CN110798818B - 一种用于城市轨道交通的列车信息传输方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于城市轨道交通的列车信息传输方法及系统，列车内部通信和车地通信；对列车内部通信，在数据的类型检验和分类存储的基础上，对周期性数据进行有效的冗余筛除，避免了对冗余数据重复性相应影响系统安全性的问题；在对车地通信中，对周期性数据库中的数据通过WLAN和LTE‑M进行双网冗余传输；非周期性数据库中的数据在WLAN和LTE‑M网络上交替传输，保证了高优先级数据传输的实时性和可靠性，以及网宽的合理利用。

Description

一种用于城市轨道交通的列车信息传输方法及系统
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种用于城市轨道交通的列车信息传输方法及系统。
背景技术
随着我国城市化进程的加快，城市面积不断扩大，城市轨道交通得到快速发展，信号系统是城市轨道交通的指挥系统，它是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键设备，其相应的信号传输方式用于保证城市轨道交通安全、可靠、高效的运营。城市轨道交通信号系统由地面信号设备和车载信号设备共同构成，地面信号设备提供列车移动授权命令，车载信号设备根据授权命令指示列车运行。
为了保证信号传输的可靠性，有两种解决方法，第一种方法是避错(Fault-Avoidance)技术，其主要目的是通过高可靠性元器件的选用、热设计、机械冲击防护设计以及生产中的质量控制等尽量减小故障发生的概率，但采用避错技术来提高可靠性的有一定限制的；第二种方法是容错(Fault-Tolerance)技术，使得在出现故障时并不影响整个系统功能的完成，也就是说故障可被系统所容忍，其基本方法是冗余(Redundancy)，即投入更多超常规设计所需的资源来换取更高的非常规设计所能达到的超高可靠性。车地通信和列车内部通信中普遍采用冗余方式。
城市轨道交通的发展使得列车在智能化、舒适化和安全化的需求持续不断提高，车载通信设备传输的数据的数量和种类随之增加。列车内部通信网包括连接各个车厢的列车总线，和连接车厢内各个设备的车厢总线。列车总线由各个车厢内固定安装的电缆通过车厢之间的互连而构成，每一个车厢设一个通信节点，列车总线通过通信节点与车厢总线交换信息，因此，通信节点是列车总线上的信息进出车厢的大门。机车上的通信节点一般称之为主节点(CCU)，一般车厢上的通信节点称为从节点(VCU)。每一列车在一次运行中必须由一个且只有一个控制列车总线工作的节点称为控制节点，一般由主节点承担，故称为主控制节点，由其控制整个通信网络的操作。列车内部通信的冗余，导致信息接收端在窗口有效期内重复接受相同的数据帧，特别是从节点重复接收到主节点的相同的控制指令，对行车安全构成一定的安全隐患。
城市轨道交通的车地通信采用无线通信方式，其无线场强覆盖可采用天线、漏缆和裂缝波导管等方式，车地通信系统需要保证列车高速移动是的漫游切换且冗余场强的覆盖。基于通信的列车控制系统(CBTC)可以实现双向信息传输。目前，国内城市轨道交通CBTC信号系统的车地无线通信技术多采用基于IEEE802.11系列标准的无线局域网络(WLAN)技术。该技术采用的2.4G公共频段对公众开放，同时承载如个人热点、医疗、蓝牙等数据，并且随着无线智能城市的发展即将有更多的干扰源出现，存在影响行车安全的不可控因素。
基于上述问题，亟需开发一种用于城市轨道交通的列车信息传输方法及系统，以在列车运行中提高列车内部通信的高效、低干扰性，以及车地无线传输过程中通信的稳定性。
发明内容
为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，对列车内部通信，在数据的类型检验和分类存储的基础上，对周期性数据进行有效的冗余筛除，避免了对冗余数据重复性相应影响系统安全性的问题；在对车地通信中，对周期性数据库中的数据通过WLAN和LTE-M进行双网冗余传输；非周期性数据库中的数据在WLAN和LTE-M网络上交替传输，保证了高优先级数据传输的实时性和可靠性，以及网宽的合理利用，从而完成本发明。
本发明的目的在于提供以下技术方案：
(1)一种用于城市轨道交通的列车信息传输方法，包括列车内部通信和车地通信，其中，列车内部通信包括以下步骤：
通过机车和车厢各通信节点的冗余，建立机车和车厢之间两条平行的信息传输通路；
确定主节点向从节点发送数据的数据类型以及是否属于周期性数据；
确定从节点向主节点发送数据的数据类型以及是否属于周期性数据；
同一机车或同一车厢中的各通信节点的信息存储在公用存储区中，该存储区包括周期性数据库和非周期性数据库；
在各主节点和各从节点上设置信息分类窗口，经过信息分类窗口检验，对接收到的周期性数据和非周期性数据分区存储，分别存入周期性数据库和非周期性数据库；
存入周期性数据库的数据需要经过查重检验；对于非周期性数据，不需要经过查重检验，直接存储入非周期性数据库；
对于周期性数据的查重检验，若一通信节点前后收到两条完全相同的数据信息，则在数据发送周期内，舍弃后接收到的数据信息，不对其进行响应或者存储；其中，数据信息完全相同是指数据帧的类型、格式、长度、以及除了表示数据传输线路外的所有字节信息均一致。
其中，车地通信包括以下步骤：
主节点通过车载交换机与车载接入设备相连；车载接入设备一般设置在车头或车尾即机车中；
车载接入设备分别通过与车轨旁的接入点和射频拉远单元建立通讯连接，实施WLAN和LTE-M双网冗余系统；
周期性数据库中的数据通过WLAN和LTE-M进行双网冗余传输；
非周期性数据库中的数据在WLAN和LTE-M网络上交替传输。
(2)一种用于实现上述(1)所述方法的用于城市轨道交通的列车信息传输系统，所述系统包括列车内部通讯部分和车地通讯部分，其中，列车内部通讯部分包括：
位于机车段两个主节点、以及位于各车厢中的两个从节点，用于建立机车和车厢之间两条平行的信息传输通路，两条信息传输通路上传送的信息相同或部分相同；
位于机车和各车厢段的公用存储区，同一机车或同一车厢中的各通信节点在信息存储上相关联，存储至位于该机车或车厢中的公用存储区中；该公用存储区包括周期性数据库和非周期性数据库；
信息分类窗口，设置在各主节点和各从节点处，用于确定主节点和从节点之间传输数据的数据类型以及是否属于周期性数据，对接收到的周期性数据和非周期性数据分区存储，分别存入周期性数据库和非周期性数据库；
查重模块，用于对接收到的周期性数据进行查重检验，若一通信节点前后收到两条完全相同的数据信息，则在数据发送周期内，舍弃后接收到的数据信息，不对其进行响应或者存储；其中，数据信息完全相同是指数据帧的类型、格式、长度、以及除了表示数据传输线路外的所有字节信息均一致。
车地通讯部分包括：
车载接入设备和车载交换机，主节点通过车载交换机与车载接入设备相连；
接入点，用于与车载接入设备连接，建立WLAN通讯网络；
射频拉远单元，用于与车载接入设备连接，建立LTE-M通讯网络；
周期性数据库中的数据通过WLAN和LTE-M进行双网冗余传输；非周期性数据库中的数据在WLAN和LTE-M网络上交替传输。
根据本发明提供的一种用于城市轨道交通的列车信息传输方法及系统，具有以下有益效果：
对列车内部通信，在数据的类型检验和分类存储的基础上，对周期性数据进行有效的冗余筛除，避免了对冗余数据重复性相应影响系统安全性的问题；在对车地通信中，对周期性数据库中的数据通过WLAN和LTE-M进行双网冗余传输；非周期性数据库中的数据在WLAN和LTE-M网络上交替传输，保证了高优先级数据传输的实时性和可靠性，以及网宽的合理利用。
附图说明
图1示出根据本发明一种优选实施方式的用于城市轨道交通的列车信息传输方法的流程示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明示例性详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
本发明的一个方面在于，提供一种用于城市轨道交通的列车信息传输方法，包括列车内部通信和车地通信，列车内部通信包括以下步骤：
通过机车和车厢各通信节点的冗余，建立机车和车厢之间两条平行的信息传输通路，两条信息传输通路上传送的信息相同或部分相同；同一机车或车厢中的各通信节点在信息存储上相关联，表现为公用存储区，如第8车厢中存在A和A’两个通信节点，A通信节点收到并存储数据信息至对应存储区，A’通信节点将收到的数据信息同样存储至该存储区。通信节点包括主节点(CCU)和从节点(VCU)，主节点可以设立在机车上也可以在普通车厢内，在此定义机车上的通信节点为主节点，一般车厢上的通信节点为从节点，但也并局限于此；
确定主节点向从节点发送数据的数据类型以及是否属于周期性数据；
确定从节点向主节点发送数据的数据类型以及是否属于周期性数据；
在各主节点和各从节点上设置信息分类窗口，经过信息分类窗口检验，对接收到的周期性数据和非周期性数据分区存储，分别存入周期性数据库和非周期性数据库；
存入周期性数据库的数据需要经过查重检验；对于非周期性数据，不需要经过查重检验，直接存储入非周期性数据库；
对于周期性数据的查重检验，若一通信节点前后收到两条完全相同的数据信息，则在数据发送周期内，舍弃后接收到的数据信息，不对其进行响应或者存储；其中，数据信息完全相同是指数据帧的类型、格式、长度、以及除了表示数据传输线路外的所有字节信息均一致。
列车在运行过程中，控制列车行驶的机车需要保证各车厢能够按照既定路线平稳行驶，这就需要机车中的主节点持续不断的向各车厢中的从节点发送询问信息或控制指令信息，而车厢中的从节点持续不断的向机车中的主节点发送应答信息，这就形成了主节点和从节点之间的周期性数据。
周期性数据包括列车重要控制设备的检测数据、故障信息和控制指令等，该类信息对可靠性要求较高，数据帧较短，需要周期性发送，属于高优先级别的数据；非周期性数据包括车厢中的车门、空调等控制设备的状态监测和控制指令、监控视频等，该类数据对实时性和可靠性要求较低，数据帧较长，不需要周期性发送，且属于低优先级别的数据。
在本发明一种优选的实施方式中，信息分类窗口根据数据帧中的数据类型标识位判断该数据帧属于周期性数据或非周期性数据，实施分区存储。
在本发明中，不同数据类型的数据其数据帧中的数据类型标识位不同，且相同数据类型不同任务属性的数据通过分配不同的ID号进行区分。为此，帧结构包括：帧起始、结构长度、数据类型、ID号、序列号、结果码、数据项内容、循环冗余校验码、CRC校验、帧结束。所述结构长度用以标识从所述数据类型到所述CRC校验之间的字节数，所述ID号用以标识不同任务属性的数据，所述序列号为用以标识相同ID号下不同发送顺序下数据帧的识别码，发送方每次发送相同ID号下的数据帧时，序列号加1，所述数据项内容携带该数据帧需要传送的内容信息，所述数据项内容中的各信息均包括时间标、位置标、身份标，所述时间标为被监控设备的当前时间戳，所述位置标包括：经度和纬度，或者线路编号和公里标，或者经度、纬度、线路编号和公里标，所述身份标包括的必选信息为机车或车厢编号，包括的可选信息包括车次号、设备编号。
在本发明一种优选的实施方式中，在周期性数据库中，对各任务属性信息建立独立的存储单元，各任务属性信息一一映射到对应的存储单元。也就是说，每个存储单元中存储相同ID号的数据信息。
对每个存储单元设立一个窗口计时器和序列号筛查器，窗口计时器的计时周期为理论情况下接收同一帧ID号的间隔周期。当一个存储单元中收录成功一条数据信息后，激发窗口计时器，窗口计时器开始以间隔周期进行减时操作，当存储单元的窗口计时器不为0时，表明该存储单元被上一帧数据占用，仅允许接收上一帧数据序列号之后的数据，不允许接收小于上一帧数据序列号的数据：(a)若该数据帧与前一数据帧的数据信息完全相同，对该数据帧丢弃，不存储、不响应；(b)若该数据帧的序列号大于前一数据帧的序列号，对该数据帧实施存储、响应，且重置窗口计时器，以间隔周期为初始进行减时操作；
当存储单元的窗口计时器为0时，该帧ID号存储单元允许接收大于等于上一帧数据序列号之后的数据：(a’)若该数据帧与前一数据帧的数据信息完全相同，对该数据帧存储、响应，但不激发窗口计时器；(b’)若该数据帧的序列号大于前一数据帧的序列号，对该数据帧存储、响应，重新激活窗口计时器。在(a’)项中情况，一般是另一条链路由于故障因素而导致的数据延迟，需要存储并进行响应，以利于对该链路传输情况的分析。
上文中“响应”是指，通信节点对接收到的数据信息传输至上层协议进行处理、或者发送应答报文示出已接收到该信息、或者发送针对该数据信息的指令信息以指示发信方实施相关措施等应答性行为。
例如，主节点向一从节点发送设备询问信息的周期为10s，则理论上从节点接收到该两相邻序列号设备询问信息的时间间隔为10s，当线路A上的从节点接收到线路A上的主节点发送的数据帧后，存储单元的窗口计时器激活，计时对应10s，并进行减时操作，随后线路B上的从节点接收到线路B上的主节点发送的数据帧：
(i)若该数据帧与前一数据帧的数据信息完全相同，且此时窗口计时器计时未回归到0，对该数据帧丢弃，不存储、不响应；
(ii)若该数据帧与前一数据帧的数据信息完全相同，且此时窗口计时器计时回归到0，对该数据帧存储、响应，但不激发窗口计时器；
(iii)若该数据帧的序列号大于前一数据帧的序列号，且此时窗口计时器计时未回归到0，对该数据帧实施存储、响应，且重置窗口计时器，以间隔周期为初始进行减时操作；
(iv)若该数据帧的序列号大于前一数据帧的序列号，且此时窗口计时器计时回归到0，对该数据帧存储、响应，重新激活窗口计时器。
上述技术方案能够满足冗余线路对于冗余传输的要求，能够解决冗余数据传输对列车重复信号相应带来的弊病，仅需要对帧格式和存储系统带来较小的变动即能够带来较大的系统性能提升，对列车安全性数据传输具有重要的意义。
城市轨道交通采用的是无线局域网络(WLAN)技术，一方面，频段对公众开放，同时承载如个人热点、医疗、蓝牙等数据，并且随着无线智能城市的发展即将有更多的干扰源出现，存在影响行车安全的不可控因素；另一方面，随着对列车可靠性要求的进一步提高，越来越多的数据信息如视频信息等需要进行大量传输，对传输速率的要求需要上升至Mbps甚至是Gbps。为了解决或缓解上述问题，本发明对车地通信进行了研究，确定车地通信包括以下步骤：
主节点通过车载交换机与车载接入设备(TAU)相连；车载接入设备一般设置在车头或车尾即机车中；
车载接入设备分别通过与车轨旁的接入点(Access Point，AP)和射频拉远单元(Radio Remote Unit，RRU)建立通讯连接，实施WLAN和LTE-M(Long Term Evolution-M)双网冗余系统；
周期性数据库中的数据通过WLAN和LTE-M进行双网冗余传输；
非周期性数据库中的数据在WLAN和LTE-M网络上交替传输。
在本发明中，周期性数据为优先级高的数据，非周期性数据为优先级低的数据。为保障优先级高的数据的可靠性和实时性，以及尽可能短的恢复时间，采用并行传输方式，实现了重要数据在网络故障时的无缝切换，完全可以满足列车通信网络的冗余需求。非周期性数据的数据量普遍较大，会占用较大的网络带宽，但其对实时性的要求不高，因此，非周期性数据允许相对较长的网络恢复时间，如果采用并行传输对双网系统会造成带宽的浪费，甚至影响周期性数据传输的实时性，故而，非周期性数据优选采用交替传输方式，即不对非周期性数据进行复制处理，而是通过双网依次发送，以减小正常传输时双网的网络宽带占用，也减小了周期性数据的时延。
在本发明中，采用LTE-M+WLAN替代现有技术中的双WLAN冗余网络。LTE-M相较于WALN的局限性，具有以下优势：LTE-M从1.4M到20M的灵活的信道带宽要求，保证LTE可以提供百兆级别的数据传输能力；同时，LTE-M系统采用All-IN-IP组网，网络结构扁平化，从而减少了系统的时延，带来整体性能的提升：在控制面上，从空闲模式转为激活模式，时间小于100ms，从休眠模式到激活模式，时间小于50ms，在用户面，最小时延仅为5ms；LTE-M采用1.8G专用频段，减少外部设备的干扰；LTE-M支持高达9级的业务的优先级控制，通过对系统所承载的业务分配不同的优先级别，利于保障高优先级别业务的数据传输服务质量；LTE-M采用自动频率校正技术(AFC)，确保无线系统发送和接收的正常通信和高速移动场景下的无线链路质量，接入能力强，强度快。
虽然LTE-M在列车通信传输中相较于WLAN存在上述优势，但是WLAN在目前工程实践中具有产业链完成，技术成熟的优点，从现实角度来看，宜采用平滑过渡的方式实施WLAN技术向LTE-M的演进。
进一步地，由于LTE-M链路的切换为“硬切换”模式，先中断源小区的链路，后建立目标小区的链路，但是如果不考虑目标小区的信号接收情况，则有可能造成目标小区无法建立连接从而导致切换失败。
针对射频拉远单元故障而造成的目标小区无法建立连接的状况，本发明人确定了射频拉远单元自检体系，各射频拉远单元中包括微处理器、输出单元和输入单元，其中，
输出单元，与车载接入设备连通，向车载接入设备传输地面控制系统的指令；与该射频拉远单元两侧相邻的射频拉远单元的输入设备连通，向两射频拉远单元发送自身射频拉远单元的工作状态信息，以使该两侧相邻的射频拉远单元获得自身射频拉远单元的工作状态；
输入单元，用于与车载接入设备连通，接收主节点传输至地面控制系统的信息；与该射频拉远单元两侧相邻的射频拉远单元的输入设备连通，接收两射频拉远单元的工作状态信息，以获得该两侧相邻的射频拉远单元的工作状态；
微处理器，用于接收输入单元传输的信息，并完成对两侧相邻的射频拉远单元工作状态的判定。
在一种优选的实施方式中，如果某射频拉远单元的工作状态不能满足通讯要求，当其两侧相邻的射频拉远单元与主节点产生通信链接后，通过输出单元向主节点发送告警信息，主节点通过不切断当前链接的情况下，不断向目标射频拉远单元发送链接请求，如果在规定时限内无法链接，直接向该射频拉远单元之后的下一射频拉远单元发出链接请求。上述方式，能够保证硬切换节省资源，高传输效率的优势，又更大程度的解决了硬切换链接所带来的隐患。
本发明的另一方面在于，提供一种用于城市轨道交通的列车信息传输系统，用于实施上述方法，该系统包括列车内部通讯部分和车地通讯部分，其中，列车内部通讯部分包括：
位于机车段两个主节点、以及位于各车厢中的两个从节点，用于建立机车和车厢之间两条平行的信息传输通路，两条信息传输通路上传送的信息相同或部分相同；
位于机车和各车厢段的公用存储区，同一机车或同一车厢中的各通信节点在信息存储上相关联，存储至位于该机车或车厢中的存储区中；该公用存储区包括周期性数据库和非周期性数据库；
信息分类窗口，设置在各主节点和各从节点处，用于确定主节点和从节点之间传输数据的数据类型以及是否属于周期性数据，对接收到的周期性数据和非周期性数据分区存储，分别存入周期性数据库和非周期性数据库；
查重模块，用于对接收到的周期性数据进行查重检验，若一通信节点前后收到两条完全相同的数据信息，则在数据发送周期内，舍弃后接收到的数据信息，不对其进行响应或者存储；其中，数据信息完全相同是指数据帧的类型、格式、长度、以及除了表示数据传输线路外的所有字节信息均一致；对于非周期性数据，不需要经过查重检验，直接存储入非周期性数据库。
在本发明的一种优选的实施方式中，信息分类窗口根据数据帧中的数据类型标识位判断该数据帧属于周期性数据或非周期性数据，实施分区存储。
在本发明的一种优选的实施方式中，不同数据类型的数据其数据帧中的数据类型标识位不同，且相同数据类型不同任务属性的数据通过分配不同的ID号进行区分。为此，帧结构包括：帧起始、结构长度、数据类型、ID号、序列号、结果码、数据项内容、循环冗余校验码、CRC校验、帧结束。所述结构长度用以标识从所述数据类型到所述CRC校验之间的字节数，所述ID号用以标识不同任务属性的数据，所述序列号为用以标识相同ID号下不同发送顺序下数据帧的识别码，发送方每次发送相同ID号下的数据帧时，序列号加1，所述数据项内容携带该数据帧需要传送的内容信息，所述数据项内容中的各信息均包括时间标、位置标、身份标，所述时间标为被监控设备的当前时间戳，所述位置标包括：经度和纬度，或者线路编号和公里标，或者经度、纬度、线路编号和公里标，所述身份标包括的必选信息为机车或车厢编号，包括的可选信息包括车次号、设备编号。
在本发明的一种优选的实施方式中，在周期性数据库中，对各任务属性信息建立独立的存储单元，各任务属性信息一一映射到对应的存储单元。也就是说，每个存储单元中存储相同ID号的数据信息。
在本发明的一种优选的实施方式中，查重模块包括窗口计时器和序列号筛查器，其两者设立在每个存储单元中，窗口计时器的计时周期为理论情况下接收同一帧ID号的间隔周期，当一个存储单元中收录成功一条数据信息后，激发窗口计时器，窗口计时器开始以间隔周期进行减时操作；
(i)若该数据帧与前一数据帧的数据信息完全相同，且此时窗口计时器计时未回归到0，对该数据帧丢弃，不存储、不响应；
(ii)若该数据帧与前一数据帧的数据信息完全相同，且此时窗口计时器计时回归到0，对该数据帧存储、响应，但不激发窗口计时器；
(iii)若该数据帧的序列号大于前一数据帧的序列号，且此时窗口计时器计时未回归到0，对该数据帧实施存储、响应，且重置窗口计时器，以间隔周期为初始进行减时操作；
(iv)若该数据帧的序列号大于前一数据帧的序列号，且此时窗口计时器计时回归到0，对该数据帧存储、响应，重新激活窗口计时器。
在本发明中，车地通讯部分包括：
车载接入设备(TAU)和车载交换机，主节点通过车载交换机与车载接入设备相连；
接入点(AP)，用于与车载接入设备连接，建立WLAN通讯网络；
射频拉远单元(RRU)，用于与车载接入设备连接，建立LTE-M通讯网络；
周期性数据库中的数据通过WLAN和LTE-M进行双网冗余传输；非周期性数据库中的数据在WLAN和LTE-M网络上交替传输。
在本发明的一种优选的实施方式中，射频拉远单元包括微处理器、输出单元和输入单元，其中：
输出单元，与车载接入设备连通，向车载接入设备传输地面控制系统的指令；与该射频拉远单元两侧相邻的射频拉远单元的输入设备连通，向两射频拉远单元发送自身射频拉远单元的工作状态信息，以使该两侧相邻的射频拉远单元获得自身射频拉远单元的工作状态；
输入单元，用于与车载接入设备连通，接收主节点传输至地面控制系统的信息；与该射频拉远单元两侧相邻的射频拉远单元的输入设备连通，接收两射频拉远单元的工作状态信息，以获得该两侧相邻的射频拉远单元的工作状态；
微处理器，用于接收输入单元传输的信息，并完成对两侧相邻的射频拉远单元工作状态的判定。
如果某频拉远单元的工作状态不能满足通讯要求，当其两侧相邻的射频拉远单元与主节点产生通信链接后，通过输出单元向主节点发送告警信息，主节点通过不切断当前链接的情况下，不断向目标射频拉远单元发送链接请求，如果在规定时限内无法链接，直接向该射频拉远单元之后的下一射频拉远单元发出链接请求。
实施例
实施例1
一种用于城市轨道交通的列车信息传输系统，该系统包括列车内部通讯部分和车地通讯部分，其中，列车内部通讯部分包括：
位于机车段两个主节点、以及位于各车厢中的两个从节点，用于建立机车和车厢之间两条平行的信息传输通路，两条信息传输通路上传送的信息相同或部分相同；
位于机车和各车厢段的公用存储区，同一机车或同一车厢中的各通信节点在信息存储上相关联，存储至位于该机车或车厢中的存储区中；该公用存储区包括周期性数据库和非周期性数据库；
信息分类窗口，设置在各主节点和各从节点处，用于确定主节点和从节点之间传输数据的数据类型以及是否属于周期性数据，对接收到的周期性数据和非周期性数据分区存储，分别存入周期性数据库和非周期性数据库；
查重模块，包括窗口计时器和序列号筛查器，用于对接收到的周期性数据进行查重检验，若一通信节点前后收到两条完全相同的数据信息，则在数据发送周期内，舍弃后接收到的数据信息，不对其进行响应或者存储；其中，数据信息完全相同是指数据帧的类型、格式、长度、以及除了表示数据传输线路外的所有字节信息均一致；对于非周期性数据，不需要经过查重检验，直接存储入非周期性数据库。
车地通讯部分包括：
车载接入设备(TAU)和车载交换机，主节点通过车载交换机与车载接入设备相连；
接入点(AP)，用于与车载接入设备连接，建立WLAN通讯网络；
射频拉远单元(RRU)，用于与车载接入设备连接，建立LTE-M通讯网络；
周期性数据库中的数据通过WLAN和LTE-M进行双网冗余传输；非周期性数据库中的数据在WLAN和LTE-M网络上交替传输。
射频拉远单元包括微处理器、输出单元和输入单元，其中：
输出单元，与车载接入设备连通，向车载接入设备传输地面控制系统的指令；与该射频拉远单元两侧相邻的射频拉远单元的输入设备连通，向两射频拉远单元发送自身射频拉远单元的工作状态信息，以使该两侧相邻的射频拉远单元获得自身射频拉远单元的工作状态；
输入单元，用于与车载接入设备连通，接收主节点传输至地面控制系统的信息；与该射频拉远单元两侧相邻的射频拉远单元的输入设备连通，接收两射频拉远单元的工作状态信息，以获得该两侧相邻的射频拉远单元的工作状态；
微处理器，用于接收输入单元传输的信息，并完成对两侧相邻的射频拉远单元工作状态的判定。
以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于城市轨道交通的列车信息传输方法，其特征在于，包括列车内部通信和车地通信，列车内部通信包括以下步骤：
通过机车和车厢各通信节点的冗余，建立机车和车厢之间两条平行的信息传输通路；
确定主节点向从节点发送数据的数据类型以及是否属于周期性数据，其中主节点为机车中的通信 节点，从节点为车厢中的通信 节点；
确定从节点向主节点发送数据的数据类型以及是否属于周期性数据；
同一机车或同一车厢中的各通信节点的信息存储在公用存储区中，该存储区包括周期性数据库和非周期性数据库；
在各主节点和各从节点上设置信息分类窗口，经过信息分类窗口检验，对接收到的周期性数据和非周期性数据分区存储，分别存入周期性数据库和非周期性数据库；
存入周期性数据库的数据需要经过查重检验；对于非周期性数据，不需要经过查重检验，直接存储入非周期性数据库；
对于周期性数据的查重检验，若一通信节点前后收到两条完全相同的数据信息，则在数据发送周期内，舍弃后接收到的数据信息，不对其进行响应或者存储；其中，数据信息完全相同是指数据帧的类型、格式、长度、以及除了表示数据传输线路外的所有字节信息均一致；
在周期性数据库中，对各任务属性信息建立独立的存储单元，各任务属性信息一一映射到对应的存储单元，每个存储单元中存储相同ID号的数据信息，所述ID号位于数据帧结构中，用来标识不同任务属性的数据；
对每个存储单元设立一个窗口计时器和序列号筛查器，窗口计时器的计时周期为理论情况下接收同一帧ID号的间隔周期，当一个存储单元中收录成功一条数据信息后，激发窗口计时器，窗口计时器开始以间隔周期为初始进行减时操作；
（i）若该数据帧与前一数据帧的数据信息完全相同，且此时窗口计时器计时未回归到0，对该数据帧丢弃，不存储、不响应；
（ii）若该数据帧与前一数据帧的数据信息完全相同，且此时窗口计时器计时回归到0，对该数据帧存储、响应，但不激发窗口计时器；
（iii）若该数据帧的序列号大于前一数据帧的序列号，且此时窗口计时器计时未回归到0，对该数据帧实施存储、响应，且重置窗口计时器，以间隔周期为初始进行减时操作；
（iv）若该数据帧的序列号大于前一数据帧的序列号，且此时窗口计时器计时回归到0，对该数据帧存储、响应，重新激活窗口计时器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，信息分类窗口根据数据帧中的数据类型标识位判断该数据帧属于周期性数据或非周期性数据，实施分区存储。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，数据帧的帧结构包括：帧起始、结构长度、数据类型、ID号、序列号、结果码、数据项内容、CRC校验、帧结束；所述结构长度用以标识从所述数据类型到所述CRC校验之间的字节数，所述ID号用以标识不同任务属性的数据，所述序列号为用以标识相同ID号下不同发送顺序下数据帧的识别码，发送方每次发送相同ID号下的数据帧时，序列号加1，所述数据项内容携带该数据帧需要传送的内容信息，所述数据项内容中的各信息均包括时间标、位置标、身份标，所述时间标为被监控设备的当前时间戳，所述位置标包括：经度和纬度，或者线路编号和公里标，或者经度、纬度、线路编号和公里标，所述身份标包括的必选信息为机车或车厢编号，包括的可选信息包括车次号、设备编号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，车地通信包括以下步骤：
主节点通过车载交换机与车载接入设备相连；车载接入设备设置在车头或车尾即机车中；
车载接入设备分别通过与车轨旁的接入点和射频拉远单元建立通讯连接，实施WLAN和LTE-M双网冗余系统；
周期性数据库中的数据通过WLAN和LTE-M进行双网冗余传输；
非周期性数据库中的数据在WLAN和LTE-M网络上交替传输。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，车地通信包括以下步骤：
各射频拉远单元中包括微处理器、输出单元和输入单元，其中，
输出单元，与车载接入设备连通，向车载接入设备传输地面控制系统的指令；与该射频拉远单元两侧相邻的射频拉远单元的输入设备连通，向所述两侧相邻的射频拉远单元发送自身射频拉远单元的工作状态信息，以使该两侧相邻的射频拉远单元获得自身射频拉远单元的工作状态；
输入单元，用于与车载接入设备连通，接收主节点传输至地面控制系统的信息；与该射频拉远单元两侧相邻的射频拉远单元的输入设备连通，接收所述两侧相邻的射频拉远单元的工作状态信息，以获得该两侧相邻的射频拉远单元的工作状态；
微处理器，用于接收输入单元传输的信息，并完成对两侧相邻的射频拉远单元工作状态的判定。
6.一种用于实施上述权利要求1至5之一所述方法的用于城市轨道交通的列车信息传输系统，该系统包括列车内部通讯部分和车地通讯部分，其中，列车内部通讯部分包括：
位于机车段两个主节点、以及位于各车厢中的两个从节点，用于建立机车和车厢之间两条平行的信息传输通路，两条信息传输通路上传送的信息相同或部分相同；
位于机车和各车厢段的公用存储区，同一机车或同一车厢中的各通信节点在信息存储上相关联，存储至位于该机车或车厢中的公用存储区中；该公用存储区包括周期性数据库和非周期性数据库；
信息分类窗口，设置在各主节点和各从节点处，用于确定主节点和从节点之间传输数据的数据类型以及是否属于周期性数据，对接收到的周期性数据和非周期性数据分区存储，分别存入周期性数据库和非周期性数据库；
查重模块，用于对接收到的周期性数据进行查重检验，若一通信节点前后收到两条完全相同的数据信息，则在数据发送周期内，舍弃后接收到的数据信息，不对其进行响应或者存储；其中，数据信息完全相同是指数据帧的类型、格式、长度、以及除了表示数据传输线路外的所有字节信息均一致。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，查重模块包括窗口计时器和序列号筛查器，其两者设立在每个存储单元中，窗口计时器的计时周期为理论情况下接收同一帧ID号的间隔周期，当一个存储单元中收录成功一条数据信息后，激发窗口计时器，窗口计时器开始以间隔周期为初始进行减时操作；
（i）若该数据帧与前一数据帧的数据信息完全相同，且此时窗口计时器计时未回归到0，对该数据帧丢弃，不存储、不响应；
（ii）若该数据帧与前一数据帧的数据信息完全相同，且此时窗口计时器计时回归到0，对该数据帧存储、响应，但不激发窗口计时器；
（iii）若该数据帧的序列号大于前一数据帧的序列号，且此时窗口计时器计时未回归到0，对该数据帧实施存储、响应，且重置窗口计时器，以间隔周期为初始进行减时操作；
（iv）若该数据帧的序列号大于前一数据帧的序列号，且此时窗口计时器计时回归到0，对该数据帧存储、响应，重新激活窗口计时器。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，车地通讯部分包括：
车载接入设备和车载交换机，主节点通过车载交换机与车载接入设备相连；
接入点，用于与车载接入设备连接，建立WLAN通讯网络；
射频拉远单元，用于与车载接入设备连接，建立LTE-M通讯网络；
周期性数据库中的数据通过WLAN和LTE-M进行双网冗余传输；非周期性数据库中的数据在WLAN和LTE-M网络上交替传输。
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