CN112849214B - 一种列车、列车通信网络及其动态构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种列车、列车通信网络及其动态构建方法。本发明所提供的列车通信网络的各个多功能车辆总线子网包括两个相邻的控制节点，各个控制节点分别配置在列车的各节车厢，列车通信网络的动态构建方法包括：同步若干多功能车辆总线子网中各种同类型设备的设备地址；同步若干多功能车辆总线子网的通信端口地址；以及对于各个控制节点，动态分配其所在多功能车辆总线子网的子网编号以及各个控制节点的自身节点编号。根据本发明所提供的列车、列车通信网络及其动态构建方法能够根据灵活编组的列车动态构建列车的通信网络，并且能够解决通信节点定位及通信传输问题。

Description

一种列车、列车通信网络及其动态构建方法

技术领域

本发明涉及通信网络领域，尤其涉及应用于轨道交通列车的控制通信网络及其构建。

背景技术

近年来，随着城市轨道交通的快速发展，城市轨道交通线路的客流构成复杂，城市轨道交通线路全日客流时间分布随季节和日间的波动差异较大采用固定编组模式的列车运行方式，会在非高峰时段产生列车运能浪费，又会在高峰时段造成列车拥挤不堪。

针对轨道交通线路的客流波动，即针对客流在全天不同时段、不同区段的差异性，在保证各时段地铁列车服务频率较优的条件下，可以有变化地开行不同编组的列车，即采用灵活编组，对不同编组长度的列车进行联挂和拆解作业，灵活调整列车编组长度，动态匹配运力与客流需求，既能保证列车满载率，减少空跑，合理优化各时段地铁列车的满载率，同时又能提高发车频率和服务水平，并可在一定程度上节省运营成本，可以有效解决运力浪费及服务水平低下问题。因此，灵活编组的运营方式对客流变化较大的城市轨道交通线路具有重要意义，既可以很好地满足旅客出行需求，又可节省运营成本，具有较高的推广价值。

高速列车为保证旅客乘车的安全与舒适，需对机车和车辆的各种设备进行可靠地控制、监测和诊断。随着现场总线技术的发展，这种过程控制已从集中型的直接控制系统发展成为基于网络的分布式控制系统。为实现车载数据通信的国际标准化，国际电工技术委员会IEC于1999年通过了一项列车通信网络专用标准TCN(Train Communication Network；IEC-61375-1)。该标准将列车通信网络分成用于连接各节可动态编组的列车级通信网络WTB(Wire Train Bus：绞接式列车总线)和用于连接车辆内固定设备的车辆通信网络MVB(Multifunction Vehicle Bus：多功能车辆总线)。

列车通信网络是一种面向控制、连接车载设备的数据通信系统，是分布式列车控制系统的核心，其集列车控制系统、故障检测与诊断系统以及旅客信息服务系统于一体，以车载微机为主要技术手段，并通过网络实现列车各个系统之间的信息交换，最终达到对车载设备的集散式监视、控制和管理目的，实现列车控制系统的智能化、网络化与信息化。

列车通信网络即列车控制、诊断信息数据通信网络，其将列车微机控制系统的各个层次、各个单元之间连接起来，作为系统信息交换和共享的渠道，从而实现全列车环境下的信息交换。列车通信网络是铁路列车车辆之间和车辆内部可编程设备互连传送控制、检测与诊断信息的数据通信网络。它是用于列车这一流动性大、环境恶劣、可靠性要求高、实时性强、与控制系统紧密相关的特殊的计算机网络。

由于TCN是专门为列车通信网络制定的标准，在实时性、可靠性、可管理性、介质访问控制方法、寻址方式、通信服务种类等方面有着一定的优势。TCN分为两层结构，分别是WTB和MVB(请参考图1来理解TCN网络的结构)。(1)连接列车中各车厢的绞接式列车级总线(WTB)，WTB是一种串行数据通信总线，主要设计用于经常相互联挂和解编的重联车辆，总线能自己组态。(2)连接一个车辆内设备的多功能车辆级总线(MVB)，MVB是主要用于有互操作性和互换性要求的互联设备之间的串行数据通信总线，总线能快速响应。各段MVB总线在网关的连接下连接到列车的WTB总线。

也就是说，为了实现城市轨道交通列车的灵活编组，不仅仅需要动态变化列车车厢的数量，还需要动态构建列车通信网络。即当灵活编组物理通信网络构建好后，如何动态实现不同编组形式(2、4、6、8、10、12编组形式)内部各基本单元编组的节点标识、定位及数据转发等。

然而，现有技术的研究并为涉及到上述问题。例如，申请号为CN201810375210.7的专利《具有灵活编组的轨道车辆联挂方法、装置及轨道车辆》虽然也是应用于轨道交通车辆领域，但其主要内容是如何进行灵活编组的物理联挂方法，解决了现有技术采用机车运输人工联挂轨道车辆的车厢造成效率低的技术问题，主要讲述的是一种硬件上如何实现灵活编组，并未涉及到列车通信网络的灵活构建。

又例如，北京交通大学学报2015-12-15发表的论文《基于灵活编组的轨道交通列车开行方案优化方法》针对城市轨道交通全日客流时间分布不均衡特性下的列车开行方案优化问题，从乘客广义出行成本和企业运营成本角度，考虑列车满载率对牵引能耗成本的影响，利用数学规划方法构建基于灵活编组模式下的多目标列车开行方案优化模型。该论文主要讲述列车开行方案难以达到的乘客出行费用和企业运营成本双赢目标，着重列车运营开行的方案，同样未涉及到列车通信网络的灵活构建。

因此，亟需要一种列车通信网络的动态构建方法，能够用以实现：1、确定基本单元编组的设备组织及访问方式；2、各基本单元编组的车厢号及基本单元编组号的动态分配，以便于各通信节点定位及通信传输。从而一方面解决固定编组运营带来的经济性问题，另一方面实现灵活编组的技术实现问题。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

为了解决上述问题，本发明提供了一种列车通信网络的动态构建方法，上述列车通信网络包括列车级总线和多功能车辆总线，上述多功能车辆总线由若干多功能车辆总线子网构成，并与上述列车级总线进行通信，其特征在于，各个多功能车辆总线子网包括两个相邻的控制节点，各个控制节点分别配置在上述列车的各节车厢，上述动态构建方法包括：

同步上述若干多功能车辆总线子网中各种同类型设备的设备地址；

同步上述若干多功能车辆总线子网的通信端口地址；以及

对于各个控制节点，动态分配其所在多功能车辆总线子网的子网编号以及各个控制节点的自身节点编号；其中

上述列车通信网络通过上述子网编号、上述自身节点编号、上述设备地址以及上述通信端口地址实现数据传输。

在上述动态构建方法的一实施例中，可选的，动态分配上述子网编号进一步包括：

获取上述各个控制节点的节点索引号；

根据上述列车的头车车厢和尾车车厢的节点索引号生成上述节点索引号的正反序信息；以及

基于上述节点索引号和上述正反序信息动态分配上述子网编号。

在上述动态构建方法的一实施例中，可选的，各个多功能车辆总线子网中的两个控制节点分别为主控制节点和从控制节点；

至少基于各个控制节点的节点索引号和上述正反序信息动态分配上述子网编号进一步包括：

响应于上述节点索引号为正序，当前多功能车辆总线子网的子网编号为节点索引号小于等于上述当前多功能车辆总线子网中的主控制节点的节点索引号的主控制节点的数量；以及

响应于上述节点索引号为反序，当前多功能车辆总线子网的子网编号为节点索引号大于等于上述当前多功能车辆总线子网中的主控制节点的节点索引号的主控制节点的数量。

在上述动态构建方法的一实施例中，可选的，生成上述节点索引号的正反序信息进一步包括：

根据上述头车车厢的节点索引号生成第一正反序信息；

根据上述尾车车厢的节点索引号生成第二正反序信息；

判断上述第一正反序信息与上述第二正反序信息是否一致；以及

响应于上述第一正反序信息与上述第二正反序信息一致，生成上述节点索引号的正反序信息为上述第一正反序信息或上述第二正反序信息。

在上述动态构建方法的一实施例中，可选的，上述获取各个控制节点的节点索引号进一步包括：

根据各个控制节点的上线情况从上述列车级总线获取上述各个控制节点的节点索引号。

在上述动态构建方法的一实施例中，可选的，各个多功能车辆总线子网中的两个控制节点分别对应上述列车的动车车厢和拖车车厢，上述列车的各节车厢按照预设的动拖车编组模式配置；

动态分配各个控制节点的自身节点编号进一步包括：

在动态分配各个控制节点所在多功能车辆总线子网的子网编号后，基于该控制节点的子网编号、其所在车厢的车厢类型以及上述动拖车编组模式确定其自身节点编号。

在上述动态构建方法的一实施例中，可选的，各个控制节点的设备地址关联于其所在车厢的车厢类型；

动态分配各个控制节点的自身节点编号还包括：

基于各个控制节点的设备地址确定其所在车厢的车厢类型。

在上述动态构建方法的一实施例中，可选的，上述动态构建方法还包括：

实时监控上述若干多功能车辆总线子网与上述各个控制节点的数量以判断是否需要重新同步上述设备地址和上述通信端口地址以及动态分配上述子网编号和上述自身节点编号。

本发明还提供了一种列车通信网络，上述列车通信网络由上述动态构建方法任一种实施例所描述的方法构建。

本发明还提供了一种列车，上述列车上配置有如上述的本发明所提供的列车通信网络。

根据本发明所提供的列车、列车通信网络及其动态构建方法能够根据灵活编组的列车动态构建列车的通信网络，能够实现基本单元编组的通信构建方式(基本单元的MVB通信子网的各类型设备的地址和通信端口保持一致)；通过车厢号和基本单元编组号的动态生成构建稳健的通信控制网络，实现了2、4、6、8、10、12个编组形式的各编组间的的通信传输，保证了列车通信网络的正常稳定运行。

基于灵活编组的列车开行方案可大大降低乘客广义出行费用和企业运营成本。该发明所提方法能实现既有固定编组条件下列车开行方式难以达到的乘客和企业互赢的目标，随着科学技术的进步与乘客服务需求的提升，本发明所提基于灵活编组的列车网络控制方法可为我国城市轨道交通新型高效的运输组织方案提供技术支撑。当前由于人口众多的国情原因，灵活编组在国内市场应用很少，但在国外市场应用非常火爆，这样为开拓国外城市轨道交通领域市场具有较好的应用前景。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了本发明所提供的列车通信网络的分层结构示意图(四节编组)。

图2示出了本发明所提供的列车通信网络动态构建方法的流程图。

附图标记

S100-S400 步骤

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“耦接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

注意，在使用到的情况下，标志上、下、左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

如上所描述的，灵活编组的列车通信网络(TCN)采用分层结构，根据列车控制的特点分为上下两层，每一层根据不同的特性要求相应有不同适用局部网络，包括列车级总线层(WTB)和多功能车辆总线层(MVB)。列车级总线(WTB)为频繁改变的各基本单元编组间状态提供安全可靠的数据通信。也就是WTB总线与MVB总线之间可以实现相互通信。车辆总线(MVB)可以由若干个车厢组成一个MVB子网，在本发明所提供的列车通信网络中，将各个MVB子网配置为由两个控制节点组成，各个控制节点分别对应一节车厢，也就是说，在本发明所提供的列车通信网络中，每节车厢均设置有控制节点。请一并参考图1来理解本发明所提供的列车通信网络。可以理解的是，由于MVB子网中的每个控制节点与各节车厢所对应，每个MVB子网与两节车厢(或者成为两节编组)所对应，可以将每一个MVB子网亦称基本单元编组。

由于每节车厢均设置有控制节点，各个MVB子网的两个控制节点都能够负责同一MVB子网内所有各种第三方设备的通信，也就是各个控制节点都负责本MVB子网内所有设备通信状态数据采集、处理及转发到列车级总线WTB，并且各节点均收集其它节点的状态数据。由于各个MVB子网中存在两个控制节点，在本发明所提供的列车通信网络中，两个控制节点各自竞争主控制节点，另一个竞争失败的控制节点为从控制节点。同一个基本单元编组(MVB子网)的两个主从控制节点相互冗余，虽然各个节点均参数数据采集、处理等，但是仅信赖主控制节点的状态数据进行列车控制、设备状态监视及故障诊断等功能。根据本发明所提供的主从两个冗余的控制节点，能够进一步保证列车通信网络的稳定性。

对于本发明所提供的列车通信网络的列车硬件层面上的灵活编组，灵活编组的编组结构由司机室基本单元编组形式及中间车基本单元编组形式组成，并实现2、4、6、8、10、12联挂编组形式，具体可以支持司机室基本单元编组×1+中间车×0(两节编组，均为司机车厢)、司机室×2+中间车×0(四节编组，各个司机室可以包括一辆司机车厢和一辆中间车厢)、司机室×2+中间车×1/2/3/4这六种灵活编组结构。

当列车解编后根据司机室基本单元编组形式及中间车基本单元编组形式的随意配置组成灵活编组形式后，当物理通信网络拓扑构建好后，实现灵活编组必须解决两方面的问题：

1、基本单元编组间对各类型设备获取能够准确定位(能够清楚的知道是哪节车厢以及哪种设备)；

2、基本单元编组间车厢号及基本单元编组号不能固化，必须动态生成。

对于上述第1个问题，可以通过保证基本单元编组间的同类型设备地址及MVB通信端口地址一致来解决。也就是说，需要将各个MVB子网中各种同类型设备的设备地址同步；将各个MVB子网的通信端口地址同步。上述同步可以是每次上电时重新分配确认，在另一实施例中，也可以是将同类型的司机室或中间车编组形式的设备地址及MVB通信端口地址固化，这样才能保证在后续确定车厢号的情况下结合同类型设备的MVB通信端口，能够实现数据的随意获取。上述的同类型的设备可以指的是司机室和中间车中关于远程控制、诊断和旅客服务信息相关的设备。例如，控制信息相关的设备可以包括牵引的设备、车辆的照明、车门、空调等设备。对于所有编组中的牵引设备，可以统一一个固化的设备地址或者同步其设备地址。

对于第二个问题，请参考图2来理解本发明如何解决上述第二个问题。图2示出了本发明所提供的列车通信网络动态构建方法的流程图。如图2所示出的，首先，为了解决上述第二个问题，执行步骤S100，节点信息的生成；在生成节点信息后，执行步骤S200，生成正反序信息；以及步骤S300，基于节点信息和正反序信息生成车厢号机基本单元编组的单元编组号。并且，执行步骤S400，动态灵活编组状态监测，从而在触发动态灵活编组的情况下，重新执行步骤S100-步骤S300。

具体的，对于上述步骤S100，在列车上电30秒启动稳定后，各个控制节点(无论主从，以称之为EGWM)均会与WTB总线建立通信并上传自身状态信息，WTB总线初运行后根据EGWM节点上线情况由底层自动分配节点索引号(无需应用层协议干预)。本领域技术人员应当知道，对于WTB总线而言，其最显著的特点是WTB总线可以以连续顺序给节点自动编号，从而让所有节点识别何处是车辆左侧或右侧的能力。因此，可以从WTB总线处获取所生成的各个控制节点的节点索引号。

虽然可以知道各个节点的节点索引号，但是对于整个列车控制网络而言，仅仅知道各个控制节点的节点索引号无法确保可以通过节点索引号来定位到具体的车厢以及具体的设备。并且，为了防止WTB所生成的节点索引号有所偏差，本发明所提供的列车动态网络动态构建方法还包括对上述节点索引号进行处理，从而能够基于节点索引号生成基本单元编组的单元编组号(对应各个MVB子网的子网编号)以及各个节点的自身节点编号(对应各节车厢的车厢号)。从而能够确保可以根据单元编组号以及车厢号在整个列车通信网络中准确地定位为各节车厢以及各节车厢上的各种设备。

对于上述步骤S200，是根据列车的头车车厢和尾车车厢的节点索引号来生成节点索引号的正反序信息。具体的，首先定义当头车车厢的节点索引号为1，尾车车厢的节点索引号为车厢数(编组数、MVB主数量*2)，认为所生成的节点索引号为正序。若头车车厢的节点索引号为车厢数，尾车车厢的节点索引号为1，则定义所生成的节点索引号为反序。也就是说正序即为车厢号与WTB节点索引值呈正向递增，反序为车厢号与WTB节点索引值呈反向递减。

如何判断是头车车厢还是尾车车厢将会由同时头尾司机室HMI(Hunan MachineInterface人机界面，亦称显示器)会发送一个综合车厢信息，即HMI所在车厢号。在一种实施例中，HMI所在车厢号值只有两种：值为1，表示为头车，值为8，表示为尾车。在另一种实施例中，HMI所在车厢号值关联于车厢数量，即头车的值仍然为1，尾车的值为车厢数。

由于HMI发送车厢号信息与WTB索引节点号可能呈正序或反序关系，各车厢根据自己在WTB节点位置及自身与WTB节点与车厢号的正反序信息才能确定所属基本单元编组号及车厢号，因此识别WTB节点索引与车厢号的正反序信息尤为关键。正反序信息生成由司机室单元生成，中间单元车仅根据正反序信息生成车厢号及基本单元编组号，不参与正反序信息生成，正反序信息是由司机室HMI发送车厢号及底层分配的WTB节点索引值进行生成。

在一实施例中，由于头尾两个司机室均生成正反序信息，为了进一步保证列车通信网络的正确构建，本发明所提供的动态构建方法还包括对头车车厢生成的正反序信息以及尾车车厢生成的正反许信息进行校验，以判断是否存在正反序冲突。若存在冲突，则需要报错以提醒列车的维护人员或工作人员。

具体的，正反序冲突的校验逻辑如下，若头车车厢的节点索引号为1，则第一正反序信息为正序，此时需要进一步判断尾车车厢的节点索引号，若尾车车厢的节点索引号为车厢数量，则第二正反序信息为正序；第一正反序信息等于第二正反序信息，所生成的各个控制节点的节点索引号的正反序信息为正序。若尾车车厢的节点索引号为1，则第二正反序信息为反序；第一正反序信息与第二正反序信息不一致，认为正反序冲突，需要输出报错以提醒工作人员注意。若尾车车厢的节点索引号不为1且不为车厢数量，则认为有节点掉线或者有节点联挂，则虽然不需要输出正反序冲突信息，但需要输出提醒信息。

同样的，若尾车车厢的节点索引号为1，则第二正反序信息为反序，此时需要进一步判断头车车厢的节点索引号，若头车车厢的节点索引号为车厢数量，则第一正反序信息为反序；第一正反序信息等于第二正反序信息，所生成的各个控制节点的节点索引号的正反序信息为反序。若头车车厢的节点索引号为1，则第一正反序信息为正序；第一正反序信息与第二正反序信息不一致，认为正反序冲突，需要输出报错以提醒工作人员注意。若头车车厢的节点索引号不为1且不为车厢数量，则认为有节点掉线或者有节点联挂，则虽然不需要输出正反序冲突信息，但需要输出提醒信息。

在生成各个控制节点的节点索引号以及生成了各个节点的正反序信息后，基于节点索引号和正反序信息动态分配基本单元编组号，也就是各个MVB子网的子网编号。

具体的，当各EGWM节点检测正反序信息生成后，则所属基本单元编组号信息为：

当正反序信息为正序时：

对于各个MVB主控制节点，其所属基本单元编组号≤自节点WTB索引值中MVB主个数；

对于各个MVB从控制节点，其通过主从通信(也就是MVB内部通信)获取相邻MVB主节点，也就是同一MVB子网中MVB主的基本单元编组信息确定其所属的基本单元编组号。当邻节点的基本单元编组号≠0时，自节点的基本单元编组号＝邻节点MVB主的基本单元编组号，反之，则生成失败(由于MVB从控节点不参考控制，基本单元编组号生成成功与否不影响车辆控制逻辑，仅进行故障提示)。需要注意的是，从节点必须通过MVB主从通信获取邻节点基本单元编组号为自节点的基本单元编组号，因为通过MVB主的生成规则导致基本单元编组号生成错误，以上述WTB节点索引值为3为例，则对应的基本单元编组号会为2。

也就是说，各个MVB子网的子网编号，或者说各个基本单元编组号是根据各个MVB主控制节点的信息所生成的。响应于节点索引号为正序，当前多功能车辆总线子网的子网编号为节点索引号小于等于当前多功能车辆总线子网中的主控制节点的节点索引号的主控制节点的数量。

当正反序信息为反序时：

对于各个MVB主控制节点，其所属基本单元编组号≥自节点WTB索引值中MVB主个数；

对于各个MVB从控制节点，其通过主从通信(也就是MVB内部通信)获取相邻MVB主节点，也就是同一MVB子网中MVB主的基本单元编组信息确定其所属的基本单元编组号。当邻节点的基本单元编组号≠0时，自节点的基本单元编组号＝邻节点MVB主的基本单元编组号，反之，则生成失败(由于MVB从控节点不参考控制，基本单元编组号生成成功与否不影响车辆控制逻辑，仅进行故障提示)。需要注意的是，从节点必须通过MVB主从通信获取邻节点基本单元编组号为自节点的基本单元编组号，因为通过MVB主的生成规则导致基本单元编组号生成错误，以上述WTB节点索引值为4为例，则对应的基本单元编组号会为2。

也就是说，各个MVB子网的子网编号，或者说各个基本单元编组号是根据各个MVB主控制节点的信息所生成的。响应于节点索引号为反序，当前多功能车辆总线子网的子网编号为节点索引号大于等于当前多功能车辆总线子网中的主控制节点的节点索引号的主控制节点的数量。

进一步的，在步骤S300中，还包括，在动态分配各个控制节点所在多功能车辆总线子网的子网编号后，基于该控制节点的子网编号、其所在车厢的车厢类型以及动拖车编组模式确定其自身节点编号。

如上所述的，每个MVB子网中包含有两个控制节点，每一个控制节点分别对应一节拖车，同时，在本发明中，定义同一个MVB子网中的两个控制节点分别对应列车动车车厢和托车车厢，也就是说，构成一个MVB子网的两节车厢由一动一拖组成(1M1T，T代表拖车，M代表动车)。整车的动拖拓扑也就是动拖车编组模式可以根据实际需要预先给定。以8编组为例，列车的动拖拓扑可以是TMMTTMMT。更进一步的，在本发明所提供的列车通信网络的动态构建方法中，为方便后续拓扑动态生成，可以预先设定动车和拖车的控制节点的设备地址，从而能够方便后续确定各节编组的车厢号，或者说各个控制节点的自身节点编号。例如，可以约定拖车车厢的控制节点的设备地址为0xFF，动车车厢的控制节点的设备地址为0xEE。

因此，在确定了MVB子网编号后，可以根据各个控制节点的设备地址、整个列车的动拖车编组模式以及该控制节点的子网编号来确定该控制节点的自身节点编号，也就是获取该控制节点对应的车厢的车厢号。

以下将分别以2、4、6、8车拓扑为例，举例说明本发明所生成的各节车厢车厢号。

示例一：以8编组为例(TMMTTMMT)

示例二：以6编组为例(TMMTMT)

示例三：以4编组为例(TMMT)

示例四：以2编组为例(TM)

当车厢号及基本单元编组号分配成功后，与旧值比较，持续20秒无变化(主从通信再恢复及HMI手动再分配强迫信号，实际持续24秒)，返回车厢号及基本单元编组号成功且锁定，但是基本单元编组数及车厢号信息数量会实时监测。车厢号生成后且收到主控车厢发送“车厢号分配成功”信号后，且被锁定的车厢号及基本单元编组号保存到保持性数据块里。

更进一步的，在本发明所提供的列车通信网络动态构建方法中，还包括执行步骤S400：动态灵活编组状态监测。具体的，可以通过实时监控若干多功能车辆总线子网与各个控制节点的数量来判断是否需要重新同步设备地址和通信端口地址以及动态分配所述子网编号和自身节点编号。如上所描述的，会实时监测基本单元编组数及车厢号信息数量。

具体的，当同一单元内主从通信发生状态变化时，例如：1、当存在主节点或从节点之一掉线时，不触发本基本单元编组号及车厢号重新分配，只做MVB主切换；2、当主节点、从节点同时掉线时，不会触发任何操作，主控车会检测“编组总数减少”，导致牵引封锁；3、当存在主节点或从节点之一掉线再恢复时，触发本单元车厢号及基本单元编组号的重新生成(脉冲4秒，局部性，仅本单元进行)，通过主从通信发送请求；4、当存在主节点、从节点通信中断但与WTB总线通信正常时，从节点会上升为MVB主，主控车会检测到“编组总数增加”，不进行牵引封锁。

触发车厢号及基本单元编组号重新生成规则如下：

1、当网络未收到显示器HMI发送过来的车厢号时按默认策略已建立好通信网络，此时，如果显示器恢复正常发送车厢号，如果发送车厢号与默认处理的车厢号不同时，触发全车通信网络的重新构建(显示器发送车厢号优先默认处理策略，全局性，自动)；

2、主从通信异常再恢复时，将触发本单元车厢号及基本单元编组号重新分配(局部性，自动，可能带电换模块情况)；

3、正反序信息改变时且无正反序冲突时，触发全车通信网络的重新构建(全局性，自动，可能显示器程序重刷矫正)；

4、当MVB主总数正常增加时，触发全车通信网络的重新构建(全局性，自动，可能在联挂中)；其中，MVB主总数正常增加：WTB节点总数增加且MVB主增加，主要在车辆联挂；

MVB主总数异常增加：WTB节点总数不变且MVB主增加，此种情况可能基本单元编组内主备节点通信中断，属于异常情况，不会导致车厢号及基本单元编组号重新生成，将根据同一基本单元编组内两EGWM的MVB通信情况进行合并处理；

5、当显示器软按钮被点击时，触发全车通信网络的重新构建(全局性，手动)。

主MVB节点会对整个列车动态灵活编组健康状态进行实时监测，当车厢号及基本单元编组号生成功能后将被锁定，当实时网络拓扑结构变化时，合理车厢号及基本单元编组号变化时就进行更新，当非法变化时，将进行故障诊断提示。

根据本发明所提供的列车通信网络动态构建方法能够根据灵活编组的列车动态构建列车的通信网络，能够实现基本单元编组的通信构建方式(基本单元的MVB通信子网的各类型设备的地址和通信端口保持一致)；通过车厢号和基本单元编组号的动态生成构建稳健的通信控制网络，借助于子网编号(基本单元编组号)、自身节点编号(车厢号)、上述设备地址以及上述通信端口地址实现了2、4、6、8、10、12个编组形式的各编组间的的通信传输，保证了列车通信网络的正常稳定运行。

本发明还提供了一种上述的列车通信网络动态构建方法所构建而成的列车通信网络，以及本发明还提供了一种配置有上述列车通信网络的列车。根据本发明所提供的列车、列车通信网络能够使得城市轨道交通列车实现灵活编组，而非固定编组，并且能够基于上述的列车通信网络对列车的正常、稳定运行进行可靠地控制。

基于灵活编组的列车开行方案可大大降低乘客广义出行费用和企业运营成本。该发明所提方法能实现既有固定编组条件下列车开行方式难以达到的乘客和企业互赢的目标，随着科学技术的进步与乘客服务需求的提升，本发明所提基于灵活编组的列车网络控制方法可为我国城市轨道交通新型高效的运输组织方案提供技术支撑。当前由于人口众多的国情原因，灵活编组在国内市场应用很少，但在国外市场应用非常火爆，这样为开拓国外城市轨道交通领域市场具有较好的应用前景。

本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (8)

1.一种列车通信网络的动态构建方法，所述列车通信网络包括列车级总线和多功能车辆总线，所述多功能车辆总线由若干多功能车辆总线子网构成，并与所述列车级总线进行通信，其特征在于，各个多功能车辆总线子网包括两个相邻的控制节点，各个控制节点分别配置在所述列车的各节车厢，所述动态构建方法包括：

同步所述若干多功能车辆总线子网中各种同类型设备的设备地址；

同步所述若干多功能车辆总线子网的通信端口地址；以及

对于各个控制节点，动态分配其所在多功能车辆总线子网的子网编号以及各个控制节点的自身节点编号，包括：

根据各个控制节点的上线情况从所述列车级总线获取所述各个控制节点的节点索引号；

根据所述列车的头车车厢和尾车车厢的节点索引号生成所述节点索引号的正反序信息；以及

基于所述节点索引号和所述正反序信息动态分配所述子网编号；其中

所述列车通信网络通过所述子网编号、所述自身节点编号、所述设备地址以及所述通信端口地址实现数据传输。

2.如权利要求1所述的动态构建方法，其特征在于，各个多功能车辆总线子网中的两个控制节点分别为主控制节点和从控制节点；

至少基于各个控制节点的节点索引号和所述正反序信息动态分配所述子网编号进一步包括：

响应于所述节点索引号为正序，当前多功能车辆总线子网的子网编号为节点索引号小于等于所述当前多功能车辆总线子网中的主控制节点的节点索引号的主控制节点的数量；以及

响应于所述节点索引号为反序，当前多功能车辆总线子网的子网编号为节点索引号大于等于所述当前多功能车辆总线子网中的主控制节点的节点索引号的主控制节点的数量。

3.如权利要求1所述的动态构建方法，其特征在于，生成所述节点索引号的正反序信息进一步包括：

根据所述头车车厢的节点索引号生成第一正反序信息；

根据所述尾车车厢的节点索引号生成第二正反序信息；

判断所述第一正反序信息与所述第二正反序信息是否一致；以及

响应于所述第一正反序信息与所述第二正反序信息一致，生成所述节点索引号的正反序信息为所述第一正反序信息或所述第二正反序信息。

4.如权利要求1所述的动态构建方法，其特征在于，各个多功能车辆总线子网中的两个控制节点分别对应所述列车的动车车厢和拖车车厢，所述列车的各节车厢按照预设的动拖车编组模式配置；

动态分配各个控制节点的自身节点编号进一步包括：

在动态分配各个控制节点所在多功能车辆总线子网的子网编号后，基于该控制节点的子网编号、其所在车厢的车厢类型以及所述动拖车编组模式确定其自身节点编号。

5.如权利要求4所述的动态构建方法，其特征在于，各个控制节点的设备地址关联于其所在车厢的车厢类型；

动态分配各个控制节点的自身节点编号还包括：

基于各个控制节点的设备地址确定其所在车厢的车厢类型。

6.如权利要求1所述的动态构建方法，其特征在于，所述动态构建方法还包括：

实时监控所述若干多功能车辆总线子网与所述各个控制节点的数量以判断是否需要重新同步所述设备地址和所述通信端口地址以及动态分配所述子网编号和所述自身节点编号。

7.一种列车通信网络，其特征在于，所述列车通信网络由权利要求1-6中任一项所述的动态构建方法构建。

8.一种列车，其特征在于，所述列车上配置有如权利要求7所述的列车通信网络。

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