CN110808875B - 一种运输管理系统接口仿真系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种运输管理系统接口仿真系统及方法，系统包括：VOBC、MVB通信单元、串口模块、车载TRDP通信单元、TRDP模块、仿真平台专用网络和安装有TMS仿真软件的终端；终端分别与TRDP模块、仿真平台专用网络、车载TRDP通信单元、VOBC、串口模块和MVB通信单元连接，用于将仿真数据发送至对应的接收方；串口模块与MVB通信单元连接，用于将MVB格式数据发送至MVB通信单元。通过仿真TMS并集成TRDP协议，能够对基于ECN标准的列车控制网络进行仿真测试，同时MVB模式作为辅助通道可以测试车载设备冗余计算的处理能力，承载更加多样化的数据、更高的传输性能、更低的网络负载率。

Description

一种运输管理系统接口仿真系统及方法
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种运输管理系统接口仿真系统及方法。
背景技术
随着城市轨道交通列车信息化程度的提升以及通信设备数据传输量的增加，传统列车网络不能支持日益增长的数据量，所以支持大数据传输的以太网是发展趋势。列车网络需要能够承载更多的数据传输。以太网的标准IEC61375-3-4-2014中规定了列车通信网络(Train communication network，TCN)中以太网通讯网络(Ethernet Consist Network，ECN)的标准。此标准制定的主要原因是目前列车通讯的数据量剧增，而传统列车总线无法满足大数据量传输，所以采用以太网通讯，可以满足数据的传输要求。比如车载广播系统、视频系统、牵引系统、空调信息系统、车门检测系统、制动系统、车载感知网络、下载固件程序等。
现有技术采用单一通道MVB数据的输出，MVB是一种串行数据通信总线，属于列车通信网TCN的一部分，主要用于互操作性和互换性要求的互连设备之间的数据通信，其传输的速率大概为1.5Mbps(固定速率)。
虽然MVB在实时性上可以保证控制通信，但无法满足海量数据的通信，因此当需要传输大量的数据时，将会导致总线阻塞和控制时间的延迟等问题。
发明内容
由于现有方法存在上述问题，本发明实施例提出一种运输管理系统接口仿真系统及方法。
第一方面，本发明实施例提出一种运输管理系统接口仿真系统，包括：车载控制器VOBC、多功能车辆总线MVB通信单元、串口模块、车载列车实时数据协议TRDP通信单元、TRDP模块、仿真平台专用网络和安装有运输管理系统TMS仿真软件的终端；
所述终端分别与所述TRDP模块、所述仿真平台专用网络、所述车载TRDP通信单元、所述VOBC、所述串口模块和所述MVB通信单元连接，用于将仿真数据发送至对应的接收方；
所述串口模块与所述MVB通信单元连接，用于将MVB格式数据发送至所述MVB通信单元。
可选地，所述MVB通信单元与所述VOBC连接，用于将TMS数据发送至所述VOBC。
可选地，所述VOBC发送的TRDP数据依次经所述车载TRDP通信单元、所述仿真平台专用网络和所述TRDP模块到达所述终端。
第二方面，本发明实施例还提出一种运输管理系统接口仿真方法，包括：
VOBC上电启动后，所有的以太网列车骨干网络节点ETBNs执行列车拓扑发现协议TTDP，建立拓扑网络；
对所述网络进行初始化，开启收发TRDP线程；
接收到TRDP协议的开启指令后，执行TRDP协议初始化、创建TRDP通道和启动发送接收线程步骤，以完成VOBC与仿真设备之间通过所述仿真平台专用网络的数据交互。
可选地，所述运输管理系统接口仿真方法还包括：
各车载子系统通信链路的初始化完成后，根据协商的端口定义以及数据格式进行业务应用数据的传输。
可选地，所述运输管理系统接口仿真方法还包括：
各车载子系统发送消息前，先发布子系统端口的端口信息，所述端口信息包括以下任意组合：消息类型、端口的源地址和目的地址、发送周期、数据内容和数据大小。
可选地，所述运输管理系统接口仿真方法还包括：
各车载子系统接收消息时，先对接收的消息进行订阅，说明端口所要接收消息的接收参数，所述接收参数包括以下任意组合：端口的目的地址和通信超时时间。
可选地，所述运输管理系统接口仿真方法还包括：
所述VOBC系统向所述终端中的TMS仿真软件订阅子系统的状态数据，所述状态数据包括以下任意组合：转向架状态数据包、空气制动滑行数据包、车门开启关闭状态数据包、列车工况数据包和司机室盖板状态数据包；
所有数据包为组播消息，包含全局短数据包和每车状态包。
可选地，所述运输管理系统接口仿真方法还包括：
所述VOBC系统将结果以单播方式发送给TMS仿真软件，作为列车各子系统进行运行控制的参考依据。
可选地，所述VOBC与仿真设备之间进行数据交互的内容包括：列车运行状态信息和故障数据；
其中，所述列车运行状态信息包括以下任意组合：列车运行速度、运行里程、播报站站状态、网压和网流；
所述故障数据包括以下任意组合：火灾报警数据、空压机数据、受电弓数据、司机室数据和车前障碍物数据。
由上述技术方案可知，本发明实施例通过仿真TMS并集成TRDP协议，能够对基于ECN标准的列车控制网络进行仿真测试，同时MVB模式作为辅助通道可以测试车载设备冗余计算的处理能力，承载更加多样化的数据、更高的传输性能、更低的网络负载率。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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，还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种运输管理系统接口仿真系统的结构示意图；
图2为本本发明一实施例提供的一种运输管理系统接口仿真系统的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的一种运输管理系统接口仿真方法的流程示意图；
图4为本发明一实施例另提供的一种运输管理系统接口仿真方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1示出了现有技术提供的一种运输管理系统接口仿真系统的结构示意图，包括：VOBC、MVB通信单元、串口模块和仿真TMS软件系统的终端(PC)。数据帧在终端设备之间、终端设备和骨干节点之间传输。采用单一通道MVB数据的输出，虽然在实时性上可以保证控制通信，但无法满足海量数据的通信。
由于TRDP(Train Real-time Data Protocol，列车实时数据协议)相比于MVB(Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线)具有价格相对低廉、速度快、数据量大等优点，使之成为未来TMS(Transportation Management System，运输管理系统)网络发展的一个重要方向。
TRDP协议用于轨道交通实时以太网络，对于铁路用以太网，提高实时性、确保可靠性起了重要作用。TRDP有着更高的传输速率(10Mbps-100Mbps)，采用RTTP(Real TimeTransport Protocol，实时传输协议)和RCFN(Redundant Control Function Network，冗余控制功能网络)，同时也提高了在受限空间、高电磁干扰下噪音的承受力，有着更强大的抗干扰性。TRDP主要用于过程数据和消息数据的传输。过程数据主要用于列车控制，传递命令和状态消息，数据量大，要求高可靠性、实时性和确定性，一般周期性传送；消息数据主要用于故障和诊断信息，数据量长短不一，一般按需传送，需要一定的实时性。基于TRDP的应用无论在终端设备、编组或者列车内部或者外部，都可以彼此之间以透明的方式通信。
图2示出了本实施例提供的一种运输管理系统接口仿真系统的结构示意图，包括：
VOBC、MVB通信单元、串口模块、车载TRDP通信单元、TRDP模块、仿真平台专用网络和安装有TMS仿真软件的终端。
所述终端分别与所述TRDP模块、所述仿真平台专用网络、所述车载TRDP通信单元、所述VOBC、所述串口模块和所述MVB通信单元连接，用于将仿真数据发送至对应的接收方。
所述串口模块与所述MVB通信单元连接，用于将MVB格式数据发送至所述MVB通信单元。
所述MVB通信单元与所述VOBC连接，用于将TMS数据发送至所述VOBC。
所述VOBC发送的TRDP数据依次经所述车载TRDP通信单元、所述仿真平台专用网络和所述TRDP模块到达所述终端。
具体来说，本实施例提供的运输管理系统接口仿真系统由车载设备(VOBC)、MVB通信单元、串口模块、车载TRDP通信单元、TRDP模块、仿真平台专用网络、通信线缆、以及装有TMS仿真软件的PC机组成。增加了TRDP的网络传输通道与硬件设备。TMS仿真软件方面增加了相关硬件开发及调用的功能。通过对比，得出同等数据量大小的情况下，TRDP的传输速度要快于MVB的传输速度。TMS通过以太网将各车载子系统(包含牵引系统、制动系统、信号系统、车载感知网络系统等)连接起来，从而实现对列车控制与管理。应用层采用TRDP协议进行通信。
具体地，本实施例将仿真TMS软件集成TRDP协议，通过TRDP协议发送模拟的列车信息数据，从而达到进行研发车载产品的数据协议的测试的目的。采用基于TRDP协议的TMS接口仿真系统，代替了以前单一通道MVB数据输出，变成了TRDP+MVB双通道冗余输出，为测试集成TRDP协议的产品提供有力保障。
本实施例通过仿真TMS并集成TRDP协议，能够对基于ECN标准的列车控制网络进行仿真测试，同时MVB模式作为辅助通道可以测试车载设备冗余计算的处理能力，承载更加多样化的数据、更高的传输性能、更低的网络负载率。
图3示出了本实施例提供的一种运输管理系统接口仿真方法的流程示意图，包括：
S301、VOBC上电启动后，所有的ETBNs执行列车拓扑发现协议TTDP，建立拓扑网络。
其中，ETB(Ethernet Train Backbon，以太网列车骨干网络)的节点称为ETBNs。
S302、对所述网络进行初始化，开启收发TRDP线程。
S303、接收到TRDP协议的开启指令后，执行TRDP协议初始化、创建TRDP通道和启动发送接收线程步骤，以完成VOBC与仿真设备之间通过所述仿真平台专用网络的数据交互。
具体地，如图4所示，VOBC上电启动后，车载系统执行初始化，所有的ETBNs会执行列车拓扑发现协议TTDP，从而建立好拓扑网络。网关收到请求后会，并将列车控制器IP信息一起回复给子系统。初始化网络后，开启收发TRDP线程，进行数据交互。
TMS软件需要进行协议的开启过程，用户点击开启TRDP协议后，软件进行：TRDP协议初始化、创建TRDP通道、启动发送接收线程这三个步骤。此时，车载VOBC与仿真设备通过仿真平台的专用网络进行数据交互。
本实施例通过仿真TMS并集成TRDP协议，能够对基于ECN标准的列车控制网络进行仿真测试，同时MVB模式作为辅助通道可以测试车载设备冗余计算的处理能力，承载更加多样化的数据、更高的传输性能、更低的网络负载率。
进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述运输管理系统接口仿真方法还包括：
各车载子系统通信链路的初始化完成后，根据协商的端口定义以及数据格式进行业务应用数据的传输。
各车载子系统发送消息前，先发布子系统端口的端口信息，所述端口信息包括以下任意组合：消息类型、端口的源地址和目的地址、发送周期、数据内容和数据大小。
各车载子系统接收消息时，先对接收的消息进行订阅，说明端口所要接收消息的接收参数，所述接收参数包括以下任意组合：端口的目的地址和通信超时时间。
所述VOBC系统向所述终端中的TMS仿真软件订阅子系统的状态数据，所述状态数据包括以下任意组合：转向架状态数据包、空气制动滑行数据包、车门开启关闭状态数据包、列车工况数据包和司机室盖板状态数据包。所有数据包为组播消息，包含全局短数据包和每车状态包。
所述VOBC系统将结果以单播方式发送给TMS仿真软件，作为列车各子系统进行运行控制的参考依据。
进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述VOBC与仿真设备之间进行数据交互的内容包括：列车运行状态信息和故障数据；
其中，所述列车运行状态信息包括以下任意组合：列车运行速度、运行里程、播报站站状态、网压和网流；
所述故障数据包括以下任意组合：火灾报警数据、空压机数据、受电弓数据、司机室数据和车前障碍物数据。
具体来说，各车载子系统通信链路的初始化完成后，即可按照协商的端口定义以及数据格式进行业务应用数据的传输。发送消息前，先发布子系统端口的相关信息；准备接收消息时，子系统先对消息进行订阅，说明端口所要接收消息的一些参数。
以VOBC系统为例，它向TMS订阅相关子系统(牵引、制动、辅助系统、车门状态等)的状态数据。例如：转向架状态、空气制动滑行、车门开启关闭状态、列车工况、司机室盖板状态等等很多车载相关数据包，数据包为组播消息，包含全局短数据包和每车状态包。同时，车载VOBC系统将结果以单播方式发送给TMS，作为列车相关子系统进行运行控制的参考依据。
本实施例实现了一种轨道交通仿真TMS测试车载TRDP接口的仿真方法，可以进行大数据的传输冗余测试，室内验证车载相关功能接口。仿真TMS集成TRDP协议后，能够对基于ECN标准的列车控制网络进行仿真测试，同时MVB模式作为辅助通道可以测试车载设备冗余计算的处理能力，这样的方式能够承载更加多样化的数据、更高的传输性能、更低的网络负载率，架设全以太网化的列车控制网络将是大势所趋。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种运输管理系统接口仿真方法，其特征在于，包括：
车载控制器VOBC、多功能车辆总线MVB通信单元、串口模块、车载列车实时数据协议TRDP通信单元、TRDP模块、仿真平台专用网络和安装有运输管理系统TMS仿真软件的终端；
所述终端分别与所述TRDP模块、所述仿真平台专用网络、所述车载TRDP通信单元、所述VOBC、所述串口模块和所述MVB通信单元连接，用于将仿真数据发送至对应的接收方；
所述串口模块与所述MVB通信单元连接，用于将MVB格式数据发送至所述MVB通信单元；
所述MVB通信单元与所述VOBC连接，用于将TMS数据发送至所述VOBC；
所述VOBC发送的TRDP数据依次经所述车载TRDP通信单元、所述仿真平台专用网络和所述TRDP模块到达所述终端；
VOBC上电启动后，所有的以太网列车骨干网络节点ETBNs执行列车拓扑发现协议TTDP，建立拓扑网络；
对所述网络进行初始化，开启收发TRDP线程；
接收到TRDP协议的开启指令后，执行TRDP协议初始化、创建TRDP通道和启动发送接收线程步骤，以完成VOBC与仿真设备之间通过所述仿真平台专用网络的数据交互。
2.根据权利要求1所述的运输管理系统接口仿真方法，其特征在于，所述运输管理系统接口仿真方法还包括：
各车载子系统通信链路的初始化完成后，根据协商的端口定义以及数据格式进行业务应用数据的传输。
3.根据权利要求2所述的运输管理系统接口仿真方法，其特征在于，所述运输管理系统接口仿真方法还包括：
各车载子系统发送消息前，先发布子系统端口的端口信息，所述端口信息包括以下任意组合：消息类型、端口的源地址和目的地址、发送周期、数据内容和数据大小。
4.根据权利要求2所述的运输管理系统接口仿真方法，其特征在于，所述运输管理系统接口仿真方法还包括：
各车载子系统接收消息时，先对接收的消息进行订阅，说明端口所要接收消息的接收参数，所述接收参数包括以下任意组合：端口的目的地址和通信超时时间。
5.根据权利要求1所述的运输管理系统接口仿真方法，其特征在于，所述运输管理系统接口仿真方法还包括：
所述VOBC系统向所述终端中的TMS仿真软件订阅子系统的状态数据，所述状态数据包括以下任意组合：转向架状态数据包、空气制动滑行数据包、车门开启关闭状态数据包、列车工况数据包和司机室盖板状态数据包；
所有数据包为组播消息，包含全局短数据包和每车状态包。
6.根据权利要求5所述的运输管理系统接口仿真方法，其特征在于，所述运输管理系统接口仿真方法还包括：
所述VOBC系统将结果以单播方式发送给TMS仿真软件，作为列车各子系统进行运行控制的参考依据。
7.根据权利要求1-6任一项所述的运输管理系统接口仿真方法，其特征在于，所述VOBC与仿真设备之间进行数据交互的内容包括：列车运行状态信息和故障数据；
其中，所述列车运行状态信息包括以下任意组合：列车运行速度、运行里程、播报站站状态、网压和网流；
所述故障数据包括以下任意组合：火灾报警数据、空压机数据、受电弓数据、司机室数据和车前障碍物数据。
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