CN109116837B - 诊断信息采集装置、车厢、列车诊断系统和列车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于列车车厢的诊断信息采集装置，其中车厢包括车载装置，诊断信息采集装置至少包括n个用于采集车载装置的诊断信息的诊断信息采集单元，车载装置与n个诊断信息采集单元分别建立通信连接，其中n为2以上的整数。诊断信息采集装置能够提高通信冗余性、实现大数据量的诊断数据传送。此外，本发明还提供了采用该诊断信息采集装置的车厢、由多个该诊断信息采集装置组成的列车诊断系统和具有这样的列车诊断系统的列车。

Description

诊断信息采集装置、车厢、列车诊断系统和列车

技术领域

本发明主要涉及高速磁浮列车及列车诊断系统。

背景技术

高速磁浮列车的列车诊断系统大量采集车辆上各部件的状态信号和部分模拟量作为诊断信息，通过车载的无线通信设备将诊断信息实时发送给地面控制中心，后者通过对诊断信息数据进行分析判断，掌握列车当前运行参数以及各个车载设备工作状态等重要信息。列车诊断系统能够实现诊断信息的显示，同时还可实现部分与安全无关的控制功能。

此外，在磁浮列车运行中，列车诊断系统通过采集的大量数据，全面诊断磁浮列车在运行过程中的实际工作状态信息，并将诊断信息保存为记录，运行结束后可以将记录数据进行转存、分析和处理，形成数据库，通过相应诊断软件，进一步分析故障信息。

列车诊断系统的可靠运行以及诊断数据的及时采集和传输，关系到高速磁浮列车的正常营运，因此需要为高速磁浮列车设计一套可靠性高、数据传输率高、运行稳定的列车诊断系统。

目前磁浮诊断网络主要采用WTB列车总线和MVB车辆总线相结合的两级网络拓扑结构实现通信的冗余控制。由于MVB和WTB的通信速率较低，而高速磁浮列车的列车诊断系统拥有大量通信节点分布和较大数据交换量，现有磁浮诊断网络技术无法满足要求。

发明内容

本发明提供了用于提高通信冗余性、实现大数据量的诊断数据传送的列车车厢的诊断信息采集装置、车厢、用于列车的列车诊断系统和列车。

本发明第一方面提供了一种用于列车车厢的诊断信息采集装置，其中，车厢包括车载装置，诊断信息采集装置至少包括n个用于采集车载装置的诊断信息的诊断信息采集单元，车载装置与n个诊断信息采集单元分别建立通信连接，其中n为2以上的整数。

优选地，车载装置向n个诊断信息采集单元同步地传递相同的诊断信息。

优选地，通信连接包括CAN总线连接、以太网连接、RS485总线连接中的一个或多个。

优选地，诊断信息采集单元为采集机箱，采集机箱包括：CAN通信板、以太网交换板、数字量IO板以及主控板。

优选地，n个诊断信息采集单元在数据链路层上没有直接通信连接。

优选地，诊断信息采集单元具有与另一用于组成列车的车厢的诊断信息采集单元在数据链路层上进行直接通信连接的接口。

本发明第二方面提供了一种用于组成列车的车厢，其中，车厢包括：车载装置，n个用于采集车载装置的诊断信息采集单元，车载装置与n个诊断信息采集单元分别建立通信连接，其中n为2以上的整数。

优选地，车载装置向n个诊断信息采集单元同步地传递相同的诊断信息。

优选地，通信连接包括CAN总线连接、以太网连接、RS485连接中的一个或多个。

优选地，诊断信息采集单元为采集机箱，采集机箱包括：CAN通信板、以太网交换板、数字量IO板以及主控板。

优选地，n个诊断信息采集单元在数据链路层上没有直接通信连接。

优选地，诊断信息采集单元具有与另一用于组成列车的车厢的诊断信息采集单元在数据链路层上进行直接通信连接的接口。

本发明第三方面提供了一种用于列车的列车诊断系统，其中，列车诊断系统包括：m个诊断信息采集装置，列车的每一节车厢中具有一个诊断信息采集装置，其中m为2以上的整数，以及：m个诊断信息采集装置中的每一个诊断信息采集装置至少包括n个用于采集车载装置的诊断信息的诊断信息采集单元，车载装置与n个诊断信息采集单元分别建立通信连接，其中n为2以上的整数；并且m个诊断信息采集装置的m×n个诊断信息采集单元中任意两个诊断信息采集单元之间能够具有至少2条相互分离的通信路径；以及：主控装置，用于连接至至少一个诊断信息采集单元，以收集并处理m×n个诊断信息采集单元的诊断信息。

优选地，车载装置向n个诊断信息采集单元同步地传递相同的诊断信息。

优选地，通信连接包括CAN总线连接、以太网连接、RS485连接中的一个或多个。

优选地，诊断信息采集单元为采集机箱，采集机箱包括：CAN通信板、以太网交换板、数字量IO板以及主控板，其中：主控板通过以太网交换板与主控装置进行以太网通信，并且CAN通信板和数字量IO板通过主控板实现与主控装置之间的数据交换。

优选地，n个诊断信息采集单元在数据链路层上没有直接通信连接。

优选地，诊断信息采集单元具有与另一用于组成列车的车厢的诊断信息采集单元在数据链路层上进行直接通信连接的接口。

优选地，m×n个诊断信息采集单元通过环形拓扑结构网络相互连接。

优选地，m×n个诊断信息采集单元通过链路聚合的至少两条总线相互连接。

优选地，列车诊断系统包括至少两个主控装置。

优选地，列车诊断系统还包括显示单元，用于显示主控装置收集并处理后的诊断信息，并且显示单元具有触摸式交互界面。

优选地，主控装置将收集并处理后的诊断信息发送至地面控制中心以用于故障诊断。

优选地，诊断信息采集装置的n个诊断信息采集单元中有一个诊断信息采集单元为主采集单元；并且主控装置在正常运行时仅采用主采集单元的诊断信息。

本发明第四方面提供一种列车，其中，列车包括：m节车厢，其中m为2以上整数，并且其中：m节车厢中的每一节车厢至少包括n个用于采集车载装置的诊断信息的诊断信息采集单元，车载装置与n个诊断信息采集单元分别建立通信连接，其中n为2以上的整数；并且m节车厢的m×n个诊断信息采集单元中任意两个诊断信息采集单元之间能够具有至少2条相互分离的通信路径；以及：主控装置，用于连接至至少一个诊断信息采集单元，以收集并处理m×n个诊断信息采集单元的诊断信息。

优选地，车载装置向n个诊断信息采集单元同步地传递相同的诊断信息。

优选地，通信连接包括CAN总线连接、以太网连接、RS485连接中的一个或多个。

优选地，诊断信息采集单元为采集机箱，采集机箱包括：CAN通信板、以太网交换板、数字量IO板以及主控板，其中：主控板通过以太网交换板与主控装置进行以太网通信，并且CAN通信板和数字量IO板通过主控板实现与主控装置之间的数据交换。

优选地，m×n个诊断信息采集单元通过环形拓扑结构网络相互连接。

优选地，m×n个诊断信息采集单元通过链路聚合的至少两条总线相互连接。

优选地，列车包括至少两个主控装置。

优选地，列车还包括显示单元，用于显示主控装置收集并处理后的诊断信息，并且显示单元具有触摸式交互界面。

优选地，列车为磁浮列车。

优选地，车载装置为具有悬浮、导向、涡流制动、车门开闭、供电和给水卫生功能中的一个或多个功能的装置。

优选地，m节车厢中的每一节车厢的n个诊断信息采集单元中有一个诊断信息采集单元为主采集单元；并且主控装置在正常运行时仅采用主采集单元的诊断信息。

本发明提供了用于列车车厢的诊断信息采集装置、包括该诊断信息采集装置的车厢、由诊断信息采集装置形成的列车诊断系统和包括这种列车诊断系统的列车，与现有技术相比，本发明包括以下优点：

诊断信息采集装置的现场总线通信冗余设计：增加了车辆总线的通信冗余性。每节车厢采用两个诊断信息采集单元，分别引一路通信总线与车载装置连接，其中某一路总线出现故障，另外一路总线仍然能够实现车载装置与列车诊断系统的正常通信。

列车诊断系统的以太网环网总线冗余设计：增加了通信通道的冗余性。在列车诊断系统的以太网环网总线上交换的数据可以沿以太网环网总线向两个方向传输，当以太网环网总线某一处存在故障或者线路断开时，诊断信息数据可以绕开故障点，正确传递到目的节点，不影响列车诊断系统的正常通信。

A)主控装置冗余设计：增加了主控装置的冗余性，当一个主控装置故障时，另外一个主控装置可接管其功能，实现列车控制。

B)实时以太网通信协议：列车诊断系统采用TRDP通信协议实现以太网数据交换，该协议基于IEC61375-2-3标准定义，在UDP通信协议的基础上优化了实时性设计，使得诊断网能够在较高的通信速率下进行数据交换，同时还能保证通信的实时性和可靠性。

C)总线的分层结构：列车诊断系统采用两级网络结构设计，具体地：(1)诊断信息采集装置的现场总线采用多路CAN总线和点对点的以太网总线，CAN总线拓扑为总线型拓扑，单路总线上可以连接较多的通信节点，该方案单路CAN总线连接由30个左右通信节点，采用多路CAN总线连接车载装置，实现了列车诊断系统与车厢内的大量通信节点连接的目的，且不需要付出过多的布线施工工作量和电缆成本；对于车辆内部个别通信数据量较大，通信速率要求高的车载装置，采用以太网点对点通信作为补充。(2)列车诊断系统总线采用以太网总线。列车诊断系统的列车级总线采用以太网通信，以太网通信具备较高的通信速率和通信带宽，可以实现较大的数据量通信。列车诊断系统的分层结构合理利用各类总线特点，降低了施工难度和成本，合理利用总线带宽，避免了通信瓶颈。

D)诊断数据采集单元的机箱式设计：诊断数据采集单元采用采集机箱式的结构设计，内部安装有多块功能板块。采集机箱可以根据具体应用的需要，调整板块配置，组态灵活，减少了设备数量、降低了现场施工难度。

E)显示器触摸屏设计：本发明的列车诊断系统采用带有触摸功能的显示单元，司机通过触摸屏幕上的虚拟按钮，实现司机指令的输入，操作直观方便，同时减少了输入键盘设备，减少了相应的通信接口和电缆布线。

附图说明

本发明的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。

图1示出本发明第一方面的用于列车车厢的诊断信息采集装置。

图2示出作为本发明中的诊断信息采集单元的示例的采集机箱IOM1的结构框图。

图3示出本发明的第二方面的车厢、本发明第三方面的列车诊断系统和本发明第四方面的列车。

图4(a)和图4(b)示出连接多个诊断信息采集装置的列车诊断系统总线。

图5(a)和图5(b)示出环形以太网拓扑结构的列车诊断系统总线的冗余通信。

图6示出作为本发明的主控装置的主控模块的冗余通信。

具体实施方式

以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

首先结合图1详细描述本发明第一方面的诊断信息采集装置。

诊断信息采集装置

图1示出本发明第一方面的用于列车车厢的诊断信息采集装置DE1，其中，车厢E1包括车载装置，车载装置为具有悬浮、导向、涡流制动、车门开闭、供电和给水卫生功能中的一个或多个功能的装置，例如导向电磁铁控制单元MREFs、制动电磁铁控制单元MREBs、悬浮电磁铁控制单元MRETs、间隙测量单元、升压斩波器HSs、24V蓄电池、440V蓄电池、铝空蓄电池、给水卫生设备、空调等。诊断信息采集装置DE1包括2个用于采集车载装置的诊断信息的采集机箱IOM1、IOM2，采集机箱IOM1、IOM2是本发明诊断信息采集单元的示例。导向电磁铁控制单元MREFs、制动电磁铁控制单元MREBs、悬浮电磁铁控制单元MRETs、升压斩波器HSs、24V蓄电池、440V蓄电池、铝空蓄电池、给水卫生设备、空调通过CAN总线连接或以太网连接与2个采集机箱IOM1、IOM2分别建立通信连接，并且能够向采集机箱IOM1、IOM2同步地传递相同的诊断信息。

因此，由于诊断信息采集装置DE1中具有两个采集机箱IOM1、IOM2，且各种上述车载装置分别通过冗余的两路通信连接至采集机箱IOM1、IOM2，当其中某一路通信连接出现故障，另外一个采集机箱仍然采集车载装置的诊断信息。

如图1中虚线所示，同一诊断信息采集装置DE1中的2个两个采集机箱IOM1、IOM2(即同一车厢内的两个采集机箱)之间可以不具有CAN总线连接或以太网连接，但采集机箱IOM1、IOM2与另一车厢内的另一诊断信息采集装置的采集机箱IOM3、IOM4之间也可以具有CAN总线连接或以太网连接，换言之，采集机箱具有与另一用于组成列车的车厢的采集机箱在数据链路层上进行直接通信连接的接口。

诊断信息采集装置DE1中的CAN总线也能够使用RS485总线替代。

采集机箱

图2示出作为本发明中的诊断信息采集单元的示例的采集机箱IOM1的结构框图。

采集机箱IOM1用标准机箱式结构，可以通过安装不同类型和数量的板卡扩充通信接口类型，增加接口数量。例如，图2中示出采集机箱IOM1包括主控板、两个CAN总线模块、数字IO板、两个以太网交换板，并且包括用于给上述板卡供电的电源板。

下面将详细描述各个板卡的作用。

CAN通信板为采集机箱IOM1提供CAN通信接口，可以实现与CAN接口的车载装置之间的通信，并且根据实际需要，可在采集机箱IOM1中对该板卡进行扩充以提供更多数量的CAN通信接口。在采集机箱IOM1内部，CAN通信板通过CPCI总线与主控板进行数据交换。

数字量IO板为采集机箱IOM1提供硬线信号IO接口，可以实现与车载装置之间的硬线信号采集与输出，并且根据实际需要，可在采集机箱IOM1中对数字量IO板进行扩充，以提供更多数量的硬线信号IO接口。在采集机箱IOM1内部，数字量IO板通过CPCI总线与主控板进行数据交换。

主控板实现CPCI背板总线管理功能，负责采集机箱IOM1内部的CPCI背板总线的通信管理，实现与各个CPCI板卡之间的背板通信。主控板内部具备高性能处理器，支持图像化编程语言，可对数据进行逻辑处理加工。主控板同时也是一个以太网通信节点，通过背板以太网总线与2个以太网交换板连接。主控板通过以太网交换板可与外部的主控模块进行以太网通信，CAN通信板、数字量IO板可以通过主控板实现与主控模块之间的数据交换。

以太网交换板实现以太网交换机功能，每块以太网交换板具备有多路以太网通信接口，以太网接口通过前面板或者背板与以太网节点设备连接。以太网交换板负责将各个接口接收到的以太网数据包进行存储转发，并且根据实际需要，可在采集机箱IOM1中对以太网交换板进行扩充以提供更多数量的以太网通信接口。以太网交换板支持TRDP实时以太网通信协议和以太网环网通信协议。

电源板接收车上蓄电池的输入电源，并将该电源转换为采集机箱IOM1内部供电电源，为采集机箱IOM1内各个板卡供电。

以上以采集机箱IOM1为例示出本发明中的诊断信息采集单元，其余的采集机箱能够具有与采集机箱IOM1类似的架构，但具体采用的板卡及其数量可根据实际需要选用。

这样设计的采集机箱，可以根据实际应用的需要灵活配置板块类型和数量，满足不同应用要求；安装在机箱内部的板卡共用一块电源板提供的电源，共享背板通信总线，采集机箱功能集成度高，配置灵活，减少了设备数量，降低了布线施工工作量。

在本发明中，也能够使用通过以太网、MVB或者其他形式的总线相互连接通信的数字量IO模块、以太网通信模块、CAN通信模块等的组合替代采集机箱的功能以作为本发明的诊断信息采集单元。

图3示出多节编组的高速磁浮列车，其示例性的包括三个车厢，即位于两端的车厢为头车厢E1、尾车厢E2，中间位置的车厢为中间车厢M1，但本发明不局限于此，也可以包括任意个中间车厢M1，M2……Mn。此处，“头车厢E1”和“尾车厢E2”仅为示例性的描述该两个车厢在图中的关系，在列车实际运行中，“头车厢E1”和“尾车厢E2”可能发生互换，即，以图中的“头车厢E1”作为列车在前进方向上的最后一个车厢，而以“尾车厢E2”作为列车在前进方向上的第一个车厢。

此处，头车厢E1、中间车厢M1和尾车厢E2均为本发明第二方面的车厢的示例，并且头车厢E1、中间车厢M1和尾车厢E2分别具有一个按照本发明第一方面的诊断信息采集装置DE1、DM1、DE2，各个车厢的所有诊断信息采集装置与主控模块一起组成本发明第三方面的列车诊断列车诊断系统，而图3中具有上述诊断信息采集装置、车厢、列车诊断列车诊断系统的列车为本发明第四方面的列车的示例。

车厢

下面将以头车厢E1为例描述本发明第二方面的列车车厢。

如图1所示，头车厢E1包括车载装置，车载装置为具有悬浮、导向、涡流制动、车门开闭、供电和给水卫生功能中的一个或多个功能的装置，例如导向电磁铁控制单元MREFs、制动电磁铁控制单元MREBs、悬浮电磁铁控制单元MRETs、间隙测量单元SME、升压斩波器HSs、24V蓄电池、440V蓄电池、铝空蓄电池、给水卫生设备、空调等，头车厢E1包括2个用于采集车载装置的诊断信息的采集机箱IOM1、IOM2，采集机箱IOM1、IOM2是本发明诊断信息采集单元的示例。导向电磁铁控制单元MREFs、制动电磁铁控制单元MREBs、悬浮电磁铁控制单元MRETs、升压斩波器HSs、24V蓄电池、440V蓄电池、铝空蓄电池、给水卫生设备、空调通过CAN总线连接或以太网连接与采集机箱IOM1、IOM2分别建立通信连接，并且能够向采集机箱IOM1、IOM2同步地传递相同的诊断信息。

因此，由于车厢中具有两个采集机箱IOM1、IOM2，且各种上述车载装置分别通过冗余的两路通信连接连接至两个采集机箱IOM1、IOM2，当其中某一路通信连接出现故障，另外一个采集机箱仍然能够采集到车载装置的诊断信息。

如图1所示，作为本发明第二方面的车厢的示例，头车厢E1的2个采集机箱IOM1、IOM2之间具有CAN总线连接或以太网连接。作为本发明第二方面的车厢的又一示例，中间车厢M1的2个采集机箱IOM3、IOM4之间不具有CAN总线连接或以太网连接，但中间车厢M1的一个采集机箱IOM3与头车厢E1内的采集机箱IOM1、尾车厢E2内的采集机箱IOM5之间可以具有CAN总线连接或以太网连接。

在本发明第二方面的列车车厢中，CAN总线也能够使用RS485总线替代。

列车诊断系统

本发明第三方面提供了一种用于列车的列车诊断系统，该列车诊断系统为车载电气系统的一部分，其功能包括接收各个车载设备的数据量庞大的诊断数据、故障数据以及状态数据，用来传递各个车载设备的诊断信息，也能够实现列车与安全无关的控制信息。

其中，参见图3，列车诊断系统包括分别位于头车厢E1、中间车厢M1、尾车厢E2中的3个诊断信息采集装置DE1、DM1、DE2，列车诊断系统的3个诊断信息采集装置DE1、DM1、DE2中的每一个诊断信息采集装置中包括2个用于采集车载装置的诊断信息的采集机箱，即，列车诊断系统中包括六个采集机箱IOM1～IOM6。参见图1，列车的头车厢E1、中间车厢M1、尾车厢E2中各自具有的导向电磁铁控制单元MREFs、制动电磁铁控制单元MREBs、悬浮电磁铁控制单元MRETs、升压斩波器HSs、24V蓄电池、440V蓄电池、铝空蓄电池、给水卫生设备、空调通过CAN总线连接或以太网连接与该节车厢的2个采集机箱分别建立通信连接，并且上述车载装置向其所在的车厢中的2个采集机箱同步地传递相同的诊断信息。此处通信连接包括CAN总线连接、以太网连接、RS485连接中的一个或多个。

列车诊断系统还包括两个主控模块EGWM1、EGWM2，此处两个主控模块EGWM1、EGWM2均为本发明中主控装置的示例。每个主控模块都是可以独立工作的高速磁浮列车诊断系统的数据控制处理中心，其硬件基于RISC架构设计，内部运行有实时操作系统，支持图像化编程语言，可在主控模块EGWM1、EGWM2内进行应用程序开发；主控模块EGWM1、EGWM2用来实现磁浮列车诊断系统的控制逻辑和控制算法，具备列车、车辆级的过程控制功能。每个主控模块采用以太网通信接口实现外部数据交换，支持TRDP实时以太网通信协议，用于连接至列车诊断系统的多个诊断信息采集装置中的采集机箱，从而收集并处理各个采集机箱的诊断信息并发送至地面控制中心以用于故障诊断。

下面将结合图3和图6，阐述主控模块收集并处理各个采集机箱的诊断信息的过程。

具体地，每个诊断信息采集装置DE1、DM1、DE2中各自具有的2个采集机箱分别将自己接收的诊断信息转发给所有的主控模块，例如头车厢E1的诊断信息采集装置DE1中的两个采集机箱IOM1、IOM2、中间车厢M1的诊断信息采集装置DM1中的两个采集机箱IOM3、IOM4、尾车厢车E2的诊断信息采集装置DE2中的两个采集机箱IOM5、IOM6分别将自己接收的诊断信息转发给主控模块EGWM1和主控模块EGWM2。以此类推，每个主控模块都能够收集并处理六个采集机箱IOM1～IOM6的诊断信息。

每一个主控模块都将每个诊断信息采集装置中的2个采集机箱中的一个采集机箱设为主采集单元，例如主控模块EGWM1将采集机箱IOM1设为主采集单元，并且主控模块EGWM1在正常运行时仅采用采集机箱IOM1的诊断信息，即，仅根据采集机箱IOM1的诊断信息发送至地面控制中心以进行故障诊断，直到检测到采集机箱IOM1故障，或者头车厢E1的车载设备与采集机箱IOM1之间的通信出现故障，则主控模块EGWM1采用采集机箱IOM2的诊断信息，以此实现一个车厢内的诊断信息冗余传递，增加了车辆总线的通信冗余性。

换言之，由于每个诊断信息采集装置中采用两个采集机箱，且各种车载装置分别通过冗余的两路通信连接将连接至其所在车厢的两个采集机箱，当其中某一路通信连接出现故障，主控模块仍然能够通过另外一路通信连接获得车载装置的诊断信息发送。

虽然此处示例性地阐述了主控模块EGWM1的工作过程，但主控模块EGWM2也与主控模块EGWM1同样的方式同时采集，并且可以根据实际需要，自由选用单独一个主控模块EGWM1、选用单独一个主控模块EGWM2、选用两个主控模块EGWM1、EGWM2甚至选用大于两个这样的主控模块，均能够实现列车诊断系统的功能。

下面将结合图4-图5，详细描述用于在列车诊断系统中用于连接多个车厢内的相应多个列车诊断信息采集装置中的多个采集机箱的列车诊断系统总线。通过这样的列车诊断系统总线使得多个采集机箱建立连接，能够使得主控装置连接至一个采集机箱而收集并处理所有采集机箱的诊断信息。

具体地，图4(a)中示出6个采集机箱IOM1～IOM6通过并行排布组网的两条冗余的总线相互连接，其中各个采集机箱之间可以采用双路冗余的以太网链路聚合方式实现列车总线通信。换言之，任意两个采集机箱之间能够具有至少2条相互分离的通信路径。双路冗余的通信线路中，若其中一路通信故障，剩余的那一路通信线路实现全部的通信功能，确保通信不受影响。

图4(b)示出6个采集机箱IOM1～IOM6通过环形拓扑结构网络相互连接，例如通过环形以太网列车总线相互连接通信。采集机箱IOM1与采集机箱IOM6之间具有直接的CAN总线连接或以太网连接，采集机箱IOM2与采集机箱IOM5之间不具有直接的CAN总线连接或以太网连接，但采集机箱IOM2与采集机箱IOM1、采集机箱IOM2与采集机箱IOM3之间可以具有直接的CAN总线连接或以太网连接。可以以其它方式使得采集机箱IOM1～IOM6中的两个采集机箱直接连接或不直接连接，只要能够使得6个甚至更多个采集机箱形成环形的拓扑结构即可。在采用该环形以太网列车总线时，参见图5(a)与图5(b)，6个采集机箱IOM1～IOM6的诊断信息的数据报文在环网中可沿两个方向传输，以使得3个诊断信息采集装置的6个采集机箱IOM1～IOM6中任意两个采集机箱之间能够具有至少2条相互分离的通信路径，例如图中顺时针方向路径和图中的逆时针方向路径。这意味着当线路中的某个点出现故障而无法实现正常通信时，数据报文可绕过发生故障的总线段从另外一个方向传输。因此在环形以太网列车总线上，单点故障不会影响总线的正常通信。

采用图4(b)示出的该环形以太网列车总线实行通道冗余，相比于并行排布组网实行通道冗余方案，可以减少所需占用的采集机箱的接口数量，降低了设备成本，进一步提高了系统可靠性。

主控装置冗余

如上所述，列车诊断系统能够包括至少两个主控模块，此时能够实现主控模块的冗余控制。参见图6，当列车诊断系统上电初始运行过程中，多个主控模块中默认一个为主模块，其余为从模块，例如主控模块EGWM1为主模块、主控模块EGWM2为从模块。如上所述，主控模块EGWM1、主控模块EGWM2同时监听和接收采集机箱IOM1～采集机箱IOM6的数据，但只有作为主模块的主控模块EGWM1产生输出指令，而作为从模块的主控模块EGWM2不产生输出指令，而是实时监视作为主模块的主控模块EGWM1的工作状态，一旦作为主模块的主控模块EGWM1出现异常，无法完成控制功能时，则作为从模块的主控模块EGWM2升级为主模块，产生指令输出，接管列车诊断系统的控制功能。

除此之外，列车诊断系统还能够包括显示单元，用于显示主控装置收集并处理后的诊断信息，并且显示单元具有触摸式交互界面，在此以车载显示器HMI1、HMI2为示例，说明本发明的显示单元。

车载显示器HMI1、HMI2实现列车诊断系统的人机界面，车载显示器HMI1、HMI2通过支持TRDP实时以太网通信协议的以太网接口分别与主控模块EGWM1、主控模块EGWM2之间实现数据，并具备触摸屏输入功能。车载显示器HMI1、HMI2分别将主控模块EGWM1、主控模块EGWM2发送的车辆状态、故障数据显示给司机或者乘务员，接收司机或者乘务员的触摸输入指令，将指令传送给主控模块EGWM1、主控模块EGWM2进行逻辑处理和转发。与现有技术中采用键盘输入的方式实现司机指令的采集相比，本发明的显示单元为司机提供了直观方便的人机交互界面，使得司机在输入指令的时候目光不需要在键盘和监视屏幕上来回切换，避免了繁琐过程和容易出现的误操作。采用带有触摸功能显示屏兼顾司机指令采集和设备运行状态显示功能，操作直观方便，减低操作安全风险。

列车

本发明第四方面提供了一种列车，其中，该列车具有本发明第三方面的列车诊断系统，并且该列车为磁浮列车，特别地可为高速磁浮列车。

磁浮列车是一种现代高科技轨道交通工具，它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。

磁浮列车可以分为中低速磁浮列车与高速磁浮列车，其中中低速磁浮列车与高速磁浮的区别主要在于：1)驱动方式不同，高速磁浮列车采用设置在轨面的长定子直线同步电机驱动，实现了车与轨道和供电系统之间完全无接触，可有效消除高速运行时的摩擦噪音并解决电机散热问题；而中低速磁浮列车采用设置在车上的短定子直线异步电机驱动，由安装在轨道下方的供电轨和车上受流器接触供电；2)导向方式不同，高速磁浮列车有独立的导向电磁铁与导向轨，中低速磁浮列车采用电磁力自动对中导向；；3)控制方式不同，高速磁浮列车由地面运控系统控制速度并进行安全防护；中低速磁浮列车由车上信号系统控制速度和安全防护。换言之，本发明中的列车需要由主控装置将大量的车载装置的信息的通过高带宽的数据交换车地网络传送至地面的运控系统以进行进一步的诊断分析，这些信息例如包括诊断数据、故障数据以及状态数据，其形式以视频、图片、音频等多媒体形式出现。相应地，本发明中的列车诊断系统、诊断信息采集装置均能够实现高带宽的数据交换，而这一需求正是通过列车诊断系统、诊断信息采集装置中采用的包括CAN总线连接、以太网连接、RS485总线连接中的一个或多个的通信连接实现的。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (23)

1.一种用于列车的列车诊断系统，其特征在于，所述列车诊断系统包括：

m个诊断信息采集装置，所述列车的每一节车厢中具有一个所述诊断信息采集装置，其中m为2以上的整数，以及：

所述m个诊断信息采集装置中的每一个诊断信息采集装置至少包括n个用于采集车载装置的诊断信息的诊断信息采集单元，所述车载装置与所述n个诊断信息采集单元分别建立通信连接，其中n为2以上的整数；并且

所述m个诊断信息采集装置的m×n个诊断信息采集单元中任意两个诊断信息采集单元之间能够具有至少2条相互分离的通信路径；

以及：

主控装置，用于连接至至少一个所述诊断信息采集单元，以收集并处理所述m×n个诊断信息采集单元的诊断信息。

2.根据权利要求1所述的列车诊断系统，其特征在于，

所述车载装置向所述n个诊断信息采集单元同步地传递相同的诊断信息。

3.根据权利要求1所述的列车诊断系统，其特征在于：

所述通信连接包括CAN总线连接、以太网连接、RS485连接中的一个或多个。

4.根据权利要求1所述的列车诊断系统，其特征在于：

所述诊断信息采集单元为采集机箱，所述采集机箱包括：CAN通信板、以太网交换板、数字量IO板以及主控板，其中：

所述主控板通过所述以太网交换板与所述主控装置进行以太网通信，并且

所述CAN通信板和所述数字量IO板通过所述主控板实现与所述主控装置之间的数据交换。

5.根据权利要求1所述的列车诊断系统，其特征在于：

所述n个诊断信息采集单元在数据链路层上没有直接通信连接。

6.根据权利要求1所述的列车诊断系统，其特征在于：

所述诊断信息采集单元具有与另一用于组成列车的车厢的诊断信息采集单元在数据链路层上进行直接通信连接的接口。

7.根据权利要求1所述的列车诊断系统，其特征在于：

所述m×n个诊断信息采集单元通过环形拓扑结构网络相互连接。

8.根据权利要求1所述的列车诊断系统，其特征在于：

所述m×n个诊断信息采集单元通过链路聚合的至少两条总线相互连接。

9.根据权利要求1所述的列车诊断系统，其特征在于：

所述列车诊断系统包括至少两个所述主控装置。

10.根据权利要求1所述的列车诊断系统，其特征在于：

还包括显示单元，用于显示所述主控装置收集并处理后的诊断信息，并且所述显示单元具有触摸式交互界面。

11.根据权利要求1所述的列车诊断系统，其特征在于：

所述主控装置将收集并处理后的诊断信息发送至地面控制中心以用于故障诊断。

12.根据权利要求2所述的列车诊断系统，其特征在于：

所述诊断信息采集装置的所述n个诊断信息采集单元中有一个诊断信息采集单元为主采集单元；并且

所述主控装置在正常运行时仅采用所述主采集单元的诊断信息。

13.一种列车，其特征在于，所述列车包括：

m节车厢，其中m为2以上整数，并且其中：

所述m节车厢中的每一节车厢至少包括n个用于采集车载装置的诊断信息的诊断信息采集单元，所述车载装置与所述n个诊断信息采集单元分别建立通信连接，其中n为2以上的整数；并且

所述m节车厢的m×n个诊断信息采集单元中任意两个诊断信息采集单元之间能够具有至少2条相互分离的通信路径；

以及：

主控装置，用于连接至至少一个所述诊断信息采集单元，以收集并处理所述m×n个诊断信息采集单元的诊断信息。

14.根据权利要求13所述的列车，其特征在于，

所述车载装置向所述n个诊断信息采集单元同步地传递相同的诊断信息。

15.根据权利要求13所述的列车，其特征在于：

所述通信连接包括CAN总线连接、以太网连接、RS485连接中的一个或多个。

16.根据权利要求13所述的列车，其特征在于：

所述诊断信息采集单元为采集机箱，所述采集机箱包括：CAN通信板、以太网交换板、数字量IO板以及主控板，其中：

所述主控板通过所述以太网交换板与所述主控装置进行以太网通信，并且

所述CAN通信板和所述数字量IO板通过所述主控板实现与所述主控装置之间的数据交换。

17.根据权利要求13所述的列车，其特征在于：

所述m×n个诊断信息采集单元通过环形拓扑结构网络相互连接。

18.根据权利要求13所述的列车，其特征在于：

所述m×n个诊断信息采集单元通过链路聚合的至少两条总线相互连接。

19.根据权利要求13所述的列车，其特征在于：

所述列车包括至少两个所述主控装置。

20.根据权利要求13所述的列车，其特征在于：

还包括显示单元，用于显示所述主控装置将收集并处理后的诊断信息，并且所述显示单元具有触摸式交互界面。

21.根据权利要求13所述的列车，其特征在于：

所述列车为磁浮列车。

22.根据权利要求13所述的列车，其特征在于：

所述车载装置为具有悬浮、导向、涡流制动、车门开闭、供电和给水卫生功能中的一个或多个功能的装置。

23.根据权利要求14所述的列车，其特征在于：

所述m节车厢中的每一节车厢的所述n个诊断信息采集单元中有一个诊断信息采集单元为主采集单元；并且

所述主控装置在正常运行时仅采用所述主采集单元的诊断信息。

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