CN109862054A - 一种车载信号控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车载信号控制系统，包括：自动运行系统、自动防护系统和车地通信系统，其中，所述自动运行系统用于接收测速测距单元通过CAN FD总线发送的信息，并对所述接收的信息进行处理，生成列车的控制命令，通过CAN FD总线发送给通信系统，对列车进行控制；所述自动防护系统用于接收所述信息，通过CAN FD总线将所述信息发送到所述通信系统，对所述列车的速度及位置信息进行监控；所述车地通信系统用于通过CAN FD总线与所述自动运行系统和/或自动防护系统进行信息交互。本发明提供的车载信号控制系统增大网络通信带宽，加快传输速率。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种车载信号控制系统。
背景技术
对于地铁列车的控制系统，具有各个模块的采集、分析系统，对列车设备实施监测，保证列车车辆的运行安全。
现有技术中通常采用的是CAN总线架构来进行数据之间的传输，但是，根据CAN规范ISO11898-2所定义的标准帧结构，一帧报文最大只能传输64位(8个字节)的数据，在最好的情况下总线负载达到70％左右，不过如果报文数据少于8个字节的情况下总线负载可能会更小。CAN采用仲裁机制来判定不同节点CAN报文传输的优先级，在仲裁期同一总线上的所有节点必须在一个位的时间内到达。另一方面电信号有一个有限的传播速度，从大量经验中得出CAN总线以1Mbit/s运行的最长距离为40米。这就导致了无法进一步提高CAN的波特率。另外对于基于CAN的CANopen协议，一条报文的数据域仅为8字节，这在SDO分段传送时，开销十分大，而对于PDO服务来说，弊端更为明显，数据域太小导致完成一条PDO服务需要数条CAN报文，并且需要进行同步。
因此，如何提出一种方法，能够增加数据传输的带宽及传输速率，成为亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种车载信号控制系统。
一方面，本发明提供一种车载信号控制系统，包括：自动运行系统、自动防护系统和车地通信系统，其中，所述自动运行系统用于接收测速测距单元通过CAN FD总线发送的信息，并对所述接收的信息进行处理，生成列车的控制命令，通过CAN FD总线发送给通信系统，对列车进行控制；
所述自动防护系统用于接收所述信息，通过CAN FD总线将所述信息发送到所述通信系统，对所述列车的速度及位置信息进行监控；
所述车地通信系统用于通过CAN FD总线与所述自动运行系统和/或自动防护系统进行信息交互。
本发明提供的车载信号控制系统，基于CAN FD的CANopen协议车载信号系统架构，实现地铁列车各个模块的数据采集、分析系统，可以对列车设备实施检测，提高列车车辆的运行安全。解决传统CAN总线带宽不够，以及提高CANopen协议传输吞吐量。
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为本发明实施例中提供的车载信号控制系统的结构示意图；
图2为本发明又一实施例中提供的车载信号控制系统的结构示意图。
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为本发明实施例中提供的车载信号控制系统的结构示意图，如图1所示，所述系统包括：自动运行系统10、自动防护系统30和车地通信系统20，其中，
所述自动运行系统10用于接收测速测距单元通过CAN FD总线发送的信息，并对所述接收的信息进行处理，生成列车的控制命令，通过CAN FD总线发送给通信系统，对列车进行控制；
所述自动防护系统30用于接收所述信息，通过CAN FD总线将所述信息发送到所述通信系统，对所述列车的速度及位置信息进行监控；
所述车地通信系统20用于通过CAN FD总线与所述自动运行系统和/或自动防护系统进行信息交互。
具体地，图2为本发明又一实施例中提供的车载信号控制系统的结构示意图，如图2所示，所述系统包括：自动运行系统10、自动防护系统30和车地通信系统20，其中，
所述自动运行系统10为测速测距单元将获取的信息经过处理后通过CAN FD总线发送给列车自动运行(Automatic Train Operation，ATO)系统，ATO系统依据采集到的信息经过一系列处理和判断，生成列车的控制命令，然后通过CAN FD总线发送给通信系统，具体为通用安全信号应用平台(General Safety Signal Application Platform，GSSAP)通信系统，GSSA0050通信系统通过输入输出模块将控制命令发送给车辆接口去控制待控制的车辆。
所述自动防护系统30包括列车自动防护(Automatic Train Protection，ATP)系统，ATP系统是地铁列车控制系统中保障列车运行安全的关键设备，测速测距单元将获取的信息经过处理后通过CAN FD总线发送给ATP系统，ATP系统依据采集到的信息经过一系列处理和判断，将处理后的结果通过CAN FD总线发送给通信系统，通信系统通过获取到的结果对列车的运行状态及参数进行监控和防护。ATP系统通过与GSSAP通信系统的信息交互完成对列车速度、定位等信息的监控与防护。
所述车地通信系统20包括车地通信(Train to Wayside Communication，TWC)模块，通过CAN FD总线与ATO系统完成通信，也可以通过CAN FD总线与ATP系统完成通信，以实现列车精确定位。
本发明实施例提供的车载信号控制系统，利用CAN FD改进CAN的数据链路层协议，将大大提高CANopen协议的各项服务，特别是过程数据对象得以改进，一个PDO可以包含多个长度从1到64字节的过程数据。更大的PDO提供了一种允许更高吞吐量的改进协议效率。另外，还可以配置更高的数据段的波特率，实现5Mbit/s的传输速度。
本发明提供的车载信号控制系统，基于CAN FD的CANopen协议车载信号系统架构，实现地铁列车各个模块的数据采集、分析系统，可以对列车设备实施检测，提高列车车辆的运行安全。解决传统CAN总线带宽不够，以及提高CANopen协议传输吞吐量。
可选地，所述信息具体为列车的实时速度、障碍物距离所述列车的距离和所述列车的位置信息。
可选地，所述测速测距单元位于所述列车上，至少包括测速传感器、应答器和雷达传感器。
在上述实施例的基础上，在列车上安装有测速测距单元，至少包括测速传感器、应答器和雷达传感器，由测速传感器获取列车实时的运行速度，由雷达传感器获取障碍物距离列车的距离，并同时获取列车实时运行的位置信息，及时获取列车实时的运行状态，并对列车的运行状态实现监控。
本发明提供的车载信号控制系统，基于CAN FD的CANopen协议车载信号系统架构，实现地铁列车各个模块的数据采集、分析系统，可以对列车设备实施检测，提高列车车辆的运行安全。解决传统CAN总线带宽不够，以及提高CANopen协议传输吞吐量。
可选地，所述车地通信系统还用于：
车地通信模块将自动运行系统和/或自动防护系统的信息通过环形天线与地面的后台服务器进行通信。
在上述实施例的基础上，所述车地通信系统还用于车地通信模块及TWC模块将自动运行系统和/或自动防护系统的信息通过环形天线与地面的后台服务器进行通信，以实现车地双向通信功能。
本发明提供的车载信号控制系统，基于CAN FD的CANopen协议车载信号系统架构，实现地铁列车各个模块的数据采集、分析系统，可以对列车设备实施检测，提高列车车辆的运行安全。解决传统CAN总线带宽不够，以及提高CANopen协议传输吞吐量。
可选地，所述系统还包括人机界面模块，用于对所述列车的所述实时速度、所述距离和所述位置信息进行查看。
在上述实施例的基础上，所述系统还包括人机界面模块，将列车的实时速度、障碍物距离列车的距离和实时位置信息，存储在计算机中，并采用人机界面模块显示在人机界面上，方便工作人员了解实时情况，便于查看。
本发明提供的车载信号控制系统，基于CAN FD的CANopen协议车载信号系统架构，实现地铁列车各个模块的数据采集、分析系统，可以对列车设备实施检测，提高列车车辆的运行安全。解决传统CAN总线带宽不够，以及提高CANopen协议传输吞吐量。
本发明实施例提供的车载信号控制系统采用的CANopen协议，CANopen协议基于CAN FD实现的，采用可变速率以及新的数据场长度，大大的提高了CAN总线的网络通信带宽，通过CANopen协议采用对象字典(Object Dictionary，OD)、电子数据文档(EDS)等一系列概念来描述设备和协议的相关信息，还规定了服务数据对象(Service data objec，SDO)、过程数据对象(Process data object，PDO)、网络管理(Network management，NMT)等多重通讯机制。
其中OD作为CANopen协议中的最重要组成部分用来提供对设备及设备网络状态所有重要数据、参数和功能的访问。OD的逻辑体系基于索引和子索引的机制实现。在CAN标准帧中，采用了11位标识符。其中高4位标识了功能码，而低7位为CAN帧的ID，称为通信对象标识符(Communication Object Identifier，COB-ID)。
NMT命令是CANopen主设备将从设备的运行状态设定为启动的帧，具有了最高优先级；
SDO通信采用了客户端/服务器模型。CANopen网络中主设备为客户端设备，请求进行读写操作，从设备为服务器端，提供请求的数据。SDO通信通常可以用于对象字典的读取和配置，来实现对从设备不同参数的设置，远程下载程序，数据格式定义和PDO传输类型等等。
过程数据对象(PDO)，在CANopen网络初始化完成后，PDO报文就作为网络上的主要报文进行网络数据交换。在对象字典中，对每个PDO通信参数和PDO映射参数进行了描述。
本发明提供的车载信号控制系统，基于CAN FD的CANopen协议车载信号系统架构，实现地铁列车各个模块的数据采集、分析系统，可以对列车设备实施检测，提高列车车辆的运行安全。解决传统CAN总线带宽不够，以及提高CANopen协议传输吞吐量。
以上所描述的装置以及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
Claims (5)
1.一种车载信号控制系统，其特征在于，包括：自动运行系统、自动防护系统和车地通信系统，其中，所述自动运行系统用于接收测速测距单元通过CAN FD总线发送的信息，并对所述接收的信息进行处理，生成列车的控制命令，通过CAN FD总线发送给通信系统，对列车进行控制；
所述自动防护系统用于接收所述信息，通过CAN FD总线将所述信息发送到所述通信系统，对所述列车的速度及位置信息进行监控；
所述车地通信系统用于通过CAN FD总线与所述自动运行系统和/或自动防护系统进行信息交互。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信息具体为列车的实时速度、障碍物距离所述列车的距离和所述列车的位置信息。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测速测距单元位于所述列车上，至少包括测速传感器、应答器和雷达传感器。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车地通信系统还用于：
车地通信模块将自动运行系统和/或自动防护系统的信息通过环形天线与地面的后台服务器进行通信。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括人机界面模块，用于对所述列车的所述实时速度、所述距离和所述位置信息进行查看。
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| WO2022217874A1 (zh) * | 2021-04-16 | 2022-10-20 | 湖南中车时代通信信号有限公司 | 一种车载atc网络系统及轨道交通系统 |
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2017
- 2017-11-30 CN CN201711240062.XA patent/CN109862054A/zh active Pending
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