CN202615229U - 列车网络控制系统中的中央控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种列车网络控制系统中的中央控制装置包括：第一中央控制单元和第二中央控制单元；第一中央控制单元和第二中央控制单元通过MVB总线连接；第一中央控制单元，用于在非故障状态根据加载的主配置文件对列车进行控制；第二中央控制单元，用于根据加载的从配置文件和第一中央控制单元发送的生命信号检测第一中央控制单元是否故障；在检测到第一中央控制单元故障时，加载主配置文件后切换为主中央控制单元，对列车进行控制。在检测到主中央控制单元出现故障时，从中央控制单元切换为主中央控制单元，接替出现故障的中央控制单元作为主中央控制单元，避免了中央控制单元出现故障时无法对列车进行控制的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及列车控制技术，尤其涉及一种列车网络控制系统中的中央控制装置。
背景技术
本实用新型应用于列车网络控制中，是符合IEC-61375标准的网络产品。列车网络控制系统应用于包括机车、地铁、轻轨或动车组等列车中，是列车的七大子系统之一，是列车的核心子系统；列车中央控制单元(Central Control Unit，简称CCU)是列车网络控制系统的大脑，列车各种信息都汇集到CCU，CCU经过判断运算，然后控制其他子系统执行相关的动作，保证列车按照相关需求运行。CCU与其他传感器及执行机构之间通过多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus，简称MVB)网络进行通信。
CCU是列车的核心控制部件，目前的技术一个MVB网段只有1个CCU，如果一列车只有一个网段，那么全列车的牵引、制动、运行方向、高压系统、车门、空调或广播等都由此CCU完成，对CCU的可靠性要求非常高，如果此CCU出现故障，例如CCU的电源模块故障，则CCU无法对列车进行控制，可能造成列车击破等事故。
实用新型内容
本实用新型提供一种列车网络控制系统中的中央控制装置，用以解决现有技术中列车中央控制单元出现故障时无法实现列车控制的问题。
本实用新型提供一种列车网络控制系统中的中央控制装置，包括：第一中央控制单元和第二中央控制单元；所述第一中央控制单元和所述第二中央控制单元通过MVB总线连接；
所述第一中央控制单元，用于在非故障状态根据加载的主配置文件对列车进行控制；
所述第二中央控制单元，用于根据加载的从配置文件和所述第一中央控制单元发送的生命信号检测所述第一中央控制单元是否故障；在检测到所述第一中央控制单元故障时，加载主配置文件后切换为主中央控制单元，对所述列车进行控制。
进一步，所述第二中央控制单元，还用于在检测到所述第一中央控制单元故障时，向所述第一中央控制单元发送切换命令，使发生故障的所述第一中央控制单元切换为从中央控制单元；
所述第一中央控制单元，还用于从故障状态恢复正常状态时，根据接收到的所述切换命令加载从配置文件后切换为从中央控制单元，并向所述第一中央控制单元发送故障恢复信号；根据加载的从配置文件和所述第一中央控制单元发送的生命信号检测所述第二中央控制单元是否故障；在检测到所述第二中央控制单元故障时，加载主配置文件后切换为主中央控制单元，对所述列车进行控制。
进一步，所述从中央控制单元的所有应用级源端口均为宿端口。
进一步，所述第一中央控制单元，还用于根据所述第二中央控制单元发送的生命信号检测所述第二中央控制单元是否故障，在检测到所述第二中央控制单元故障时发出报警信号。
进一步，所述从中央控制单元和所述主中央控制单元分别包括两个DB-9MVB接口。
进一步，所述第一中央控制单元和所述第二中央控制单元分别包括两个调试串口。
本实施用新型提供的中央控制装置适用于列车网络控制系统，该中央控制装置包括两个中央控制单元，其中一个为主中央控制单元，实现对列车的控制功能，另外一个为从中央控制单元，用于检测主中央控制单元是否出现故障。在检测到主中央控制单元出现故障时，从中央控制单元切换为主中央控制单元，接替出现故障的中央控制单元作为主中央控制单元，切换过程短，不会对列车控制产生影响，从而避免了中央控制单元出现故障时无法对列车进行控制的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本实用新型提供的列车网络控制系统中的中央控制装置实施例结构示意图；
图2为本实用新型提供的一种中央控制单元内部功能框图；
图3为本实用新型提供的一种中央控制单元中电源系统功能框图；
图4为本实用新型提供的一种中央控制单元面板示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
图1本实用新型提供的列车网络控制系统中的中央控制装置实施例结构示意图。如图1所示，本实施用新型提供的中央控制装置适用于列车网络控制系统，包括：第一中央控制单元11和第二中央控制单元12；所述第一中央控制单元11和所述第二中央控制单元12通过MVB总线连接。第一中央控制单元11中包括主配置文件和从配置文件，同样，第二中央控制单元中也包括主配置文件和从配置文件。
所述第一中央控制单元11，用于在非故障状态根据加载的主配置文件对列车进行控制。
第一中央控制单元11启动时加载主配置文件成为主中央控制单元，通过主配置文件对列车进行控制。其中，主中央控制单元包括应用级过程数据源端口和宿端口。初始时，根据采样的背板信号值或者设定值，来确定哪个中央控制单元在初始时为主中央控制单元。
第二中央控制单元12，用于根据加载的从配置文件和所述第一中央控制单元11发送的生命信号检测所述第一中央控制单元11是否故障；在检测到所述第一中央控制单元故障时，加载主配置文件后切换为主中央控制单元，对所述列车进行控制。
第二中央控制单元12启动时加载从配置文件成为从中央控制单元。其中，从中央控制单元的所有应用级源端口均为宿端口。第一中央控制单元11通过MVB端口向第二中央控制单元定期发送生命信号。第二中央控制单元12根据加载的从配置文件和第一中央控制单元11发送的生命信号检测所述第一中央控制单元11是否故障。具体地，第一中央控制单元11按周期向第二中央控制单元发送跟随时间递增或递减的二进制序列，如果第二中央控制单元12在当前周期内没有接收到第一中央控制单元应该发送的二进制序列，则确定第一中央控制单元11出现故障。例如，第一中央控制单元11在第一个周期应该向第二中央控制单元12发送0000序列，在第二个周期应该向第二中央控制单元12发送0001序列，在第三个周期应该向第二中央控制单元12发送0011序列，如果第二中央控制单元12在第三个周期没有接收到第二中央控制单元12发送的序列，或者接收到的序列不是0011序列，则确定第一中央控制单元11出现故障。
第二中央控制单元12检测到第一中央控制单元11出现故障时，从本地加载主配置文件切换为主中央控制单元，接替出现故障的第一中央控制单元对列车进行控制，从而可避免第一中央控制单元出现故障时，无法对列车进行控制的问题。由从中央控制单元切换到主中央控制单元所花费的时间为检测出主中央控制单元出现故障的时间加上重新加载配置文件的时间，整个过程只需要100毫秒。
本实施用新型提供的中央控制装置适用于列车网络控制系统，该中央控制装置包括两个中央控制单元，其中一个为主中央控制单元，实现对列车的控制功能，另外一个为从中央控制单元，用于检测主中央控制单元是否出现故障。在检测到主中央控制单元出现故障时，从中央控制单元切换为主中央控制单元，接替出现故障的中央控制单元作为主中央控制单元，切换过程短，不会对列车控制产生影响，从而避免了中央控制单元出现故障时无法对列车进行控制的问题。
实施例二
在实施例一的基础上，为使出现故障的第一中央控制单元的恢复工作状态时，切换为从中央控制单元，对当前作为主中央控制单元的第二中央控制单元工作状态进行检测，第一中央控制单元11和第二中央控制单元12还具有以下技术特征：
第二中央控制单元12，还用于在检测到所述第一中央控制单元11故障时，向所述第一中央控制单元11发送切换命令，使发生故障的所述第一中央控制单元11切换为从中央控制单元。该切换命令一直发送，直至接收到第一中央控制单元11发送的故障恢复信号为止。
所述第一中央控制单元11，还用于从故障状态恢复正常状态时，根据接收到的所述切换命令加载从配置文件后切换为从中央控制单元，并向所述第一中央控制单元发送故障恢复信号。
通过上述技术特征，第一中央控制单元检测到的第二中央控制单元出现故障时，第一中央控制单元可重新切换为主中央控制单元，接替第二中央控制单元对列车控制。例如，中央控制装置包括的两个中央控制单元分别是A和B，A在启动时为主中央控制单元，而B在启动时为从中央控制单元，B检测到A出现故障时，B切换为主中央控制单元。A恢复工作状态后，作为从中央控制单元检测B是否出现故障，如果B出现故障，A再切换为主中央控制单元。
实施例三
在以上实施例的基础上，为了使作为主中央控制单元的第一中央控制单元及时检测到从中央控制单元的工作状态，本实施例中，第一中央控制单元11，还用于根据所述第二中央控制单元12发送的生命信号检测所述第二中央控制单元是否故障，在检测到所述第二中央控制单元12故障时发出报警信号。从而可及时维修或更换第二中央控制单元。
实施例四
在以上实施例的基础上，为避免从中央控制单元对主中央控制单元的影响，可将从中央控制单元的所有应用级过程源端口均设置为宿端口，避免两个中央控制单元同时向其它部件发送控制命令。例如，A为主中央控制单元，B为从中央控制单元，A包括两个应用级过程数据源端口和两个宿端口，而B有四个宿端口，而没有源端口。
实施例五
图2为本实用新型提供的一种中央控制单元内部功能框图，图3为本实用新型提供的一种中央控制单元中电源系统功能框图，图4为本实用新型提供的一种中央控制单元面板示意图。
CCU基础功能如下：双路DC/DC冗余电源、2个多功能车辆总线(MVB)接口、1个Ethernet 10 Base-T/100 Base-Tx以太网口、1个USB 1.1/2.0、2个RS-232只用于调试、500Mhz处理器、256Mbyte RAM.和2048Mbyte Flashmemory。另外，还包括本地系统复位开关和远程系统复位信号输入。其中，CCU提供1个系统复位开关，用于系统出现死机时进行系统硬复位。按下开关后，系统就可以自动进行硬复位。CCU支持远程系统复位开关信号的输入，该信号为110V DC信号，用于响应列车上的司机台复位按钮发出的复位信号，当复位信号大于72V DC、持续时间大于0.5秒时，系统会自动重新上电复位。
如图2所示，CCU包括CPU Broad，Base Broad，JTAG和双冗余DC电源。其中，CPU Broad包括DDR RAM、Processor、Bridge、MVB Broad、Ethernet、IO Control和Flash。Base Broad包括Ethernet接口、MVB接口和Service SerialPort接口。具体地，CCU提供2个专用于调试的串口Service Serial Port，该串口可以用于连接终端设备或PC机，用于系统软件调试。CCU提供2个DB-9MVB接口，CCU提供DB-9F和DB-9M两种接口模式。MVB线缆必须使用屏蔽线缆。CCU提供1个10Base-T/100Base-Tx Ethernet接口，接口采用M12接插件。网络接口可以用于和机车通讯网络进行通信。与网口相连接的网线也必须具有M12插头，推荐使用屏蔽网线。每个CCU使得网络接口均具有不同的MAC地址，这个地址可以根据客户需要在出厂时进行烧录。
CCU提供1个USB 1.1/2.0接口，接口采用USB TYPE-A接插件。CCU提供1个16位地址设定开关，可以设定设备地址。
CCU支持双路DC电源输入，两路电源可以为独立或非独立电源，电源模块满足EN50155中“电源瞬断10ms时，需保持系统工作”的测试规范。电源系统功能框图如图3所示。
如图2所示的功能框图和如图4所示的面板图，X1为以太网接口，X2和X3为串口，X4和X5为MVB接口，PWR1和PWR2电源接口。另外，如表1所示，CCU还提供有7个指示灯。
表1为CCU的7个指示灯定义表
本实用新型提供一种具有热备冗余功能的中央控制装置，两个CCU可以实现热备冗余功能；即在一条MVB总线上设置两个CCU，正常运行时，一个为主CCU，另一个为从CCU，当主CCU发生故障时，从CCU自动接替主CCU的工作，切换的过程只需要100毫秒，不会对列车控制产生任何影响。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.一种列车网络控制系统中的中央控制装置，其特征在于，包括：第一中央控制单元和第二中央控制单元；所述第一中央控制单元和所述第二中央控制单元通过MVB总线连接；
所述第一中央控制单元，用于在非故障状态根据加载的主配置文件对列车进行控制；
所述第二中央控制单元，用于根据加载的从配置文件和所述第一中央控制单元发送的生命信号检测所述第一中央控制单元是否故障；在检测到所述第一中央控制单元故障时，加载主配置文件后切换为主中央控制单元，对所述列车进行控制。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述从中央控制单元的所有应用级源端口均为宿端口。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一中央控制单元和所述第二中央控制单元分别包括两个DB-9MVB接口。
4.根据权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述第一中央控制单元和所述第二中央控制单元分别包括两个调试串口。
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| CN105959193A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-09-21 | 中车大连电力牵引研发中心有限公司 | 列车控制方法和系统 |
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