CN110275500B - 一种列车运行监控系统的扩展单元 - Google Patents

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Abstract

本发明的扩展单元，包括以太网交换模块、安全平调采集模块、数模转换模块、功能扩展模块、无线通信模块以及通信模块；安全平调采集模块、数模转换模块、功能扩展模块、通信模块通过冗余CANFD总线实现内部通信，而无线通信模块和通信模块分别通过所述以太网交换模块的连接，通过以太网总线，实现外部通信；无线通信模块还提供无线调试接口和无线维护接口。本发明的技术优势：一种新型列车运行监控系统的扩展单元，采用安全平调采集模块，内外总线的系统结构结合CANFD总线的使用，更加安全可靠；无线通信的软件维护接口以及无线透传的传输机制，提高了安全计算机平台的通用性和可维护性。

Description

一种列车运行监控系统的扩展单元
技术领域
本发明涉及列车自动控制领域，具体涉及一种新型列车运行监控系统，其用于集成多个外部设备的扩展单元。
背景技术
列车运行监控系统(LKJ)除了包含主机单元、人机交互单元，还包括功能扩展盒、调车灯显接口盒、速度传感器等多个外部设备，同时还包括机车安全信息综合监测装置(TAX)、列车运行状态信息系统车载设备(LAIS车载设备)等相关设备。在实际运用过程中，由于需要适应不同的应用环境，连接这些外部设备及相关设备时，均需要配置相关接线盒，随着连接的外部设备的不断增多，不仅增加了LKJ的安装和维护难度，还会带来一系列安全相关问题。
综上，为了满足新型列车运行监控系统的需求，解决既有LKJ设备在应用中的问题，提高LKJ的安全性、可靠性、可扩展性、可用性等。在新型列车运行监控系统中，需要一种可集成外部设备的扩展单元：通过其可以连接LKJ的外部设备，通过其可以连接或扩展连接LKJ相关设备。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了安全数据的安全采集设计，更加优化的系统结构软件维护非常灵活。
本发明提出了一种列车运行监控系统LKJ的扩展单元，包括以太网交换模块、安全平调采集模块、数模转换模块、功能扩展模块、无线通信模块以及通信模块；
其中，安全平调采集模块、数模转换模块、功能扩展模块、通信模块通过冗余CANFD总线实现内部通信，而无线通信模块和通信模块分别通过所述以太网交换模块的连接，通过以太网总线，实现外部通信，即实现扩展单元与LKJ主机单元和人机交互单元通信；
所述扩展单元的主要功能为扩展外部设备的连接；同时，LKJ三个组成单元之间，通过以太网总线连接；除了正常工作的数据通信，每个单元上都有调试和维护接口，任一个单元可通过自身的调试接口和以太网总线，实现对自身和其他两个单元的软件升级，任一个单元可通过自身的维护接口和以太网总线，实现对主机单元中的基础数据换装功能；
所述无线通信模块还通过无线通信，提供无线调试接口和无线维护接口；可通过无线维护接口实现对主机单元中基础数据的换装，通过无线调试接口实现LKJ系统内各单元的软件升级。
本发明的技术优势：一种新型列车运行监控系统的扩展单元，采用安全平调采集模块，内外总线的系统结构结合CANFD总线的使用，更加安全可靠；无线通信的软件维护接口以及无线透传的传输机制，提高了安全计算机平台的通用性和可维护性。
附图说明
[1]图1为本发明扩展单元的系统结构及外部设备通信连接图
[2]图2为本发明扩展单元的无线调试和维护接口示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的说明。以下实施例中提供了部分外部设备与扩展单元的一种通信连接方式，将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
一种新型的列车运行监控基本单元如图2所示，本新型LKJ系统由主机单元、人机交互单元、扩展单元组成。三个组成单元的分工明确，主机单元主要功能为列车运行控制，人机交互单元主要功能为人机交互及可视化监视界面，扩展单元的主要功能为扩展外部设备的连接；同时，三个组成单元之间，通过以太网总线连接，除了正常工作的数据通信，每个单元上都有调试和维护接口，任一个单元可通过自身的调试接口和以太网总线，实现对自身和其他两个单元的软件升级，任一个单元可通过自身的维护接口和以太网总线，实现对主机单元中的基础数据换装功能。
本申请新型列车运行监控系统的扩展单元的系统结构如图1所示，本扩展单元由6个主要模块组成，分别是以太网交换模块、安全平调采集模块、数模转换模块、功能扩展模块、无线通信模块、通信模块。其中，安全平调采集模块、数模转换模块、功能扩展模块、通信模块通过冗余CANFD总线实现内部通信，无线通信模块和通信模块分别通过与以太网交换模块的连接，通过以太网总线，实现外部通信，即实现扩展单元与LKJ主机单元和人机交互单元通信。
图1中，本扩展单元与除LKJ主机单元和人机交互单元的其他外部设备的连接方式是根据本发明的一个实施例，作为示例而非限制，扩展单元的外部设备连接可根据实际应用调整。
各模块构成和具体实施方式如下：
以太网交换模块(以太网交换机)：提供扩展单元与LKJ主机单元和人机交互单元通信的唯一接口，以太网总线可以满足较大数据传输、速度快，可以有效保证外部设备数据或文件的实时性和有效性。
安全平调采集模块：采用二取二的安全结构，采集平面无线调车灯显设备数据，通过内部CANFD总线与通信模块通信。
数模转换模块：接收主机单元采集的速度信息，数模转换输出至双针速度表显示。当主机单元故障时，可采集自身的速度传感器的实时速度信号，数模转换后，输出至双针表显示。
功能扩展模块：采集GPS/BDS数据、数字电平信号等，如鸣笛、过分相设备。
无线通信模块：通过无线通信，提供无线调试接口和无线维护接口，如图2所示，通过无线维护接口实现对主机单元中基础数据的换装，通过调试维护接口实现LKJ系统内各单元的软件升级，软件升级的范围包括但不限于LKJ主机单元、人机交互单元、扩展单元。无线通信模块采用无线安全通信协议通信，对数据采取透传方式传输，即对接收无误的数据不进行数据的安全协议解析，(通过以太网交换机)直接发送至主机单元，以此提高自身的兼容性和适用性。
通信模块：提供多路以太网、CAN、RS422等接口，以供外部设备或相关设备扩展连接；汇集或分配扩展单元各模块的数据，承担以太网总线和CANFD总线的数据转换功能(连接以太网交换机)。
本发明的扩展单元内部模块的分布及模块的功能，与既有产品不同，模块功能分配和设计更合理清晰。安全平调采集模块，独特的采用了采用二取二的安全结构，更加符合安全设备的安全要求。
CANFD内部总线结合以太网外部总线的系统结构，与既有产品的CAN总线、flexray总线不同。相比既有技术，CANFD总线具有更高有效传输负载，更快的传输速率，简单并灵活的配置，并且CANFD优化的CRC算法，其抗干扰能力更强，更适合铁路复杂应用场景。而以太网总线可以满足较大数据传输、速度快、配置灵活。内外总线的区分结构，有利于数据的有效处理，由通信模块集中转换处理数据，可以优化数据，降低LKJ主机单元的数据处理难度，提高系统性能。冗余的总线配置，可以极大的提高系统通信的可靠性及可用性。
提供多样的调试接口，具备无线软件升级功能，是既有产品不具备的特点。现场应用过程中，除了其他调试接口，扩展单元提供另一形式的调试接口，即无线通信的调试接口，通过无线方式可对LKJ主机单元、人机交互单元、扩展单元等进行软件升级更新，解决了软件升级时现场环境复杂、工作量大、更新版本控制等问题，提高了现场应用的可用性和可靠性。
无线通信模块采用无线安全通信协议，对数据采用透传方式直接发送至主机单元，是既有产品不具备的特点，即无线通信模块对接收到的待升级软件文件或基础数据文件，不进行数据本身的安全协议解析，仅对接收到无误的数据，直接通过以太网总线发送至主机单元。此种透传通信的优点是，当数据的安全协议发生了变化时，只需要更新主机单元主控模块的软件，无需更新扩展单元的无线通信模块的软件，提高了扩展单元的兼容性和适用性，降低了LKJ系统的维护和更新难度。
以上所述仅为本新方案的较佳实施案例而已，并非用于限定本新方案的保护范围。凡在本新方案的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本新方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种列车运行监控系统LKJ的扩展单元，包括以太网交换模块、安全平调采集模块、数模转换模块、功能扩展模块、无线通信模块以及通信模块；
安全平调采集模块、数模转换模块、功能扩展模块、通信模块通过冗余CANFD总线实现内部通信，而无线通信模块和通信模块分别通过所述以太网交换模块的连接，通过以太网总线，实现外部通信，即实现扩展单元与LKJ主机单元和人机交互单元通信；
其中，所述安全平调采集模块采用二取二的安全结构，采集平面无线调车灯显设备数据，所述无线通信模块对数据采取透传方式传输，所述数模转换模块接收主机单元采集的速度信息，数模转换输出至双针速度表显示；
所述扩展单元的主要功能为扩展外部设备的连接；同时，LKJ三个组成单元之间，通过以太网总线连接；除了正常工作的数据通信，每个单元上都有调试和维护接口，任一个单元可通过自身的调试接口和以太网总线，实现对自身和其他两个单元的软件升级，任一个单元可通过自身的维护接口和以太网总线，实现对主机单元中的基础数据换装功能；
所述无线通信模块还通过无线通信，提供无线调试接口和无线维护接口；可通过无线维护接口实现对主机单元中基础数据的换装，通过无线调试接口实现LKJ系统内各单元的软件升级。
2.根据权利要求1所述的扩展单元，其特征在于，所述以太网交换模块提供扩展单元与LKJ主机单元和人机交互单元通信的唯一接口。
3.根据权利要求1所述的扩展单元，其特征在于，所述安全平调采集模块通过内部CANFD总线与通信模块通信。
4.根据权利要求1所述的扩展单元，其特征在于，所述数模转换模块，当主机单元故障时，可采集自身的速度传感器的实时速度信号，数模转换后，输出至双针表显示。
5.根据权利要求1所述的扩展单元，其特征在于，所述通信模块提供多路以太网、CAN、RS422接口，以供外部设备或相关设备扩展连接，同时汇集或分配扩展单元各模块的数据，承担以太网总线和CANFD总线的数据转换功能。
6.根据权利要求1所述的扩展单元，其特征在于，所述无线通信模块采用无线安全通信协议通信。
7.根据权利要求6所述的扩展单元，其特征在于，所述无线通信模块对接收到的待升级软件文件或基础数据文件，不进行数据本身的安全协议解析，仅对接收到无误的数据，直接通过以太网总线发送至主机单元。
8.根据权利要求7所述的扩展单元，其特征在于，当数据的安全协议发生了变化时，只需要更新主机单元主控模块的软件，无需更新扩展单元的无线通信模块的软件。
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