CN111654508A - 轨道车辆制动系统的维护终端、车地传输系统及传输方法 - Google Patents

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CN111654508A CN202010585552.9A CN202010585552A CN111654508A CN 111654508 A CN111654508 A CN 111654508A CN 202010585552 A CN202010585552 A CN 202010585552A CN 111654508 A CN111654508 A CN 111654508A
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韩妍松
孙全涛
刘晓京
张文奇
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安聪
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Abstract

本申请涉及轨道交通列车技术领域,公开了一种轨道车辆制动系统的维护终端,包括中央处理器,与中央处理器电连接的:CAN接口电路,用于通过过滤ID与列车制动系统交互CAN数据;TRDP接口电路,用于通过过滤comID与列车制动系统交互TRDP数据,中央处理器将CAN数据,和/或,TRDP数据打包得到网络数据包;4G模块,用于固定时间周期将网络数据包通过天线发送至数据中心;电路板,中央处理器、CAN接口电路、TRDP接口电路和4G模块设置于电路板。实现了CAN和TRDP双协议数据传输。本申请还公开了一种车地传输系统及传输方法。

Description

轨道车辆制动系统的维护终端、车地传输系统及传输方法
本申请涉及轨道交通列车技术领域,特别涉及一种轨道车辆制动系统的维护终端、车地传输系统及传输方法。
背景技术
目前轨道交通制动系统使用的维护终端已实现了制动系统的运行参数实时记录,制动系统在线参数调试等功能,当车辆系统上线运行出现故障时,可将记录数据下载进行离线分析,快速定位问题,排除故障。
在实现本公开实施例的过程中,发现相关技术中至少存在如下问题:面对目前日益增加的轨道运行车辆,系统维护检修需求和数量增长迅速,维护数据不断增加,因此对于维护终端系统提出了新的需求。
发明内容
为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解,下面给出了简单的概括。前述概括不是泛泛评述,也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围,而是作为后面的详细说明的序言。
本公开实施例提供了一种轨道车辆制动系统的维护终端、车地传输系统及传输方法,以在一定程度上解决上述的技术问题。
在一些实施例中,轨道车辆制动系统的维护终端,包括中央处理器,与中央处理器电连接的:CAN接口电路,用于通过过滤ID与列车制动系统交互CAN数据;TRDP接口电路,用于通过过滤comID与列车制动系统交互TRDP数据,中央处理器将CAN数据,和/或,TRDP数据打包得到网络数据包;4G模块,用于固定时间周期将网络数据包通过天线发送至数据中心;电路板,中央处理器、CAN接口电路、TRDP接口电路和4G模块设置于电路板。
可选的,前述的轨道车辆制动系统的维护终端,还包括:与中央处理器电连接的:以太网接口电路,用于与PC机交互数据;WIFI模块,用于与PC交互数据,PC机通过WIFI模块读取文件和进行在线数据分析。
可选的,前述的轨道车辆制动系统的维护终端,还包括与中央处理器电连接的:SD卡模块,用于存储CAN数据,和/或,TRDP数据,WIFI模块对SD卡模块存储的数据进行维护;SIM卡模块,与SD卡模块背靠背设置,SIM卡和SD卡卡槽接口设置有保护面板,保护面板与电路板连接处设置有褶皱卡槽。
可选的,前述的轨道车辆制动系统的维护终端,还包括:与中央处理器电连接的GPS模块,用于对维护终端进行定位。
可选的,CAN接口电路包括:CAN总线接口,采用DB9连接器;CAN收发器、隔离保护电路和终端电阻匹配电路。
可选的,TRDP接口电路包括:TRDP总线接口,采用M12连接器;PHY芯片、隔离保护电路和终端电阻匹配电路。
在一些实施例中,车地传输系统,包括:轨道车辆、移动网络和数据中心;其中,轨道车辆前述的维护终端;轨道车辆通过4G模块,将网络数据包通过天线传输至移动网络;移动网络将解调后的标准网络数据包传输至数据中心;数据中心接收标准网络数据包,对标准网络数据包进行处理和分析。
可选的,数据中心包括:服务器系统,存储标准网络数据包,对标准网络数据包进行数据分析,包括WWW服务器;和,网络专线,通过网络专线接收移动网络发送的标准网络数据包。
可选的,前述的车地传输系统,还包括:局域网,通过交换机与数据中心交互数据。
在一些实施例中,车地传输方法,包括:接收经ID过滤后的CAN数据,和/或,接收经comID过滤后的TRDP数据,得到发送数据;根据数据信息、时间戳信息、GPS信息和接收方IP信息,将发送数据进行打包,得到网络数据包;根据TCP协议固定时间周期将网络数据包通过天线发送至数据中心。
本公开实施例提供的轨道车辆制动系统维护终端、车地传输系统及传输方法,可以实现以下技术效果:
集成了符合IEC61375-2-3、IEC61375-3-4标准的TRDP以太网接口,实现了CAN和TRDP双协议数据传输,满足了轨道车辆的未来发展需要;通过设置过滤规则,有选择地接收制动系统数据,提高了数据处理效率;增加了4G无线传输功能,可将实时采集的制动系统数据在固定时间周期上传到数据中心,实现了大数据的实时无线传输,为数据中心的在线监测、实时数据处理和系统诊断提供了保证。通过对制动系统数据的共享,可以对车辆和子系统做全面快速的分析和诊断,从而实现运营、维护、维修综合化和统一化,避免了信息孤岛。
以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的,不用于限制本申请。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明,这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件,附图不构成比例限制,并且其中:
图1是本公开实施例提供的轨道车辆制动系统的维护终端结构示意图;
图2是本公开实施例提供的SD/SIM卡槽结构示意图;
图3是本公开实施例提供的车地传输系统组成示意图;
图4是本公开实施例提供的另一车地传输系统组成示意图;
图5是本公开实施例提供的车地传输方法流程示意图;
图6是本公开实施例提供的轨道车辆制动系统的维护终端配置软件模块配置流程示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容,下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述,所附附图仅供参考说明之用,并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中,为方便解释起见,通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而,在没有这些细节的情况下,一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下,为简化附图,熟知的结构和装置可以简化展示。
对本公开实施例中涉及的概念进行介绍,控制器局域网络(Controller AreaNetwork,简称CAN);列车实时数据协议(Train Real-time Data Protocol,简称TRDP);comID是对用户数据身份的定义。
图1是本公开实施例提供的轨道车辆制动系统的维护终端结构示意图。如图1所示,本公开实施例提供了一种轨道车辆制动系统的维护终端,包括中央处理器11,与中央处理器11电连接的:CAN接口电路12,用于通过过滤ID与列车制动系统交互CAN数据;TRDP接口电路13,用于通过过滤comID与列车制动系统交互TRDP数据,中央处理器将CAN数据,和/或,TRDP数据打包得到网络数据包;4G模块15,用于固定时间周期将网络数据包通过天线发送至数据中心;电路板19,中央处理器11、CAN接口电路12、TRDP接口电路13和4G模块15设置于电路板19。
通过设置过滤ID,维护终端过滤掉未存储的ID发送的数据,接收存储的ID发送的数据,缩短了数据处理周期,提高了数据处理效率。通过设置comID,维护终端过滤掉未存储的comID发送的数据,接收存储的comID发送的数据,缩短了数据处理周期,提高了数据处理效率。
集成了符合IEC61375-2-3、IEC61375-3-4标准的TRDP以太网接口,实现了CAN和TRDP双协议数据传输,可以实现CAN数据传输,或者TRDP数据传输,或者同时进行CAN数据和TRDP数据传输,满足了轨道车辆的未来发展需要;通过设置过滤规则,有选择地接收制动系统数据,提高了数据处理效率;增加了4G无线传输功能,可将实时采集的制动系统数据在固定时间周期上传到数据中心,实现了大数据的实时无线传输,为数据中心的在线监测、实时数据处理和系统诊断提供了保证。通过对制动系统数据的共享,可以对车辆和子系统做全面快速的分析和诊断,从而实现运营、维护、维修综合化和统一化,避免了信息孤岛。
在一些实施例中,中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)可以采用TICortex-A8架构AM335x 32位处理器,主频800MHz,RAM可以采用256MByte的DDR内存,存储空间可以采用512MB的NANDFlash,可以采用32Kb EEPROM,这样,实时操作系统可以高效运行于此CPU。
在一些实施例中,4G模块和CPU通过串行总线进行通讯,通过串行总线接收CPU发送的数据,4G模块将网络数据包调制后通过天线发送至数据中心。4G模块可以采用EC20LTE Cat 4无线通信模块,采用LTE 3GPP Rel.11技术,支持最大下行速率150Mbps和最大上行速率50Mbps。4G通信模块在维护终端设备上外置主天线和副天线,满足与基站正常通讯信号质量,天线内有螺纹,方便用户随时拆卸。
在一些实施例中,可以将SD卡设置为大容量SD卡,可以长时间存储数据。
在一些实施例中,维护终端可以提供两路独立的CAN总线通道和两路基于TRDP的列车实时以太网网络接口。
在一些实施例中,维护终端通过comID信息识别不同的网络数据节点,ComID中标识了相应节点的数据结构、轮询周期、超时、TTL、QoS等关键通信配置信息,这些信息通过xml文件管理。用户可通过PC端软件对网络节点进行过滤,也可以通过信号名对网络节点进行过滤。
如图1所示,在一些实施例中,前述的轨道车辆制动系统的维护终端,还包括:与中央处理器11电连接的:以太网接口电路16,用于与PC机交互数据;WIFI模块17,用于与PC机交互数据,PC机通过WIFI模块读取文件和进行在线数据分析。PC机为对维护终端进行配置的计算机。可以将以太网接口设置为两路,一路为RJ45接口与电脑连接,另一路为M12接口与车载交换机连接,可以满足用户的不同需求。以太网接口电路包括:保护电路和PHY芯片等,可以实现与中央处理器的MAC芯片互联。维护终端通过WIFI模块与PC交互数据,可以通过WIFI对维护终端进行配置、文件读取、SD卡数据维护和在线数据分析等。维护终端可以外置高增益天线,天线内有螺纹,方便用户随时拆卸。
在一些实施例中,前述的轨道车辆制动系统的维护终端,还包括:SD卡模块,用于存储CAN数据,和/或,TRDP数据,WIFI模块对SD卡模块存储的数据进行维护;SIM卡模块,与SD卡模块背靠背设置,SIM卡和SD卡卡槽接口设置有保护面板,保护面板与电路板连接处设置有褶皱卡槽。保护面板与维护终端通过螺丝固定连接。还可以对保护面板进行防脱优化设计。这样,用户可以单手拆卸,面板不会轻易脱落,采用背靠背设计节省了设备空间、使用便捷,卡槽接口的保护面板进行了防脱优化设计,用户不需螺丝刀等工具可单手拆开面板。既保护了SD/SIM卡受潮受污,又可避免SD/SIM卡拆卸繁琐,丢失螺丝零件等风险。另外,通过SD卡模块存储制动系统数据,建立了高可靠性的数据备份。
图2是本公开实施例提供的SD/SIM卡槽结构示意图。如图2所示,SD卡卡槽21接口设置有保护面板,SIM卡卡槽22设置有保护面板。
如图1所示,在一些实施例中,前述的轨道车辆制动系统的维护终端,还包括:与中央处理器电连接的GPS模块18,用于对维护终端进行定位。可以实现对维护终端的自主定位,可以在维护终端外置高增益天线,天线内设置螺纹,方便用户拆卸。
在一些实施例中,CAN接口电路包括:CAN总线接口,采用DB9连接器,包括:一个公口和一个母口;CAN收发器、隔离保护电路和终端电阻匹配电路。这样,通信频率可以根据需求进行设定,可以通过ID号配置要接收的数据与列车网络交互数据,采用公口母口各一个的DB9连接器减少了插头配型时选型限制。可以将CAN接口电路设置为两路。通过对终端电阻的使能进行配置,使得维护终端可以方便地布置在总线的各个节点分支。
在一些实施例中,TRDP接口电路包括:TRDP总线接口,采用M12连接器;PHY芯片、隔离保护电路和终端电阻匹配电路。这样,可以通过comID号配置要接收的数据与列车网络交互数据。可以将TRDP总线接口设置为两路。
在一些实施例中,前述的轨道车辆制动系统的维护终端,还包括:壳体、电源转换模块和状态指示灯模块。维护终端安装于轨道车辆头车和尾车的电气柜,用于对列车制动控制单元(Brake Control Unit,简称为BCU)所有CAN总线,和/或,TRDP网络数据的采集、记录和分析,可以监控BCU的运行状态和信息。其中,电源转换模块包括满足轨道车辆要求的保护电路和EMC/EMI电路,可以外部输入的110V电源转换为系统5V或者3.3V供电,为系统提供稳定的线性电源。状态指示灯模块,采用核心板提供的GPIO,可以包括:电源状态、以太网连接状态、CAN总线工作状态、TRDP总线工作状态和SD卡工作状态八个显示区域,实现系统工作状态的LED指示。
图3是本公开实施例提供的车地传输系统组成示意图。如图3所示,本公开实施例提供了一种车地传输系统,包括:轨道车辆31、移动网络32和数据中心33;其中,轨道车辆31包括前述的维护终端;轨道车辆通过4G模块,将网络数据包通过天线传输至移动网络32;移动网络32将解调后的标准网络数据包传输至数据中心33;数据中心33接收标准网络数据包,对标准网络数据包进行处理和分析。数据中心可以为云端服务器。
维护终端中的4G模块,将网络数据包调制后通过天线发送无线射频信号,维护终端附近的基站接收无线射频信号,根据使用的运营商网络的不同,基站可以是移动运营商的基站,也可以是电信运营商的基站,基站接收无线射频信号后,将无线射频信号解调并转换为标准网络数据包,根据接收方IP地址信息,通过运营商专用高速光缆将标准网络数据包发送至数据中心。标准网络数据包经过多级交换机从基站传输至数据中心网络专线接入端。
在一些实施例中,数据中心包括:服务器系统,存储标准网络数据包,对标准网络数据包进行数据分析,包括WWW服务器;和,网络专线,通过网络专线接收移动网络发送的标准网络数据包。数据中心读取相应的IP地址信息进行数据的接收。根据服务和价格确定网络运营商,网络运营商提供IP,此IP为数据中心接收端IP。维护终端通过指定的接收端IP实现数据的传输,此传输链路中的一部分为4G射频信号,这样,只要保证数据中心网络专线接入端的带宽,就能保证大量4G数据节点的并发传输。
在一些实施例中,数据中心为自建公网服务器。数据在数据中心本地,行业数据的保密性高、数据安全性高。
考虑到轨道车辆与设备网络安全性,可以将维护终端设置为仅能作为TCP客户端主动访问外部服务器,而不允许包括服务器在内的任何其他设备访问维护终端。
在一些实施例中,车地传输系统,还包括:局域网,通过交换机与数据中心交互数据。用户可以通过局域网从数据中心查看、下载和分析数据,进一步实现整个制动系统的状态实时监测、数据存储和分析、故障诊断和预测。解决数据记录相对独立,信息不共享,无法对车辆和子系统做全面快速分析、诊断等问题,从而实现运营、维护、维修综合化,统一化,避免信息孤岛。
图4是本公开实施例提供的另一车地传输系统组成示意图。如图4所示,维护终端将网络数据包通过4G模块发送至移动运营商公网,通过多级交换机传输至数据中心,数据中心的数据服务器接收数据并存储、进行心跳保活以及提供WWW服务。其中,WWW服务包括:实时查看、数据分析和统计预测。用户可以通过办公局域网的浏览器查看采集数据并进行分析,办公局域网通过交换机与数据服务器进行数据的交互。
本公开实施例提供了一种车地传输方法,包括:接收经ID过滤后的CAN数据,和/或,接收经comID过滤后的TRDP数据,得到发送数据;根据数据信息、时间戳信息、GPS信息和接收方IP信息,将发送数据进行打包,得到网络数据包;根据TCP协议固定时间周期将网络数据包通过天线发送至数据中心。其中,维护终端实时采集制动系统数据,固定时间周期将网络数据包传送至数据中心。
4G模块与数据中心之间建立TCP连接,包括:连接、设备握手和网络数据包发送,网络数据包发送后TCP不断开保持长连接。TCP为面向有连接的传输层协议,可以保证两端通信主机间的通信可达,能够处理传输过程中丢包和传输顺序乱掉等异常情况。
图5是本公开实施例提供的车地传输方法流程示意图。如图5所示:S11、维护终端启动后,进行系统自检;
S12、若系统内各模块存在故障,则相应的状态指示灯进行故障指示;
S13、若维护终端内各模块工作状态正常,启动数据采集、无线通讯、GPS采集和I/O控制,转入S14、S15;
S14、与上位机通讯进行数据转发,若存在未发送数据,则将数据转发至RJ45接口、M12接口和WIFI接口;
S15、若存在新数据,则接收经ID过滤后的CAN数据,和/或,接收经comID过滤后的TRDP数据,得到发送数据,根据数据信息、时间戳信息、GPS信息和接收方IP信息,将发送数据进行打包,得到网络数据包,将发送数据存储至SD卡;
S16、将网络数据包发送至4G模块,若存在未发送数据,则4G模块根据TCP协议将网络数据包通过天线发送至数据中心。
图6是本公开实施例提供的轨道车辆制动系统的维护终端配置软件模块配置流程示意图。在一些实施例中,前述的轨道车辆制动系统的维护终端,还包括:配置软件模块,用于对维护终端各模块的参数进行配置。如图6所示,
判断是否有发送链接设备命令,若无应答,则输出对话框,检查网络连接,判断是否重新连接,若无应答,检查网络连接,确认应答后,转入下一步;
导入配置文件xml,读取设备信息,验证用户身份,读取设备配置,刷新界面控件信息,读取设备时间,轮询刷新时间信息,修改设备IP配置,发送修改IP配置文件;
对使能界面控件进行使能配置;
进行功能模式选择;
当功能模式为SD卡操作时,选择删除文件则对文件进行删除,选择SD存储使能,刷新文件列表,进行文件上传,根据选择的文件上传,进行文件转换,读取本地文件刷新列表,选择文件,设置转换模式,转换文件,保存到本地;
当功能模式为数据转发模式时,记录转发文件进行转发,判断SD存储使能,若是则开始转发,并根据选择模式对绝对或者相对时间、时间或者ID顺序,及,过滤ID进行刷新显示;
当功能模式为数据发送时,配置发送信息,启动发送。
配置软件模块,提供基于以太网或者WIFI的PC机配置管理,可以实现系统参数配置,例如是对波特率、报文ID或者IP地址的配置,可以对设备过滤规则、数据4G无线上报规则等信息进行设定,能够进行SD数据下载,PC机现场数据监控等功能。提供了方便地ID过滤配置窗口,用户可以高效地添加或者删除ID配置,并将配置信息存储为xml文件,方便配置复用。
前述内容,仅是本发明的较佳实施例,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域,但是,凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种轨道车辆制动系统的维护终端,其特征在于,包括:
中央处理器,与所述中央处理器电连接的:
CAN接口电路,用于通过过滤ID与列车制动系统交互CAN数据;
TRDP接口电路,用于通过过滤comID与列车制动系统交互TRDP数据,所述中央处理器将所述CAN数据,和/或,TRDP数据打包得到网络数据包;
4G模块,用于固定时间周期将所述网络数据包通过天线发送至数据中心;
电路板,所述中央处理器、CAN接口电路、TRDP接口电路和4G模块设置于所述电路板。
2.根据权利要求1所述的维护终端,其特征在于,还包括与所述中央处理器电连接的:
以太网接口电路,用于与PC机交互数据;
WIFI模块,用于与PC机交互数据,所述PC机通过所述WIFI模块读取文件和进行在线数据分析。
3.根据权利要求2所述的维护终端,其特征在于,还包括与所述中央处理器电连接的:
SD卡模块,用于存储所述CAN数据,和/或,TRDP数据,所述WIFI模块对SD卡模块存储的数据进行维护;
SIM卡模块,与所述SD卡模块背靠背设置,SIM卡和SD卡卡槽接口设置有保护面板,所述保护面板与所述电路板连接处设置有褶皱卡槽。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的维护终端,其特征在于,还包括:
与所述中央处理器电连接的GPS模块,用于对所述维护终端进行定位。
5.根据权利要求4所述的维护终端,其特征在于,所述CAN接口电路,包括:
CAN总线接口,采用DB9连接器;
CAN收发器、隔离保护电路和终端电阻匹配电路。
6.根据权利要求5所述的维护终端,其特征在于,所述TRDP接口电路,包括:
TRDP总线接口,采用M12连接器;
PHY芯片、隔离保护电路和终端电阻匹配电路。
7.一种车地传输系统,其特征在于,包括:
轨道车辆、移动网络和数据中心;
其中,所述轨道车辆包括如权利要求1至6中任一项所述的维护终端;
所述轨道车辆通过所述4G模块,将所述网络数据包通过天线传输至所述移动网络;
所述移动网络将解调后的标准网络数据包传输至所述数据中心;
所述数据中心接收所述标准网络数据包,对所述标准网络数据包进行处理和分析。
8.根据权利要求7所述的车地传输系统,其特征在于,所述数据中心包括:
服务器系统,存储所述标准网络数据包,对所述标准网络数据包进行数据分析,包括WWW服务器;和,
网络专线,通过所述网络专线接收所述移动网络发送的标准网络数据包。
9.根据权利要求7或8所述的车地传输系统,其特征在于,还包括:
局域网,通过交换机与所述数据中心交互数据。
10.一种车地传输方法,其特征在于,包括:
接收经ID过滤后的CAN数据,和/或,接收经comID过滤后的TRDP数据,得到发送数据;
根据数据信息、时间戳信息、GPS信息和接收方IP信息,将所述发送数据进行打包,得到网络数据包;
根据TCP协议固定时间周期将所述网络数据包通过天线发送至数据中心。
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