CN116137702A - 一种基于dmr集群网络的列尾通信系统实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于DMR集群网络的列尾通信系统实现方法。系统由列车尾部装置和列尾主机组成并通过DMR集群网络进行通信，其中列车尾部装置与CIR主机连接通过CIR主机供电；列尾主机安装在列车尾部由电池供电，可以获取列车尾部风管风压信息。列车尾部装置与列尾主机之间通过DMR集群网络可以实现连接、风压查询、风压报警、电压报警、断连等业务功能。本发明实现了基于DMR集群网络的列尾通信系统，摒弃了原有的450MHz模拟和800MHz模拟列尾广播工作方式，实现了列车尾部装置与列尾主机间的点对点通信，简化了机车列尾通信系统的工作流程，降低了设备成本，增加了通信的可靠性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及铁路通信领域的列车头部与尾部通信技术,尤其涉及一种基于DMR（数字移动无线电标准）集群网络的列尾通信系统实现方法。
背景技术
列尾通信技术是铁路领域无线通信的重要组成部分，它可以帮助机车驾驶员实时获取机车运行过程中列车尾部的风管风压，从而了解列车制动风管的畅通，保证列车制动装置的正常运行，进而保证铁路列车运行安全。目前国铁线路上列尾功能均使用450MHz或800MHz模拟方式实现，这两种方式都是采用开放方式广播向外界发送数据，当某一设备发送数据时信号覆盖范围内所有相同频率的设备都会收到数据，这样就造成了设备间的同频干扰问题，增加了信道通信的压力，而且开放式的通信没有安全保障，同时450MHz模拟制式和800MHz模拟制式又面临着频点回收问题，因此迫切需要开发一种能够实现点对点通信的列尾通信系统，以减小设备间的同频干扰，减小信道通信压力，保证设备安全运行。
发明内容
为了解决列车尾部装置和列尾主机多设备环境下同频干扰及通信安全的问题，本发明提供一种基于DMR集群网络的列尾通信系统实现方法，该方法使用设备ID作为唯一标识，工作时隙保证数据接收方的唯一性，400MHz数字信道机与DMR集群网络通信的方式实现了列尾通信系统的点对点通信，并增加了通信的可靠性和安全性。
本发明采取的技术方案是：一种基于DMR集群网络的列尾通信系统实现方法，所述列尾通信系统包括列车尾部装置和列尾主机，列车尾部装置安装在车头机械间并与CIR主机相连接，列尾主机悬挂在列车尾部；列车尾部装置和列尾主机之间的通信数据由DMR集群网络转发；所述列尾通信系统是将列车尾部装置和列尾主机的数据收发工作在不同频点，所述DMR集群网络的接收频点与列车尾部装置和列尾主机的发送频点相同，DMR集群网络的发送频点与列车尾部装置和列尾主机的接收频点相同，通过点对点的通信方式实现列尾连接、列尾业务处理、列尾断连功能。
所述列尾连接流程执行以下操作：
A1、所述列车尾部装置和列尾主机上电后，分别使用独立的设备ID向所述DMR集群网络注册。
A2、所述列车尾部装置输入需要连接的列尾主机的设备ID，通过控制信道发送双方的工作时隙，经过所述DMR集群网络转发。
A3、所有已注册的列尾主机均接收到由所述DMR集群网络转发的列车尾部装置数据并解析，如果接收到数据中携带的设备ID与所述列尾主机自身设备ID相同，则根据数据内容切换工作时隙，否则不处理数据。
A4、所述列车尾部装置通过业务信道发送列尾连接请求，只有切换过工作时隙且处于同一工作时隙的列尾主机才能收到由所述DMR集群网络转发的列车尾部装置的列尾连接请求，并通过业务信道回复连接确认，连接确认信息由所述DMR集群网络转发。
A5、所述列车尾部装置收到由DMR集群网络转发的列尾主机连接确认后提示连接成功。
所述列尾业务处理流程执行以下操作：
B1、所述列车尾部装置按下风压查询按键通过业务信道发送风压查询命令，由所述DMR集群网络转发。
B2、处于同一工作时隙的唯一列尾主机收到由所述DMR集群网络转发的列车尾部装置风压查询命令后，检测风管管压并通过业务信道由DMR集群网络转发风压查询应答。
B3、所述列车尾部装置收到由DMR集群网络转发的列尾主机风压查询应答后进行声光提示。
B4、所述列尾主机检测到供电电池电量不足时，通过业务信道发送电压报警，检测到风管管压不足时，通过业务信道发送风压报警，电压报警和风压报警均由DMR集群网络转发。
B5、所述列车尾部装置收到由DMR集群网络转发的列尾主机电压报警和风压报警命令后进行声光提示，并通过业务信道由DMR集群网络转发电压报警确认和风压报警确认。
所述的列尾断连流程执行以下操作：
C1、列车尾部装置通过业务信道发送拆除连接关系的消号命令，由DMR集群网络转发。
C2、处于同一工作时隙的唯一列尾主机收到由DMR集群网络转发的列车尾部装置消号命令后，通过业务信道由DMR集群网络转发消号应答，并将工作时隙设置为时隙扫描模式。
C3、所述列车尾部装置收到由DMR集群网络转发的列尾主机消号应答进行列尾断连，并声光提示。
本发明的列尾通信系统由列车尾部装置和列尾主机组成，并通过DMR集群网络进行通信，其中列车尾部装置与CIR主机连接通过CIR主机供电；列尾主机安装在列车尾部由电池供电，可以获取列车尾部风管风压信息。列车尾部装置与列尾主机之间通过DMR集群网络可以实现连接、风压查询、风压报警、电压报警、断连等业务功能。本发明实现了基于DMR集群网络的列尾通信系统，摒弃了原有的450MHz模拟和800MHz模拟列尾广播工作方式，实现了列车尾部装置与列尾主机间的点对点通信，简化了机车列尾通信系统的工作流程，降低了设备成本，增加了通信的可靠性和安全性。
本发明的有益效果是：基于DMR集群网络，本列尾通信系统可以实现列车尾部装置与列尾主机之间的点对点通信，减小了设备间的同频干扰问题，增加了列尾通信的可靠性，设备向DMR集群网络的注册机制能够防止非法设备接入，保证了设备的运行安全，这是现有技术不能实现的，同时列车尾部装置到列尾主机的单向列尾连接方式降低了系统的复杂度，减少了设备成本和人工成本。
附图说明
图1是本发明的列尾通信系统连接原理框图；
图2是图1中列车尾部装置原理框图；
图3是图1中列尾主机原理框图；
图4是本发明实施例中的列尾连接流程图；
图5是本发明实施例中的列尾业务处理流程图；
图6是本发明实施例中的列尾断连流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，列尾通信系统包括列车尾部装置和列尾主机，列车尾部装置安装在车头机械间，并与CIR主机相连接，列尾主机悬挂在列车尾部；列车尾部装置和列尾主机之间的通信数据由DMR集群网络转发。列尾通信系统的列车尾部装置包括第一控制单元、第一信道机单元和第一交换机，列车尾部装置与CIR主机通过串口连接，并由CIR主机供电；第一控制单元和第一信道机单元分别与第一交换机连接，通过以太网通信；第一控制单元提供对第一信道机单元的数据收发控制，第一信道机单元提供400MHz数字通信信道。天线用于接收和发送射频信号。
如图2所示，列车尾部装置的第一控制单元包括型号为LPC4357的第一芯片和分别与型号为LPC4357的第一芯片相连接的第一时钟芯片、第一SDRAM和第一以太网控制芯片；第一信道机单元包括型号为LPC4337的第一芯片和分别与型号为LPC4337的第一芯片相连接的第一400MHz数字信道机及第二以太网控制芯片。
列车尾部装置中型号为LPC4357的第一芯片提供对第一控制单元的核心逻辑控制，第一时钟芯片提供了第一控制单元的时钟校准，第一SDRAM扩展了第一控制单元的系统内存，第一以太网控制芯片提供了第一LPC4357芯片与第一交换机之间的电平转换；型号为LPC4337的第一芯片提供对第一信道机单元的核心逻辑控制，第一400MHz数字信道机提供了第一信道机单元的数据收发通道，第二以太网控制芯片提供了第一LPC4337芯片与第一交换机之间的电平转换。
如图1所示，列尾通信系统的列尾主机包括第二控制单元、第二信道机单元、传感器单元、第二交换机和电池单元，第二控制单元、第二信道机单元、传感器单元和电池单元分别与第二交换机连接，通过以太网通信；电池单元分别与第二控制单元、第二信道机单元、传感器单元连接；第二控制单元提供对第二信道机单元的数据收发控制，第二信道机单元提供400MHz数字通信信道，传感器单元提供对机车尾部风管风压的检测，电池单元提供对列尾主机的供电控制及电压检测。天线用于接收和发送射频信号。
如图3所示，列尾主机的第二控制单元包括型号为LPC4357的第二芯片和分别与型号为LPC4357的第二芯片相连接的第二时钟芯片、第二SDRAM和第三以太网控制芯片；第二信道机单元包括型号为LPC4337的第二芯片和分别与型号为LPC4337的第二芯片相连接的第二400MHz数字信道机及第四以太网控制芯片；传感器单元包括压力传感器和第五以太网控制芯片；电池单元包括型号为LPC4337的第四芯片和分别与型号为LPC4337的第四芯片相连接的第六以太网控制芯片、电流检测芯片及电池。
列尾主机中型号为LPC4357的第二芯片提供对第二控制单元的核心逻辑控制，第二时钟芯片提供了第二控制单元的时钟校准，第二SDRAM扩展了第二控制单元的系统内存，第三以太网控制芯片提供了第二LPC4357芯片与第二交换机之间的电平转换；型号为LPC4337的第二芯片提供对第二信道机单元的核心逻辑控制，第二400MHz数字信道机提供了第二信道机单元的数据收发通道，第四以太网控制芯片提供了第二LPC4337芯片与第二交换机之间的电平转换；型号为LPC4337的第三芯片提供对传感器单元的核心逻辑控制，压力传感器提供了传感器单元对风管管压的监测，第五以太网控制芯片提供了第三LPC4337芯片与第二交换机之间的电平转换；型号为LPC4337的第四芯片提供对电池单元的核心逻辑控制，电池为列尾主机供电，电流检测芯片提供了对电池电量的检测，第六以太网控制芯片提供了第四LPC4337芯片与第二交换机之间的电平转换。
本发明的列尾通信系统通过点对点的通信方式实现连列尾连接、列尾业务处理、列尾断连功能。列车尾部装置和列尾主机的数据收发工作在不同频点，DMR集群网络基站的接收频点与列车尾部装置和列尾主机的发送频点相同，DMR集群网络基站的发送频点与列车尾部装置和列尾主机的接收频点相同，列车尾部装置和列尾主机之间的通信由DMR集群网络转发，开机后两种设备使用独立的设备ID向DMR集群网络注册，设备ID作为通信唯一标识，发起业务通信前设备发送设置工作时隙数据，工作时隙的设置保证了单一设备接收数据，从而实现列车尾部装置和列尾主机间点对点的通信。
参照图4，本实施例列尾连接流程执行以下操作：
A1、列车尾部装置上电后，使用100101作为设备ID向DMR集群网络注册，收到DMR集群网络的注册成功应答表示列车尾部装置为合法设备，两台列尾主机分别使用200101和200102作为设备ID向DMR集群网络注册，收到DMR集群网络的注册成功应答表示列尾主机为合法设备。
A2、当列车尾部装置要连接设备ID为200102的列尾主机时，先通过控制信道发送双方的工作时隙，确定后续的信道时隙，数据由DMR集群网络转发，包括工作时隙号和列尾主机设备ID 200102。
A3、设备ID分别为200101和200102的两台列尾主机收到由DMR集群网络转发的数据并解析，设备ID为200101的列尾主机解析后发现数据中携带的设备ID与自己的设备ID不一致，不设置工作时隙，不能接收到后续DMR集群网络转发的列尾连接请求数据，不进行后续处理；设备ID为200102的列尾主机解析后发现数据中携带的设备ID与自己的设备ID一致，设置工作时隙，能够接收到后续DMR集群网络转发的列尾连接请求数据并进行后续处理。
A4、列车尾部装置通过业务信道由DMR集群网络转发列尾连接请求，设备ID为200102的列尾主机可以收到由DMR集群网络转发的数据，并通过业务信道回复连接确认，由DMR集群网络转发。
A5、列车尾部装置收到由DMR集群网络转发的连接确认后提示设备ID为200102的列尾主机连接成功。
参照图5，列尾业务处理流程执行以下操作：
B1、列车尾部装置按下风压查询按键通过业务信道发送风压查询命令，由DMR集群网络转发。
B2、设备ID为200102的列尾主机收到由DMR集群网络转发的风压查询命令后检测风管管压，并通过业务信道返回风压查询应答，数据由DMR集群网络转发，包括查询到的风压值。
B3、列车尾部装置收到由DMR集群网络转发的风压查询应答后解析数据，播报风压值。
B4、设备ID为200102的列尾主机检测到供电电池电量不足时通过业务信道发送电压报警，检测到风管管压不足时通过业务信道发送风压报警，均由DMR集群网络转发。
B5、列车尾部装置收到由DMR集群网络转发电压和风压报警命令后解析数据，播报风压值和电压不足语音提示，并通过业务信道发送电压和风压报警确认，由DMR集群网络转发。
参照图6，列尾断连流程执行以下操作：
C1、当列车尾部装置需要与已连接的设备ID为200102的列尾主机断连时，由列车尾部装置通过业务信道发送消号命令，由DMR集群网络转发；
C2、 设备ID为200102的列尾主机收到由DMR集群网络转发的消号命令后通过业务信道返回消号应答，由DMR集群网络转发，并将列尾连接时设置的指定工作时隙设置为时隙扫描模式。
C3、列车尾部装置收到由DMR集群网络转发的消号应答后断开与设备ID为200102的列尾主机的连接，并播报列尾断连提示。
Claims (5)
1.一种基于DMR集群网络的列尾通信系统实现方法，其特征在于，所述列尾通信系统包括列车尾部装置和列尾主机，列车尾部装置安装在车头机械间，并与CIR主机相连接，列尾主机悬挂在列车尾部；列车尾部装置和列尾主机之间的通信数据由DMR集群网络转发；
所述列尾通信系统是将列车尾部装置和列尾主机的数据收发工作在不同频点，所述DMR集群网络的接收频点与列车尾部装置和列尾主机的发送频点相同，DMR集群网络的发送频点与列车尾部装置和列尾主机的接收频点相同，通过点对点的通信方式实现列尾连接、列尾业务处理、列尾断连功能；
所述列尾连接流程执行以下操作：
A1、所述列车尾部装置和列尾主机上电后，分别使用独立的设备ID向所述DMR集群网络注册；
A2、所述列车尾部装置输入需要连接的列尾主机的设备ID，通过控制信道发送双方的工作时隙，经过所述DMR集群网络转发；
A3、所有已注册的列尾主机均接收到由所述DMR集群网络转发的列车尾部装置数据并解析，如果接收到数据中携带的设备ID与所述列尾主机自身设备ID相同，则根据数据内容切换工作时隙，否则不处理数据；
A4、所述列车尾部装置通过业务信道发送列尾连接请求，只有切换过工作时隙且处于同一工作时隙的列尾主机才能收到由所述DMR集群网络转发的列车尾部装置的列尾连接请求，并通过业务信道回复连接确认，连接确认信息由所述DMR集群网络转发；
A5、所述列车尾部装置收到由DMR集群网络转发的列尾主机连接确认后提示连接成功；
所述列尾业务处理流程执行以下操作：
B1、所述列车尾部装置按下风压查询按键通过业务信道发送风压查询命令，由所述DMR集群网络转发；
B2、处于同一工作时隙的唯一列尾主机收到由所述DMR集群网络转发的列车尾部装置风压查询命令后，检测风管管压并通过业务信道由DMR集群网络转发风压查询应答；
B3、所述列车尾部装置收到由DMR集群网络转发的列尾主机风压查询应答后进行声光提示；
B4、所述列尾主机检测到供电电池电量不足时，通过业务信道发送电压报警，检测到风管管压不足时，通过业务信道发送风压报警，电压报警和风压报警均由DMR集群网络转发；
B5、所述列车尾部装置收到由DMR集群网络转发的列尾主机电压报警和风压报警命令后进行声光提示，并通过业务信道由DMR集群网络转发电压报警确认和风压报警确认；
所述的列尾断连流程执行以下操作：
C1、列车尾部装置通过业务信道发送拆除连接关系的消号命令，由DMR集群网络转发；
C2、处于同一工作时隙的唯一列尾主机收到由DMR集群网络转发的列车尾部装置消号命令后，通过业务信道由DMR集群网络转发消号应答，并将工作时隙设置为时隙扫描模式；
C3、所述列车尾部装置收到由DMR集群网络转发的列尾主机消号应答进行列尾断连，并声光提示。
2.根据权利要求1所述的一种基于DMR集群网络的列尾通信系统实现方法，其特征在于，所述列车尾部装置包括第一控制单元、第一信道机单元和第一交换机，所述列车尾部装置与CIR主机通过串口连接，并由CIR主机供电；所述第一控制单元和第一信道机单元分别与所述第一交换机连接，通过以太网通信；第一控制单元提供对第一信道机单元的数据收发控制，第一信道机单元提供400MHz数字通信信道。
3.根据权利要求2所述的一种基于DMR集群网络的列尾通信系统实现方法，其特征在于，所述第一控制单元包括型号为LPC4357的第一芯片和分别与型号为LPC4357的第一芯片相连接的第一时钟芯片、第一SDRAM和第一以太网控制芯片；所述第一信道机单元包括型号为LPC4337的第一芯片和分别与所述型号为LPC4337的第一芯片相连接的第一400MHz数字信道机及第二以太网控制芯片。
4.根据权利要求1所述的一种基于DMR集群网络的列尾通信系统实现方法，其特征在于，所述列尾主机包括第二控制单元、第二信道机单元、传感器单元、第二交换机和电池单元，所述第二控制单元、第二信道机单元、传感器单元和电池单元分别与所述第二交换机连接，通过以太网通信；所述电池单元分别与所述第二控制单元、第二信道机单元、传感器单元连接；所述第二控制单元提供对第二信道机单元的数据收发控制，第二信道机单元提供400MHz数字通信信道，传感器单元提供对机车尾部风管风压的检测，电池单元提供对列尾主机的供电控制及电压检测。
5.根据权利要求4所述的一种基于DMR集群网络的列尾通信系统实现方法，其特征在于，所述第二控制单元包括型号为LPC4357的第二芯片和分别与型号为LPC4357的第二芯片相连接的第二时钟芯片、第二SDRAM和第三以太网控制芯片；所述第二信道机单元包括型号为LPC4337的第二芯片和分别与所述型号为LPC4337的第二芯片相连接的第二400MHz数字信道机及第四以太网控制芯片；所述传感器单元包括压力传感器和第五以太网控制芯片；所述电池单元包括型号为LPC4337的第四芯片和分别与所述型号为LPC4337的第四芯片相连接的第六以太网控制芯片、电流检测芯片及电池。
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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 | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20230519 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |