CN111103838A - 主动径向控制系统分主机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动径向控制系统分主机系统，包括CPU处理器、通讯模块、以太网接口、油缸控制器；CPU处理器通过并口与通讯模块连接通信，通讯模块通过以太网接口与油缸控制器、上位机、列车网络通信；CPU处理器接收列车网络发送的油缸控制信息、油缸控制器发送的油缸在线状态信息，进行处理后，生成系统状态信息并上传至列车网络，并将油缸控制数据发送至油缸控制器。本发明为主动径向控制系统而配合使用的分主机系统，采用TRDP实时以太网进行列车通讯，实现了实时控车的要求；采用UDP方式和油缸控制器进行通信，统一发送统一接收，避免一对一的和多个油缸通信而产生的控制问题和数据延迟问题，提供了控制精度。

Description

主动径向控制系统分主机系统

技术领域

本发明属于主动径向控制系统技术领域，尤其涉及主动径向控制系统分主机系统。

背景技术

长期以来，列车在行驶过程中遇到弯道时都是通过被动转向完成的。所谓被动转向就是轮缘和轮轨之间通过物理摩擦而使得轮缘随着轮轨转动。这种方法的弊端就是长时间运行对轮轨磨损较大，增加维护难度。而主动径向控制系统就是为了解决这个问题而在弯道之前提前预判，提前准备和主动转向。这需要三个方面的配合，首先是主机采集到前方弯道数据而进行计算，其次是将计算结果通过网络发送到整车的油缸控制器，最后通过油缸控制器实现对转向架的控制从而达到主动径向的结果。本发明在现有主动径向控制系统的基础上进一步设置了分主机系统，以解决列车网络如何控制油缸控制器之间的通讯问题。

发明内容

本发明针对上述现有主动径向控制系统中列车网络与油缸控制器通信存在的不足，提供了一种主动径向控制系统分主机系统，以实现列车网络与油缸控制器的通信控制。

为了实现上述目的，本发明提供了一种主动径向控制系统分主机系统，包括CPU处理器、通讯模块、以太网接口、油缸控制器；CPU处理器通过并口与所述通讯模块连接通信，所述通讯模块通过以太网接口与油缸控制器、上位机、列车网络通信；CPU处理器接收列车网络发送的油缸控制信息、油缸控制器发送的油缸在线状态信息，进行处理后，生成系统状态信息并上传至列车网络，并将油缸控制数据发送至油缸控制器；

所述通讯模块包括TRDP协议单元、UDP协议单元，所述TRDP协议单元用于与列车网络交互通信，所述UDP协议单元用于与油缸控制器交互通信。

优选的，所述主动径向控制系统分主机系统进一步包括存储模块，所述存储模块通过CAN底板与CPU处理器通信，用于存储系统状态信息。

优选的，所述系统状态信息包括油缸控制器生命信号、车号、油缸在线状态信息、存储模块在线状态信息、系统软硬件版本信息。

优选的，所述通讯模块还包括TCP协议单元，所述TCP协议单元用于与上位机交互通信，CPU处理器接收上位机发送的TCP网络维护信息。

优选的，所述CPU处理器执行以下步骤：

给定TRDP数据收发周期为T1，UDP数据收发周期为T2，T1>T1；

给定UDP数据收发与TRDP数据收发间隔时间为T0；

系统初始化后，给定t1时间后判断TRDP网络是否离线，若TRDP网络离线，则发送TRDP离线数据至存储模块存储；

判断T2时间后TRDP网络是否在线，若TRDP网络在线，则UDP发送油缸控制数据至油缸控制器；到达T1时间后，TRDP收发网络数据并判断是否接收到新的系统状态信息，若接收到新的系统状态信息，并将新的系统状态信息上传至列车网络，并发送至存储模块存储。

优选的，CPU处理器处理过程还包括：

判断是否接收到油缸控制信息，若接收到油缸控制信息，则记录油缸控制信息；

判断是否接收到TCP网络维护信息，若接收到TCP网络维护信息，则更新程序；

判断是否接收到存储模块状态信息，若接收到存储模块状态信息，则记录存储模块状态信息。

优选的，判断是否接收到油缸控制信息、判断是否接收到TCP网络维护信息、判断是否接收到存储模块状态信息的优先级依次递减。

优选的，若CPU处理器给定时间t2内没有接收到油缸信息或油缸控制器生命信号保持不变，则判定所有油缸离线；若油缸控制器正常，则将未接收到油缸信息的油缸判定离线。

优选的，所述存储模块在线状态信息包括存储模块状态与SD卡状态，若CPU处理器接收到SD卡故障信息或给定时间t3内未接收到有效的存储模块信息，则判定存储模块故障，并将故障信息上传至列车网络。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明提供了一种为主动径向控制系统而配合使用的分主机系统，设置了通讯模块，采用TRDP实时以太网进行列车通讯，实现了实时控车的要求，提高了关键数据的更新速度。且采用UDP方式和油缸控制器进行通信，统一发送统一接收，避免一对一的和多个油缸通信而产生的控制问题和数据延迟，不利于管理等问题。同时，本发明采用单独存储的方式，将存储模块独立于CPU，减少了CPU的占用率，而且使得设备维护更方便，故障查找定位更准确。且采用TCP网络维护，避免了安装后拆卸维护的问题，使得列车组装后的维护和更新更方便，缩短维护时间，提高维护效率。

附图说明

图1为本发明的主动径向控制系统分主机系统结构框图；

图2为主动径向控制系统分主机系统的软件控制流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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地描述，显然，所描述的实施例是本发明其中一个实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

参考图1所示，本发明提供了一种主动径向控制系统分主机系统，包括CPU处理器、通讯模块、以太网接口、油缸控制器、存储模块；CPU处理器通过并口与通讯模块连接通信，通讯模块通过以太网接口与油缸控制器、上位机、列车网络通信。CPU处理器接收列车网络发送的油缸控制信息、油缸控制器发送的油缸在线状态信息、上位机发送的TCP网络维护信息，进行处理后，生成系统状态信息并上传至列车网络，并将油缸控制数据发送至油缸控制器。存储模块通过CAN底板与CPU处理器通信，用于存储系统状态信息，系统状态信息通常包括油缸控制器生命信号、车号、油缸在线状态信息、存储模块在线状态信息、系统软硬件版本信息。通讯模块包括TRDP协议单元、UDP协议单元、TCP协议单元，TRDP协议单元用于与列车网络交互通信，UDP协议单元用于与油缸控制器交互通信，TCP协议单元用于与上位机交互通信。

为了实现分主机的油缸控制，需要能够从列车网络上接收到分主机的控制数据，并上传油缸的故障信息和状态信息至列车网络。目前列车的通信方式是采用TRDP实时以太网控车，为与列车网络进行连接，本实施例中设置了通讯模块。CPU板通过并口通讯模块实现数据交互，将实时收发数据进行控制。此通讯模块直接和外部两个以太网M12接口进行连接，采集和发送TRDP和UDP数据并将这些数据通过并口传递给CPU处理器。

为了实现接收后转发，且解决同时控制时CPU占用率过高的问题，将UDP的接收发送数据和TRDP接收发送数据分开一定的时间间隔T0,本实施例中设定间隔时间为10ms。且为了保证油缸可以无遗漏的接收到控制数据，设定TRDP数据收发周期T1，UDP数据收发周期为T2，本实施例中将TRDP数据收发周期T1设定为20ms，UDP数据收发周期为T2设定为10ms,即每20ms收发一次列车网络数据，将通讯模块的数据采集过来，并将最新的系统状态信息发送给通讯模块通过TRDP上传到列车网络，每10ms将目前收到的控制数据下发给油缸控制器，使实际上控车数据更新速度的两倍。

即参考图2所述，本实施例中CPU处理器执行以下过程：

给定TRDP数据收发周期为T1，UDP数据收发周期为T2，T1>T1；

给定UDP数据收发与TRDP数据收发间隔时间为T0；

系统初始化后，给定t1时间后判断TRDP网络是否离线，若TRDP网络离线，则发送TRDP离线数据至存储模块存储；

判断T2时间后TRDP网络是否在线，若TRDP网络在线，则UDP发送油缸控制数据至油缸控制器；到达T1时间后，TRDP收发网络数据并判断是否接收到新的系统状态信息，若接收到新的系统状态信息，并将新的系统状态信息上传至列车网络，并发送至存储模块存储。

判断是否接收到油缸控制信息，若接收到油缸控制信息，则记录油缸控制信息；判断是否接收到TCP网络维护信息，若接收到TCP网络维护信息，则更新程序；判断是否接收到存储模块状态信息，若接收到存储模块状态信息，则记录存储模块状态信息。本实施例中将判断是否接收到油缸控制信息、判断是否接收到TCP网络维护信息、判断是否接收到存储模块状态信息的优先级设定为依次递减，优先判定油缸控制信息的接收状态。

其中，油缸在线状态有两种判断方式：若CPU处理器给定时间t2内没有接收到油缸信息或油缸控制器生命信号保持不变，则判定所有油缸离线；若油缸控制器正常，则将未接收到油缸信息的油缸判定离线，本实施例中将t2设定为50ms，即若50ms内未接收到油缸信息或油缸控制器生命信号保持不变，则判定所有油缸离线。存储模块在线状态信息包括存储模块状态与SD卡状态，若CPU处理器接收到SD卡故障信息或给定时间t3内未接收到有效的存储模块信息，则判定存储模块故障，并将故障信息上传至列车网络。本实施例中将t3时间设定为6s，若接收到SD卡故障信息或6s之内没有收到有效的存储模块数据，那么将发送存储故障至列车网络存储故障。

为了解决CPU调用时间，本实施例中设置了独立的存储模块进行数据的存储，这样也避免了因为写入文件和打开文件耗时较长而耽误网络数据接收，导致油缸卡滞影响列车运行的问题。CPU板卡通过CAN底板将接收到的列车网络数据和状态信息发送给存储板，存储板存储到SD卡中。需要存储的数据包括列车网络的油缸控制信息、硬软件版本、时间、油缸在线状态等。

为实现在整车完成后，在不破坏设备外观的前提下，实现软件更新。本实施例采用了以太网更新，在程序运行过程中会单独打开一个维护端口，接收上位机的维护数据。只要将电脑连接到交换机上，访问此端口，就可以将程序以二进制文件的形式刷新到程序的特定FLASH片区中。更新完成后重新上电，就会自动将此片FLASH中文件放在程序中执行，替换原有程序。CPU作为TCP的服务端，电脑作为TCP的客户端，通过通讯板卡实现。

综上，本发明是为主动径向控制系统而配合使用的分主机系统，使得列车网络与油缸控制器的通信控制实现成为可能，降低了轮缘和轮轨的维护成本。实时以太网控车通讯技术的实现使得油缸和转向架的响应速度更快，提高了整车的安全性能。且存储和网络维护使得设备的更新和维护更为简单高效，减少了故障率提升了工作效率。

Claims (9)

1.一种主动径向控制系统分主机系统，其特征在于，包括CPU处理器、通讯模块、以太网接口、油缸控制器；CPU处理器通过并口与所述通讯模块连接通信，所述通讯模块通过以太网接口与油缸控制器、上位机、列车网络通信；CPU处理器接收列车网络发送的油缸控制信息、油缸控制器发送的油缸在线状态信息，进行处理后，生成系统状态信息并上传至列车网络，并将油缸控制数据发送至油缸控制器；

所述通讯模块包括TRDP协议单元、UDP协议单元，所述TRDP协议单元用于与列车网络交互通信，所述UDP协议单元用于与油缸控制器交互通信。

2.根据权利要求1所述的主动径向控制系统分主机系统，其特征在于，进一步包括存储模块，所述存储模块通过CAN底板与CPU处理器通信，用于存储系统状态信息。

3.根据权利要求2所述的主动径向控制系统分主机系统，其特征在于，所述系统状态信息包括油缸控制器生命信号、车号、油缸在线状态信息、存储模块在线状态信息、系统软硬件版本信息。

4.根据权利要求1所述的主动径向控制系统分主机系统，其特征在于，所述通讯模块还包括TCP协议单元，所述TCP协议单元用于与上位机交互通信，CPU处理器接收上位机发送的TCP网络维护信息。

5.根据权利要求2-4任一项所述的主动径向控制系统分主机系统，其特征在于，所述CPU处理器执行以下步骤：

给定TRDP数据收发周期为T1，UDP数据收发周期为T2，T1>T1；

给定UDP数据收发与TRDP数据收发间隔时间为T0；

系统初始化后，给定t1时间后判断TRDP网络是否离线，若TRDP网络离线，则发送TRDP离线数据至存储模块存储；

判断T2时间后TRDP网络是否在线，若TRDP网络在线，则UDP发送油缸控制数据至油缸控制器；到达T1时间后，TRDP收发网络数据并判断是否接收到新的系统状态信息，若接收到新的系统状态信息，并将新的系统状态信息上传至列车网络，并发送至存储模块存储。

6.根据权利要求5所述的主动径向控制系统分主机系统，其特征在于，CPU处理器处理过程还包括：

判断是否接收到油缸控制信息，若接收到油缸控制信息，则记录油缸控制信息；

判断是否接收到TCP网络维护信息，若接收到TCP网络维护信息，则更新程序；

判断是否接收到存储模块状态信息，若接收到存储模块状态信息，则记录存储模块状态信息。

7.根据权利要求6所述的主动径向控制系统分主机系统，其特征在于，判断是否接收到油缸控制信息、判断是否接收到TCP网络维护信息、判断是否接收到存储模块状态信息的优先级依次递减。

8.根据权利要求5-7任一项所述的主动径向控制系统分主机系统，其特征在于，若CPU处理器给定时间t2内没有接收到油缸信息或油缸控制器生命信号保持不变，则判定所有油缸离线；若油缸控制器正常，则将未接收到油缸信息的油缸判定离线。

9.根据权利要求5-7任一项所述的主动径向控制系统分主机系统，其特征在于，所述存储模块在线状态信息包括存储模块状态与SD卡状态，若CPU处理器接收到SD卡故障信息或给定时间t3内未接收到有效的存储模块信息，则判定存储模块故障，并将故障信息上传至列车网络。

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