CN112887940A - 一种智能列车通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能列车通讯系统，包括设置在主车与主车的主车载主机连接的主车载Mesh部件以及设置在从车与从车的从车载主机的从车载Mesh部件，其中，主车载Mesh部件、从车载Mesh部件、主车载主机、从车载主机自动无线组网。通过设置主车载Mesh部件、从车载Mesh部件，与主车载主机、从车载主机自动无线组网，以无线的形式接入车载网络，列车前期设计无需考虑车载设备的走线，节约大量人力、时间成本，后续车载设备的加装、退出具有极大的便利性，车载终端设备仅需简单配置即可接入车载网络并形成自组网，能够根据综合决策平台的需求任意进行车载设备的加装，从而提升智能列车系统对信息获取的能力，整体系统更加智能化。
Description
技术领域
本发明涉及直流系统管理技术领域，特别是涉及一种智能列车通信系统。
背景技术
列车由于运载量大的特点，使用量非常巨大。一般一列火车的车厢可以从5、6节到上百节不止。而在列车使用中，基于运载的需要，可能需要进行不断的编组。
现有普遍车载组网方案需要在前期设计时综合考虑车内线缆的走线路径、位置，需要与各车载终端设备进行协调，工作量巨大，且设计结束后难以进行更改，如果后续新接入车载设备，需要重新考虑走线，列车拆装、维护耗费的时间、人力成本巨大。
目前，常用的提供给列车用户使用的Wi-Fi4技术普遍存在信号弱，速率低的特点，并且使用最多的2.4GHz频段为免授权频段中综合传播能力最强、速率相对较高的频段，车厢内通常存在大量无线设备，干扰非常强，并且Wi-Fi4协议不支持MU-MIMO，对多用户支持较差。此外提供给乘客使用的Wi-Fi网络使用人数较多，高峰时段同时接入人数较多，无线信道阻塞严重，无法提供车载终端设备使用；车载设备安装于列车内部侧顶通道内部，列车侧顶门为金属材质，对无线信号屏蔽严重，车载终端设备难以接入车厢内部Wi-Fi网络。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能列车通信系统，以无线的形式接入车载网络，列车前期设计无需考虑车载设备的走线，节约大量人力、时间成本，后续车载设备的加装、退出具有极大的便利性，车载终端设备仅需简单配置即可接入车载网络并形成自组网，能够根据综合决策平台的需求任意进行车载设备的加装，从而提升智能列车系统对信息获取的能力，整体系统更加智能化。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种智能列车通讯系统，包括设置在主车与所述主车的主车载主机连接的主车载Mesh部件以及设置在从车与所述从车的从车载主机的从车载Mesh部件，其中，所述主车载Mesh部件、所述从车载Mesh部件、所述主车载主机、所述从车载主机自动无线组网。
其中，所述主车载Mesh部件设置在所述主车的内顶部通道位置处，所述从车载Mesh部件设置在所述从车的内顶部通道位置处。
其中，还包括设置在所述主车载Mesh部件、所述从车载Mesh部件的外置天线。
其中，所述外置天线指向所述主车或所述从车的通道两端。
其中，还包括设置在所述主车或所述从车的天线外置的系统终端设备。
其中，所述主车载主机与所述主车载Mesh部件通过主有线通信模块连接，所述从车载主机与所述从车载Mesh部件通过从有线通信模块连接。
其中，所述主车载Mesh部件或所述主车载Mesh部件包括Mesh主节点设备，用于创建基于Mesh多跳网络与智能列车车载网络的接入点，与非安全相关的车载终端设备形成无线自组网。
其中，所述主车载主机与所述从车载主机之间通过车载交换机使用贯通线进行连接组成列车网络。
其中，还包括设置在所述主车或从车的安全相关车载终端设备，所述安全相关车载终端设备通过所述车载交换机采用有线连接接入所述主车载主机或所述从车载主机。
其中，还包括与所述车载主机连接的车地通信装置，用于与站台主机进行数据交换。
本发明实施例所提供的智能列车通讯系统，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明实施例提供的智能列车通讯系统，通过设置主车载Mesh部件、从车载Mesh部件，与主车载主机、从车载主机自动无线组网，以无线的形式接入车载网络，列车前期设计无需考虑车载设备的走线，节约大量人力、时间成本，后续车载设备的加装、退出具有极大的便利性，车载终端设备仅需简单配置即可接入车载网络并形成自组网，能够根据综合决策平台的需求任意进行车载设备的加装，从而提升智能列车系统对信息获取的能力，整体系统更加智能化。
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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的智能列车通讯系统的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的智能列车通讯系统的一个实施例的结构示意图。
在一种具体实施方式中，所述智能列车通讯系统，包括设置在主车与所述主车的主车载主机10连接的主车载Mesh部件20以及设置在从车与所述从车的从车载主机30的从车载Mesh部件40，其中，所述主车载Mesh部件20、所述从车载Mesh部件40、所述主车载主机10、所述从车载主机30自动无线组网。
通过设置主车载Mesh部件20、从车载Mesh部件40，与主车载主机10、从车载主机30自动无线组网，以无线的形式接入车载网络，列车前期设计无需考虑车载设备的走线，节约大量人力、时间成本，后续车载设备的加装、退出具有极大的便利性，车载终端设备仅需简单配置即可接入车载网络并形成自组网，能够根据综合决策平台的需求任意进行车载设备的加装，从而提升智能列车系统对信息获取的能力，整体系统更加智能化。
由于智能列车无线组网可能存在与乘客使用的Wi-Fi网络存在干扰的问题，本申请中需要限制车载Mesh节点设备的部署位置及信号强度。
由于列车侧顶门一般为金属材质，对无线信号干扰较强，为了解决这一问题，在本申请的一个实施例中，所述主车载Mesh部件20设置在所述主车的内顶部通道位置处，所述从车载Mesh部件40设置在所述从车的内顶部通道位置处
通过将智能列车的车载Mesh节点设备部署在侧顶通道内，并调节无线信号的发射功率，将侧顶通道内部的无线信号限制在通道内部，接收来自智能列车车厢内部的车载无线网络的信号较弱。同时，将支持Mesh网络的车载设备天线置于侧顶通道内，智能车载设备接入智能列车车载无线网络的过程于侧顶通道内进行。
此外，车载Mesh节点设备还可以配置VLAN功能，将由车载终端设备自组成的无线网络划分为不同的VLAN编号，与为乘客提供服务的Wi-Fi网络在交换机处进行隔离，确保车载设备使用的无线网络和乘客服务的无线网络相互隔离，保障列车网络的安全性。通过对未知设备地址进行隔离及SSID隐藏的方式，将车载设备间组成的Mesh网络进行隐藏，避免乘客误搜索接入车载无线网络。
基于上述网络干扰的问题，在一个实施例中，所述智能列车通讯系统还包括设置在所述主车载Mesh部件20、所述从车载Mesh部件40的外置天线。
优选的，所述外置天线指向所述主车或所述从车的通道两端。
由于侧顶通道内的长条形结构，智能列车系统为车载Mesh节点设备部署外置天线(天线外部无设备金属外壳覆盖)，天线方向指向通道两端，确保接收来自横向传输的无线信号。智能列车系统中的无线接入终端支持Mesh功能，天线为外置天线且部署在侧顶通道内，与车载Mesh节点设备进行自组网；从而接入智能列车网络，实现与综合决策平台等机构之间的数据交互过程。
考虑终端设备接入无线网络不稳定的问题，由于智能列车也会使用一些终端设备，在一个实施例中，所述智能列车通讯系统还包括设置在所述主车或所述从车的天线外置的系统终端设备。
终端设备使用天线外置的方式，使车载Mesh节点设备以及终端设备的天线裸露在侧顶通道内，从而与车载无线AP进行通信。由于数据交互发生于侧顶通道内，天线外置在不影响外观的前提下提供最高的通信质量，提高了通信质量。
由于Mesh组网多跳网络的特性，接入Mesh自组网的终端设备能够自行寻找最优通信路径，在其中某连接断开的情况下经由其余Mesh终端设备进行数据包的转发，实现有效冗余，保障通信可靠性与稳定性。
同时，位于非视距(NLOS)条件下的车载终端设备也能够通过Mesh自组网与车载Mesh主节点设备进行数据交互。
在一个实施例中，所述主车载Mesh部件20或所述主车载Mesh部件20包括Mesh主节点设备，用于创建基于Mesh多跳网络与智能列车车载网络的接入点，与非安全相关的车载终端设备形成无线自组网。
车载Mesh主节点设备有线与车载主机连接，保证Mesh自组网的主导设备接入智能列车网络，从而确保整体网络的可靠接入。
此外，非安全相关的终端设备网络中断后能够在不影响运营使用的基础上进行快速自动重连，保障智能列车系统无线终端的故障恢复能力。
由于在本申请中，在一节车厢中，可能会存在多个车载Mesh部件，否可能会存在信道容量以及信号质量的问题，而多个车载Mesh部件之间需要有主次，因此在一个实施例中，所述主车载Mesh部件20或所述主车载Mesh部件20包括Mesh主节点设备，用于创建基于Mesh多跳网络与智能列车车载网络的接入点，与非安全相关的车载终端设备形成无线自组网。
基于此系统，智能列车能够将非安全相关的终端以无线接入的形式接入车在网络并与综合决策平台进行数据交互，既节约前期设计阶段布线的时间、人力成本，同时使后续车载终端接入、退出更加灵活，提升智能列车系统信息处理的智能化；综合考虑多种特性，利用Mesh自组网的灵活性及抗毁性，实现高质量的通信，为智能列车系统车载终端设备模块化提供支持。。
由于在本申请中，在各个车厢中都会有车载主机，为了避免受到信号干扰，一般所述主车载主机10与所述从车载主机30之间通过车载交换机使用贯通线进行连接组成列车网络。
各车厢内部署的车载主机之间通过车载交换机使用贯通线进行连接，组成列车网络；安全相关的车载终端设备通过与车载交换机之间使用有线连接接入车载主机；车载主机提供整个车厢内设备信息的汇聚、分析，并生成/接收与地面综合管控平台、综合决策平台进行交互的信息
由于在列车中不同设备的功能不同，使得其对列车的重要性不同，如对于向乘客服务的如显示器等设备的重要性明显比列车的运行控制设备、与站台主机之间的通信设备等的重要性较低，而为了保证通信的可靠性，不同的设备的通信会要求不同，在一个实施例中，所述智能列车通讯系统还包括设置在所述主车或从车的安全相关车载终端设备，所述安全相关车载终端设备通过所述车载交换机采用有线连接接入所述主车载主机10或所述从车载主机30。
由于列车在运行中不仅仅需要对自身的状态等进行监控，而需要与外部的站台主机之间进行信息交互，保证列车的运行安全性、可靠性以及高效性，因此，在一个实施例中所述智能列车通讯系统还包括与所述车载主机连接的车地通信装置，用于与站台主机进行数据交换。
本申请对于车地通信装置的具体结构不做限定。
一个实施例中，采用上述的通信系统新型的智能列车，包括：显示终端、边缘计算模块、车载Mesh主节点设备、车载主机、车地通信模块、综合管控平台、综合决策平台。
工作原理如下：
(1)显示终端：接收来自地面和云端综合平台的数据，为智能列车赋予信息发布、客流诱导等功能；能够支持Mesh自组网功能。
(2)边缘计算模块：通过下接各类摄像头、传感器设备，为智能列车赋予异常事件感知、客流统计等功能，信息通过车地通信模块上发至地面数据中心，辅助综合决策平台进行决策；能够支持Mesh自组网功能。
(3)车载Mesh主设备：采用Mesh无线自组网的方式，在各车厢部署一台功率略大于终端设备的Mesh主节点设备，创建基于Mesh多跳网络与智能列车车载网络的接入点，与非安全相关的车载终端设备形成无线自组网；另一端与车载主机相连，接入列车网络。
(4)车载主机：各车厢内部署的车载主机之间通过车载交换机使用贯通线进行连接，组成列车网络；安全相关的车载终端设备通过与车载交换机之间使用有线连接接入车载主机；车载主机提供整个车厢内设备信息的汇聚、分析，并生成/接收与地面综合管控平台、综合决策平台进行交互的信息。
(5)车地通信模块：车地通信模块负责向地面中心发送车载网络产生的数据，并接收来自综合决策平台及综合管控平台的信息。
(6)综合管控平台：负责智能列车基层设备的综合管控，其上部署高实时性计算应用；将智能列车端级设备产生的状态、数据信息上发至综合决策平台，并将综合决策平台生成的决策下发至各端级设备。
(7)综合决策平台：综合分析智能列车系统中各终端设备的状态信息，调节、管控、维护整体智能列车系统，向各终端生成决策信息。
其中，综合决策平台与智能列车之间的主要接口为协同调度平台，其中包含：客流分析模块、运行图编制模块、行车调度模块、设备调度模块。
基本原理为：综合决策平台接收来自智能列车边缘计算模块采集的客流信息，综合评估历史客流和实时客流信息，进行客流分析/预测。综合分析客流信息、运行图信息，进行运行图的编制、动态调整，并将运行图信息下发至车载显示终端；运行图信息实时更新。结合运行图信息、智能列车子系统上报的列车状态信息，进行行车调度，生成调度指令并下发至智能列车以及设备调度模块。结合行车调度指令及智能列车上发的车载设备状态信息，综合输出列车环控、维修等调度指令，并下发至智能列车及列车调度模块。
其中，综合决策平台主要负责的部分，其中包含：车站、智能列车、区间设备、维修资源、车辆段设备。
基本原理为：
(1)车站：车站具有感知增强、边缘设备等采集设备，均通过有线、部分无线形式接入网络，上传采集数据至综合决策平台；具有交互引导、控制单元等设备，均通过有线、部分无线形式接入网络，接收来自综合决策平台的决策信息。
(2)智能列车：智能列车具有车载终端设备，通过智能列车两端的车地通信单元与地面中心进行无线通信，向综合决策平台发送状态信息/接收决策指令。
(3)区间设备、维修资源、车辆段设备：具有感知模块(摄像头、激光雷达等)，通过有线、部分无线形式接入网络，上传采集数据至综合决策平台；具有各类运维、维修设备，通过有线、部分无线形式接入网络，接收来自综合决策平台的决策信息。
通过使用智能列车通信系统，支持Mesh功能的非安全相关的车载终端设备(包括但不限于本次用于举例的显示终端及边缘计算模块)能够以无线的形式接入车载网络，列车前期设计无需考虑车载设备的走线，节约大量人力、时间成本；同时，后续车载设备的加装、退出具有极大的便利性，车载终端设备仅需简单配置即可接入车载网络并形成自组网，能够根据综合决策平台的需求任意进行车载设备的加装，从而提升智能列车系统对信息获取的能力，整体系统更加智能化。智能列车网络保留不同车载交换机之间的贯通线连接，保障列车整体运行的安全、可靠、稳定性。
此外，对比现有为乘客提供服务网络，采用安装至列车侧顶内部的方式进行部署，降低车载Mesh网络受到列车车厢内部无线信号的干扰，同时增强自身车载终端设备接入无线网络的性能，为智能列车提供可靠的数据支持，进而辅助综合决策平台对列车状态进行更加完善的分析及更加智能化的控制。
综上所述，本发明实施例提供的智能列车通讯系统，通过设置主车载Mesh部件、从车载Mesh部件，与主车的车载主机、从车的车载主机自动无线组网，以无线的形式接入车载网络，列车前期设计无需考虑车载设备的走线，节约大量人力、时间成本，后续车载设备的加装、退出具有极大的便利性，车载终端设备仅需简单配置即可接入车载网络并形成自组网，能够根据综合决策平台的需求任意进行车载设备的加装，从而提升智能列车系统对信息获取的能力，整体系统更加智能化。
以上对本发明所提供的智能列车通讯系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种智能列车通讯系统，其特征在于，包括设置在主车与所述主车的主车载主机连接的主车载Mesh部件以及设置在从车与所述从车的从车载主机的从车载Mesh部件，其中，所述主车载Mesh部件、所述从车载Mesh部件、所述主车载主机、所述从车载主机自动无线组网。
2.如权利要求1所述智能列车通讯系统，其特征在于，所述主车载Mesh部件设置在所述主车的内顶部通道位置处，所述从车载Mesh部件设置在所述从车的内顶部通道位置处。
3.如权利要求2所述智能列车通讯系统，其特征在于，还包括设置在所述主车载Mesh部件、所述从车载Mesh部件的外置天线。
4.如权利要求3所述智能列车通讯系统，其特征在于，所述外置天线指向所述主车或所述从车的通道两端。
5.如权利要求4所述智能列车通讯系统，其特征在于，还包括设置在所述主车或所述从车的天线外置的系统终端设备。
6.如权利要求5所述智能列车通讯系统，其特征在于，所述主车载主机与所述主车载Mesh部件通过主有线通信模块连接，所述从车载主机与所述从车载Mesh部件通过从有线通信模块连接。
7.如权利要求6所述智能列车通讯系统，其特征在于，所述主车载Mesh部件或所述主车载Mesh部件包括Mesh主节点设备，用于创建基于Mesh多跳网络与智能列车车载网络的接入点，与非安全相关的车载终端设备形成无线自组网。
8.如权利要求7所述智能列车通讯系统，其特征在于，所述主车载主机与所述从车载主机之间通过车载交换机使用贯通线进行连接组成列车网络。
9.如权利要求8所述智能列车通讯系统，其特征在于，还包括设置在所述主车或从车的安全相关车载终端设备，所述安全相关车载终端设备通过所述车载交换机采用有线连接接入所述主车载主机车或所述从车载主机。
10.如权利要求9所述智能列车通讯系统，其特征在于，还包括与所述车载主机连接的车地通信装置，用于与站台主机进行数据交换。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210601 |