟发生跳变，且具有实现方法简单、所需成本低、实现精度及效率高的优点。

Description

一种用于动车组中防时钟跳变的方法与系统

技术领域

本发明涉及动车组车辆技术领域，尤其涉及一种用于动车组中防时钟跳变的方法与系统。

背景技术

随着高铁的迅速发展，动车组的使用越来越频繁，使得在高速运行的动车组中对车辆的维护管理、实时检测以及检修维护等也提出了更高的要求。数据采集、数据处理与分析是提升动车组维护效率的重要手段，而状态数据、故障数据等信息的记录与传输都与时间密切相关，因此保持时钟一致不发生跳变，能够使得记录和传输的列车数据具有更大的分析价值，保证对车辆进行高效、精确的维护管理、实时检测以及检修维护等。特别是对于一些重大故障，通常需要获取列车中多个部件的数据共同分析才能得出结论，若各个部件之间的时间不一致，则无法完成准确的分析。

目前动车组车辆中通常是采用简单的时钟校时方法来稳定时钟，即只定时进行时钟校时，校时结束后便不再关心动车组的时钟，若在列车运行中出现突发的时钟跳变，如人为的修改动车组时间、一些部件的软件逻辑错误导致时间跳变等，采用上述简单的时钟校时方法无法及时发现该跳变，各部件记录的数据所对应的时钟不统一，会造成后续数据分析困难，因而无法及时的执行相应的防护措施。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够防止动车组的时间发生跳变，且实现方法简单、所需成本低、实现精度及效率高的用于动车组中防时钟跳变的方法与系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于动车组中防时钟跳变的方法，步骤包括：

1）将目标动车组中网络控制系统以及各子部件按照标准时钟设定初始本地时钟；目标动车组启动时，转入执行步骤2）；

2）实时通过网络控制系统接收当前标准时钟信息，并根据接收到的当前标准时钟信息判断目标动车组的本地时钟是否发生跳变，若发生跳变，转入执行步骤3）；

3）网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟校时，并控制动车组的各个子部件根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，返回执行步骤2）。

作为本发明方法的进一步改进，所述标准时钟的获取步骤为：实时采集GPS以及北斗卫星的基准时间，并判断采集到的所述基准时间的有效性，若为有效，则将基准时间进行转换后获取得到标准时钟。

作为本发明方法的进一步改进：所述标准时钟通过多路通信接口传输至目标动车组的网络控制系统。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤2）中判断目标动车组的本地时钟是否发生跳变的具体步骤为：比较获取到的当前标准时钟信息与网络控制系统的本地时钟是否一致，若一致，则判定为未发生跳变，否则判定为发生跳变。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤3）的具体步骤为：

3.1）网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，并向动车组的各个子部件发送校时命令以及当前标准时钟信息；

3.2）动车组的各个子部件接收到所述校时命令时，判断所述校时命令是否有效，若有效，转入执行步骤3.3）；否则保持当前时钟不变，返回执行步骤2）；

3.3）动车组的各个子部件获取当前标准时钟信息并对本地时钟进行校时，返回执行步骤2）。

一种用于动车组中防时钟跳变的系统，包括：

时钟预设模块，用于将目标动车组中网络控制系统以及各子部件按照标准时钟设定初始本地时钟；目标动车组启动时，转入执行跳变判断模块；

跳变判断模块，用于实时通过网络控制系统接收当前标准时钟信息，并根据接收到的当前标准时钟信息判断目标动车组的时间是否发生跳变，若发生跳变，转入执行时钟同步模块；

时钟同步模块，用于网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，并控制动车组的各个子部件将根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，转入执行跳变判断模块。

作为本发明系统的进一步改进，还包括分别与时钟预设模块、跳变判断模块连接的标准时钟获取模块，所述标准时钟获取模块包括天线单元、GPS以及北斗卫星时间采集单元以及主处理器单元，所述GPS以及北斗卫星时间采集单元通过所述天线单元实时采集GPS以及北斗卫星的基准时间，输出至所述主处理器单元；所述主处理器单元判断采集到的所述基准时间的有效性，若为有效，则将基准时间进行转换后获取得到标准时钟。

作为本发明系统的进一步改进：所述标准时钟获取模块还包括带有多路通信接口的接口单元，所述接口单元与所述主处理单元连接，所述接口单元的多路通信接口将所述主处理器单元获取得到的标准时钟传输至目标动车组的网络控制系统。

作为本发明系统的进一步改进，所述跳变判断模块中判断动车组的时间是否发生跳变具体为：比较获取到的当前标准时钟信息与列车网络的本地时钟是否一致，若一致，则判定为未发生跳变，否则判定为发生跳变。

作为本发明系统的进一步改进，所述时钟同步模块包括：

网络校时及控制单元，用于网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，并向动车组的各个子部件发送校时命令以及当前标准时钟信息；

校时命令判断单元，用于动车组的各个子部件接收到所述校时命令时，判断所述校时命令是否有效，若有效，转入执行子部件校时单元；否则保持当前时钟不变，转入执行跳变判断模块；

子部件校时单元，用于动车组的各个子部件获取当前标准时钟信息并对本地时钟进行校时，转入执行跳变判断模块。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明通过将目标动车组中网络控制系统以及各子部件预先按照标准时钟进行设定，使得动车组时钟与标准时钟一致，同时在目标动车组运行过程中，通过实时判断动车组时间的跳变状态对动车组的时钟进行实时监测，在发生跳变时，能够及时控制将网络控制系统以及各子部件根据标准时钟信息进行校时，防止时钟发生跳变，实时保持动车组的本地时钟与标准时钟的一致性，极大的降低了时钟不一致时排查和修改的工作量，同时保证动车组时间的稳定可靠性；

2）本发明在动车组的时钟发生跳变时，控制网络控制系统进行校时，同时控制各个子部件分别进行校时，能够控制各个子部件时钟均不发生跳变，使得整个动车组车辆的时钟同步，同时保证动车组各子部件之间的关联性，通过时钟一致的各子部件可以为整车提供可靠且便于直接进行分析的数据，进而提升动车组的检修和故障诊断能力等；

3）本发明通过实时监测动车组时钟的跳变状态保持动车组的本地时钟与标准时钟一致，从而保证动车组上电后，动车组的本地时钟即能够实时与标准时钟一致，即便通过人为修改等也不能改变动车组的时钟，充分保证动车组时间的稳定性；

4）本发明进一步通过同时采集GPS和北斗卫星的基准时间获取标准时钟，获取方法简单，标准时钟的精度高且稳定性高，能够进一步保证动车组时钟的稳定性；

5）本发明进一步通过标准时钟与网络控制系统的本地时钟的一致性比较判断时钟的跳变状态，判断方式简单，在网络控制系统的本地时钟与标准时钟发生差异时，及时判断到时钟出现跳变，需要进一步进行校时以执行时钟同步。

附图说明

图1是本实施例用于动车组中防时钟跳变的方法的实现流程示意图。

图2是本实施例用于动车组中防时钟跳变的方法的实现原理示意图。

图3是本实施例所采用的标准时间获取模块的结构示意图。

图4是本实施例中防时钟跳变的具体实现流程示意图。

图5是本实施例用于动车组中防时钟跳变的系统的结构原理示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例用于动车组中防时钟跳变的方法，步骤包括：

1）将目标动车组中网络控制系统以及各子部件按照标准时钟设定初始本地时钟；目标动车组启动时，转入执行步骤2）；

2）实时通过网络控制系统接收当前标准时钟信息，并根据接收到的当前标准时钟信息判断目标动车组的本地时钟是否发生跳变，若发生跳变，转入执行步骤3）；

3）网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，并控制动车组的各个子部件根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，返回执行步骤2）。

本实施例通过将目标动车组中网络控制系统以及各子部件预先按照标准时钟进行设定，使得动车组时钟与标准时钟一致，同时在目标动车组运行过程中，通过实时判断动车组时间的跳变状态对动车组的时钟进行实时监测，在发生跳变时，能够及时控制将网络控制系统以及各子部件根据标准时钟信息进行校时，防止时钟发生跳变，实时保持动车组的本地时钟与标准时钟的一致性，极大的降低了时钟不一致时排查和修改的工作量，同时保证动车组时间的稳定可靠性。

本实施例通过实时监测动车组时钟的跳变状态保持动车组的本地时钟与标准时钟一致，从而保证动车组上电后，动车组的本地时钟即能够实时与标准时钟一致，即便通过人为修改等也不能改变动车组的时钟，充分保证动车组时间的稳定性。

本实施例中，标准时钟的获取步骤为：实时采集GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统）以及北斗卫星的基准时间，并判断采集到的基准时间的有效性，若为有效，则将基准时间进行转换后获取得到标准时钟。GPS、北斗卫星时钟通过天线采集，若连续变化则说明为所需的基准时间，即为有效基准时间，本实施例判断基准时间的有效性具体为：判断连续若干次采集到的基准时间是否连续变化，如果是则判定为基准时间有效，否则判定为无效。通过同时采集GPS以及北斗时间获取标准时钟，获取方法简单，标准时钟的精度高且稳定性高，能够进一步保证动车组时钟的稳定性。

本实施例中，标准时钟具体通过多路通信接口传输至目标动车组的网络控制系统，通过多路通信接口实现标准时钟至网络控制系统的传输。本实施例通信接口具体可采用车辆总线接口，包括以太网接口、MVB接口、电流环接口等，以通过车辆总线按以太网、MVB或电流环等方式实现与网络控制系统的数据传输。

如图2所示，本实施例具体预先在动车组中用于获取标准时钟的标准时钟获取模块，标准时钟获取模块基于GPS、北斗时间获取到标准时钟后，实时通过车辆总线（以太网、MVB、电流环等方式）传输给动车组的网络控制系统，由网络控制系统实时判断目标动车组的时间是否发生跳变，若发生跳变，则执行校时后控制动车组中其他各车载子部件进行校时。

本实施例所采用的标准时钟获取模块如图3所示，包括天线单元、GPS以及北斗时间采集单元、主处理器单元以及电流环接口单元，其中GPS以及北斗时间采集单元通过天线单元实时采集GPS以及北斗卫星的基准时间，输出至主处理器单元，主处理器单元判断采集到的基准时间的有效性，若为有效，则将基准时间进行转换后获取得到标准时钟；电流环接口单元带有多路通信接口，由多路通信接口以电流环方式完成与网络控制系统的时间信息交互。本实施例中主处理器单元具体采用高性能处理器，并支持多种外设接口，通过背板总线获取GPS/北斗时间采集单元的时间信息。本实施例时钟获取模块还包括电源单元，由电源单元将动车组的电源进行转换，得到时钟获取模块中各单元所需的电源。本实施例时钟获取模块还包括由以太网接口构成的以太网单元，由以太网单元实现扩展功能，其中以太网接口具体采用标准工业以太网接口。

本实施例，步骤2）中判断目标动车组的本地时钟是否发生跳变的具体步骤为：比较获取到的当前标准时钟信息与网络控制系统的本地时钟是否一致，若一致，则判定为未发生跳变，否则判定为发生跳变。通过标准时钟与网络控制系统的本地时钟的一致性比较判断时钟的跳变状态，判断方式简单，在网络控制系统的本地时钟与标准时钟发生差异时，及时判断到时钟出现跳变，需要进一步进行校时以执行时钟同步。

本实施例中，步骤3）的具体步骤为：

3.1）网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，并向动车组的各个子部件发送校时命令以及当前标准时钟信息；

3.2）动车组的各个子部件接收到校时命令时，判断校时命令是否有效，若有效，转入执行步骤3.3）；否则保持当前时钟不变，返回执行步骤2）；

3.3）动车组的各个子部件获取当前标准时钟信息并对本地时钟进行校时，返回执行步骤2）。

本实施例在动车组的时钟发生跳变时，控制网络控制系统进行校时，同时控制各个子部件分别进行校时，能够控制各个子部件时钟均不发生跳变，使得整个动车组车辆的时钟同步，同时保证动车组各子部件之间的关联性，通过时钟一致的各子部件可以为整车提供可靠且便于直接进行分析的数据，进而提升动车组的检修和故障诊断能力等。

如图4所示，本实施例在设定好动车组中初始本地时钟后防时钟跳变的过程中，首先由网络控制系统实时接收标准时钟信息，并判断与网络控制系统（列车网络）的本地时钟是否一致，即是否存在差异，若是，则根据当前标准时钟（最新标准时钟）对网络控制系统的本地时钟进行校时，并向动车组的各子部件发送校时命令和时钟信息，若校时命令有效则根据当前标准时钟（最新标准时钟）对各子部件的本地时钟进行校对，否则仍保持当前时钟不变，使得各子部件时钟同步，从而实现动车组整个列车的时钟同步。

如图5所示，本实施用于动车组中防时钟跳变的系统，包括：

时钟预设模块，用于将目标动车组中网络控制系统以及各子部件按照标准时钟设定初始本地时钟；目标动车组启动时，转入执行跳变判断模块；

跳变判断模块，用于实时通过网络控制系统接收当前标准时钟信息，并根据接收到的当前标准时钟信息判断目标动车组的时间是否发生跳变，若发生跳变，转入执行跳变判断模块；

时钟同步模块，用于网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，并控制动车组的各个子部件将根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，转入执行时钟同步模块。

本实施例中，还包括标准时钟获取模块，标准时钟获取模块如图3所示，包括天线单元、GPS以及北斗卫星时间采集单元以及主处理器单元，GPS以及北斗卫星时间采集单元通过天线单元实时采集GPS以及北斗卫星的基准时间，输出至主处理器单元；主处理器单元判断采集到的基准时间的有效性，若为有效，则将基准时间进行转换后获取得到标准时钟。本实施例中主处理器单元具体采用高性能处理器，并支持多种外设接口，通过背板总线获取GPS及北斗时间采集单元的时间信息。本实施例时钟获取模块还包括电源单元，由电源单元将动车组的电源进行转换，得到时钟获取模块中各单元所需的电源。本实施例时钟获取模块还包括由以太网接口构成的以太网单元，由以太网单元实现扩展功能，其中以太网接口具体采用标准工业以太网接口。

本实施例中，标准时钟获取模块还包括带有多路通信接口的接口单元，接口单元与主处理单元连接，接口单元的多路通信接口将主处理器单元获取得到的标准时钟传输至目标动车组的网络控制系统，通过多路通信接口完成与网络控制系统的时间信息交互。如图3所示，本实施例接口单元具体采用电流环接口单元，以电流环方式完成与网络控制系统的时间信息交互。

本实施例中，跳变判断模块中判断动车组的时间是否发生跳变具体为：比较获取到的当前标准时钟信息与列车网络的本地时钟是否一致，若一致，则判定为未发生跳变，否则判定为发生跳变。

本实施例中，时钟同步模块包括：

网络校时及控制单元，用于网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，并向动车组的各个子部件发送校时命令以及当前标准时钟信息；

校时命令判断单元，用于动车组的各个子部件接收到所述校时命令时，判断所述校时命令是否有效，若有效，转入执行子部件校时单元；否则保持当前时钟不变，转入执行跳变判断模块；

子部件校时单元，用于动车组的各个子部件获取当前标准时钟信息并对本地时钟进行校时，转入执行跳变判断模块。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于动车组中防时钟跳变的方法，其特征在于步骤包括：

1）将目标动车组中网络控制系统以及各子部件按照标准时钟设定初始本地时钟；目标动车组启动时，转入执行步骤2）；

2）实时通过网络控制系统接收当前标准时钟信息，并根据接收到的当前标准时钟信息判断目标动车组的本地时钟是否发生跳变，若发生跳变，转入执行步骤3）；

3）网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟校时，并控制动车组的各个子部件根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，返回执行步骤2）。

2.根据权利要求1所述的用于动车组中的时钟同步方法，其特征在于，所述标准时钟的获取步骤为：实时采集GPS以及北斗卫星的基准时间，并判断采集到的所述基准时间的有效性，若为有效，则将所述基准时间进行转换后获取得到标准时钟。

3.根据权利要求2所述的用于动车组中的时钟同步方法，其特征在于：所述标准时钟通过多路通信接口传输至目标动车组的网络控制系统。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于动车组中的时钟同步方法，其特征在于，所述步骤2）中判断目标动车组的本地时钟是否发生跳变的具体步骤为：比较获取到的当前标准时钟信息与网络控制系统的本地时钟是否一致，若一致，则判定为未发生跳变，否则判定为发生跳变。

5.根据权利要求1或2或3所述的用于动车组中的时钟同步方法，其特征在于：所述步骤3）的具体步骤为：

3.1）网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，并向动车组的各个子部件发送校时命令以及当前标准时钟信息；

3.2）动车组的各个子部件接收到所述校时命令时，判断所述校时命令是否有效，若有效，转入执行步骤3.3）；否则保持当前时钟不变，返回执行步骤2）；

3.3）动车组的各个子部件获取当前标准时钟信息并对本地时钟进行校时，返回执行步骤2）。

6.一种用于动车组中防时钟跳变的系统，其特征在于包括：

时钟预设模块，用于将目标动车组中网络控制系统以及各子部件按照标准时钟设定初始本地时钟；目标动车组启动时，转入执行跳变判断模块；

跳变判断模块，用于实时通过网络控制系统接收当前标准时钟信息，并根据接收到的当前标准时钟信息判断目标动车组的本地时钟是否发生跳变，若发生跳变，转入执行时钟同步模块；

时钟同步模块，用于网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，并控制动车组的各个子部件将根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，转入执行跳变判断模块。

7.根据权利要求6所述的用于动车组中防时钟跳变的系统，其特征在于：还包括分别与时钟预设模块、跳变判断模块连接的标准时钟获取模块，所述标准时钟获取模块包括天线单元、GPS以及北斗卫星时间采集单元以及主处理器单元，所述GPS以及北斗卫星时间采集单元通过所述天线单元实时采集GPS以及北斗卫星的基准时间，输出至所述主处理器单元；所述主处理器单元判断采集到的所述基准时间的有效性，若为有效，则将基准时间进行转换后获取得到标准时钟。

8.根据权利要求7所述的用于动车组中防时钟跳变的系统，其特征在于：所述标准时钟获取模块还包括带有多路通信接口的接口单元，所述接口单元与所述主处理单元连接，所述接口单元的多路通信接口将所述主处理器单元获取得到的标准时钟传输至目标动车组的网络控制系统。

9.根据权利要求6或7或8所述的用于动车组中防时钟跳变的系统，其特征在于，所述跳变判断模块中判断目标动车组的本地时钟是否发生跳变具体为：比较获取到的当前标准时钟信息与列车网络的本地时钟是否一致，若一致，则判定为未发生跳变，否则判定为发生跳变。

10.根据权利要求6或7或8所述的用于动车组中防时钟跳变的系统，其特征在于，所述时钟同步模块包括：

网络校时及控制单元，用于网络控制系统根据当前标准时钟信息对本地时钟进行校时，并向动车组的各个子部件发送校时命令以及当前标准时钟信息；

校时命令判断单元，用于动车组的各个子部件接收到所述校时命令时，判断所述校时命令是否有效，若有效，转入执行子部件校时单元；否则保持当前时钟不变，转入执行跳变判断模块；

子部件校时单元，用于动车组的各个子部件获取当前标准时钟信息并对本地时钟进行校时，转入执行跳变判断模块。