CN205829660U - Can网络连接结构、列车控制系统及轨道列车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种CAN网络连接结构、列车控制系统及轨道列车，CAN网络连接结构包括：第一CAN线路和第二CAN线路，第一CAN线路的一端连接有用于获取第一CAN线路工作状态信息的第一收发器，另一端与第一连接器和第二连接器相连接，第二CAN线路的一端连接有用于获取第二CAN线路工作状态信息的第二收发器，另一端与第一连接器和第二连接器相连接，第一收发器和第二收发器并联连接有用于控制CAN网络运行的控制器。本实用新型提供的CAN网络连接结构、列车控制系统及轨道列车，克服了现有技术中存在的如果CAN收发器、CAN线或者引脚接点发生故障，会极大地影响列车的正常运行，并且降低了列车运行的安全性和稳定性的问题，保证了CAN网络使用的稳定可靠性。

Description

CAN网络连接结构、列车控制系统及轨道列车

技术领域

本实用新型涉及一种CAN网络连接结构、列车控制系统及轨道列车，属于轨道列车控制技术领域。

背景技术

既2012年IEC61375 3-3标准推出以来，CAN open应用协议在轨道交通行业应用迅速发展，由于CAN open应用协议具有以下优势：物理层非常稳定；数据链路层可靠，因为相比其他所有总线，只有CAN可以做到达到汉明间距(Hamming Distance)为6，能够检测报文里多达5个随机引入的位错误及15位突发性错误；灵活，兼容性高；可互操作性高；价格低(对于设备生产商来说)；CAN产品尺寸小，节省空间；支持冗余备用，因此，CAN open应用协议的使用会越来越广泛。

现有技术中，基于IEC61375 3-3标准，CAN总线连接结构包括：第一连接器和第二连接器，第一连接器的CAN低引脚、CAN接地引脚以及CAN高引脚与一CAN线路相连接，第二连接器的CAN低引脚、CAN接地引脚以及CAN高引脚与同一CAN线路相连接，该CAN线路通过第一连接器和第二连接器之后连接有收发器，该收发器还连接有总线控制器。

然而，在实施本技术方案的过程中，发明人发现现有技术存在以下缺陷：现有技术中的CAN线路不具有总线冗余结构，如果CAN收发器、CAN线或者引脚接点发生故障，列车网络控制系统功能将受到很大影响，此时，列车只能切除CAN网络控制，而采用由完全硬线控制的降级模式运行，甚至无法运行，进而极大地影响了列车的正常运行，并且降低了列车运行的安全性和稳定性。

实用新型内容

本实用新型提供一种CAN网络连接结构、列车控制系统及轨道列车，用于解决现有技术中存在的如果CAN收发器、CAN线或者引脚接点发生故障，会极大地影响列车的正常运行，并且降低了列车运行的安全性和稳定性的问题。

本实用新型的一方面是为了提供一种CAN网络连接结构，包括：第一CAN线路和第二CAN线路，所述第一CAN线路的一端连接有用于获取所述第一CAN线路工作状态信息的第一收发器，另一端与第一连接器和第二连接器相连接，所述第二CAN线路的一端连接有用于获取所述第二CAN线路工作状态信息的第二收发器，另一端与所述第一连接器和所述第二连接器相连接，所述第一收发器和第二收发器并联连接有用于控制CAN网络运行的控制器。

如上所述的CAN网络连接结构，所述第一CAN线路包括第一CAN低线路、第一CAN接地线路和第一CAN高线路，所述第一CAN低线路与所述第一连接器的第二引脚相连接，所述第一CAN接地线路与所述第一连接器的第三引脚相连接，所述第一CAN高线路与所述第一连接器的第七引脚相连接。

如上所述的CAN网络连接结构，所述第一CAN低线路还与所述第二连接器的第二引脚相连接，所述第一CAN接地线路还与所述第二连接器的第三引脚相连接，所述第一CAN高线路还与所述第二连接器的第七引脚相连接。

如上所述的CAN网络连接结构，所述第二CAN线路包括第二CAN低线路、第二CAN接地线路和第二CAN高线路，所述第二CAN低线路与所述第一连接器的第一引脚相连接，所述第一CAN接地线路与所述第一连接器的第四引脚相连接，所述第一CAN高线路与所述第一连接器的第八引脚相连接。

如上所述的CAN网络连接结构，所述第二CAN低线路还与所述第二连接器的第一引脚相连接，所述第一CAN接地线路还与所述第二连接器的第四引脚相连接，所述第一CAN高线路还与所述第二连接器的第八引脚相连接。

如上所述的CAN网络连接结构，所述控制器包括：

分析处理模块，用于对所述第一CAN线路的工作状态信息或第二CAN线路的工作状态信息进行分析判断，判断所述第一CAN线路或第二CAN线路的工作状态是否正常；

切换模块，用于在确认所述第一CAN线路工作在故障状态时，则切换至所述第二CAN线路；或者，在确认所述第二CAN线路工作在故障状态时，则切换至所述第一CAN线路。

如上所述的CAN网络连接结构，所述控制器还包括：

数据转移模块，用于在确认所述第一CAN线路的负载率超过预设阈值时，则将所述第一CAN线路中的部分处理数据切换至所述第二CAN线路中；或者，在确认所述第二CAN线路的负载率超过预设阈值时，则将所述第二CAN线路中的部分处理数据切换至所述第一CAN线路中。

本实用新型的又一方面是为了提供一种列车控制系统，包括上述的CAN网络连接结构。

本实用新型的另一方面是为了提供一种轨道列车，包括上述的列车控制系统。

本实用新型提供的CAN网络连接结构、列车控制系统及轨道列车，通过设置的第一CAN线路和第二CAN线路，在CAN网络中形成了两条相互独立的CAN工作链路，进而使得当其中一条CAN线路工作异常时，控制器可以控制启动另外一条CAN线路，有效地提高了CAN网络运行的稳定可靠性，同时克服了现有技术中存在的如果CAN收发器、CAN线或者引脚接点发生故障，会极大地影响列车的正常运行，并且降低了列车运行的安全性和稳定性的问题，保证了CAN网络使用的稳定可靠性，有利于市场的推广与应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例所给出的一种CAN网络连接结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所给出的控制器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所给出的具体应用时的CAN网络连接结构的结构示意图。

图中：

1、第一CAN线路； 11、第一CAN低线路；

12、第一CAN接地线路； 13、第一CAN高线路；

2、第二CAN线路； 21、第二CAN低线路；

22、第二CAN接地线路； 23、第二CAN高线路；

3、第一连接器； 4、第二连接器；

5、第一收发器； 6、第二收发器；

7、控制器； 71、分析处理模块；

72、切换模块； 73、数据转移模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型中，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语均应广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例所给出的一种CAN网络连接结构的结构示意图；参考附图1可知，本实施例提供了一种CAN网络连接结构，该CAN网络连接结构可以应用于列车控制系统中，可以有效地保证CAN网络使用的稳定可靠性，具体的，该CAN网络连接结构包括：第一CAN线路1和第二CAN线路2，第一CAN线路1的一端连接有用于获取第一CAN线路1工作状态信息的第一收发器5，另一端与第一连接器3和第二连接器4相连接，第二CAN线路2的一端连接有用于获取第二CAN线路2工作状态信息的第二收发器6，另一端与第一连接器3和第二连接器4相连接，第一收发器5和第二收发器6并联连接有用于控制CAN网络运行的控制器7。

其中，第一CAN线路1和第二CAN线路2可以属于同一个CAN电缆中，用于在其中一条CAN线路发生工作故障时，可以切换至另一条CAN线路进行工作，以保证CAN电缆使用的稳定可靠性，具体的，由于第一CAN线路1与第一收发器5相连接，第二CAN线路2与第二收发器6相连接，而第一收发器5和第二收发器6并联连接有控制器7，进而形成了两条工作电路，即一条链路由控制器7、第一收发器5以及第一CAN线路1所构成，另一条链路由控制器7、第二收发器6和第二CAN线路2所构成，两条回路之间的CAN线路相互独立工作，进而实现了，当控制器7获知CAN网络中存在其中一条链路工作发生故障时，可以控制切换另一条链路启动工作，进而保证了CAN网络的正常运行效果，其中，可以理解的是，第一CAN线路1和第二CAN线路2互为备用总线，当其中一条CAN线路出现故障时，可以立刻启动另外一条CAN线路，进而有效地保证了CAN网络运行的稳定可靠性。

本实施例提供的CAN网络连接结构，通过设置的第一CAN线路1和第二CAN线路2，在CAN网络中形成了两条相互独立的CAN工作链路，进而使得当其中一条CAN线路工作异常时，控制器7可以控制启动另外一条CAN线路，有效地提高了CAN网络运行的稳定可靠性，同时克服了现有技术中存在的如果CAN收发器、CAN线或者引脚接点发生故障，会极大地影响列车的正常运行，并且降低了列车运行的安全性和稳定性的问题，保证了CAN网络使用的稳定可靠性，有利于市场的推广与应用。

在上述实施例的基础上，继续参考附图1可知，本实施例对于第一CAN线路1与第一连接器3的具体连接方式不做限定，本领域技术人员可以根据具体的设计需求进行设置，其中，较为优选的，将第一CAN线路1设置为包括第一CAN低线路11、第一CAN接地线路12和第一CAN高线路13，第一CAN低线路11与第一连接器3的第二引脚相连接，第一CAN接地线路12与第一连接器3的第三引脚相连接，第一CAN高线路13与第一连接器3的第七引脚相连接。

其中，由于CAN线路一般会包括高电平线路、低电平线路和接地线路，而与CAN-bus总线相连接的连接器一般会包括两排接口，其中，第一排接口数量为四个，第二排接口数量为5个，为了方便描述，将第二排中由左向右方向，将接口依次设置为第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚和第五引脚，相类似的，将第一排中由左向右方向，将接口依次设置为第六引脚至第九引脚，其中，上述九个引脚的定义和功能作用可以根据具体的设计需求而进行改变，而本申请中为了满足同时设置有第一CAN线路1和第二CAN线路2的连接需求，将第一引脚至第九引脚的功能作用依次设置为用于连接：第二CAN低线路21、第一CAN低线路11、第一CAN接地线路12、第二CAN接地线路22、可选CAN屏蔽线路、可选接地线路、第一CAN高线路13、第二CAN高线路23、可选CAN外部正电源线路，具体可参考如下表格：

针脚	针脚定义	说明
			1	CAN_L_B	第二CAN低线路
2	CAN_L_A	第一CAN低线路
			3	CAN_GND_A	第一CAN接地线路
4	CAN_GND_B	第二CAN接地线路
			5	(CAN_SHLD)	可选CAN屏蔽线路
6	(GND)	可选接地线路
			7	CAN_H_A	第一CAN高线路
8	CAN_H_B	第二CAN高线路
			9	(CAN_V+)	可选CAN外部正电源线路

在上述实施例的基础上，继续参考附图1可知，如上述实施例相类似的是，本实施例对于第一CAN线路1与第二连接器4的具体连接方式不做限定，其中，第二连接器4与第一连接器3的引脚分布以及引脚的功能作用相同，具体可参考上述陈述内容，因此，较为优选的，可以将第一CAN线路1设置为：第一CAN低线路11还与第二连接器4的第二引脚相连接，第一CAN接地线路12还与第二连接器4的第三引脚相连接，第一CAN高线路13还与第二连接器4的第七引脚相连接。

在上述实施例的基础上，继续参考附图1可知，本实施例中第二CAN线路2与第一连接器3和第二连接器4的具体连接方式与上述第一CAN线路1与第一连接器3和第二连接器4的具体连接方式相类似，具体的，第二CAN线路2包括第二CAN低线路21、第二CAN接地线路22和第二CAN高线路23，第二CAN低线路21与第一连接器3的第一引脚相连接，第一CAN接地线路12与第一连接器3的第四引脚相连接，第一CAN高线路13与第一连接器3的第八引脚相连接。

第二CAN低线路21还与第二连接器4的第一引脚相连接，第一CAN接地线路12还与第二连接器4的第四引脚相连接，第一CAN高线路13还与第二连接器4的第八引脚相连接。

通过将第一CAN线路1与第一连接器3和第二连接器4以及第二CAN线路2与第一连接器3和第二连接器4设置为上述连接方式，可以有效地保证了第一连接器3同时与第一CAN线路1和第二CAN线路2进行连接的精确度、第二连接器4同时与第一CAN线路1和第二CAN线路2进行连接的精确度，并且方便操作人员对CAN线路连接结构进行检查与更换操作，有效地提高了该CAN网络连接结构的实用性，进一步提高了CAN网络运行的稳定可靠性。

图2为本实用新型实施例所给出的控制器7的结构示意图；在上述实施例的基础上，继续参考附图1-2可知，本实施例对于控制器7的具体结构不做限定，本领域技术人员可以根据其实现的功能作用对其进行任意设置，其中，较为优选的，将控制器7设置为包括：

分析处理模块71，用于对第一CAN线路1的工作状态信息或第二CAN线路2的工作状态信息进行分析判断，判断第一CAN线路1或第二CAN线路2的工作状态是否正常；

切换模块72，用于在确认第一CAN线路1工作在故障状态时，则切换至第二CAN线路2；或者，在确认第二CAN线路2工作在故障状态时，则切换至第一CAN线路1。

其中，对于分析处理模块71和切换模块72的具体结构不做限定，本领域技术人员可以根据其实现的功能作用对其进行任意设置，在此不再赘述；另外，第一CAN线路1的工作状态信息和第二CAN线路2的工作状态信息均可以包括：总线接通信息和总线负载率信息等等，其中，分析处理模块71可以根据上述信息确定CAN总线工作状态是否正常，具体的，例如，可以根据总线接通信息确认第一CAN线路1或者第二CAN线路2是否接通，若没有接通，则确认第一CAN线路1或者第二CAN线路2接通故障，进而可以采取预设的处理策略进行处理，例如，通过切换模块72，切换另一个CAN线路启动，以保证CAN网络连接结构的正常运行。

并且还可以根据总线负载率信息判断总线上数据处理的压力情况，若第一CAN线路1的数据处理压力较大，可以向第二CAN线路2分配一部分数据，以减缓第一CAN线路1的数据压力等等，具体的，可以将控制器7设置为还包括：

数据转移模块73，用于在确认第一CAN线路1的负载率超过预设阈值时，则将第一CAN线路1中的部分处理数据切换至第二CAN线路2中；或者，在确认第二CAN线路2的负载率超过预设阈值时，则将第二CAN线路2中的部分处理数据切换至第一CAN线路1中。

对于数据转移模块73的具体结构不做限定，本领域技术人员可以根据其实现的功能作用对其进行任意设置，另外，预设阈值为用户根据经验预先设置的，当CAN线路上的负载率超过该预设阈值时，则说明该CAN线路上的数据处理压力过高，无法保证CAN线路的数据处理速率，因此，为了减缓CAN线路的数据处理压力，则可以将该CAN线路上的部分处理数据切换至另一个CAN线路上，需要说明的，部分处理数据为当前CAN线路上数据中随机调取的，而对于其相对与当前CAN线路上数据的多少也是随机的，例如，可以调取当前CAN线路上数据中的1/2、1/3或者1/4的处理数据，并将该处理数据发送至另外一个CAN线路，以使该部分数据通过切换后的CAN线路进行处理，这样对处理数据进行了有效分配，减缓了CAN线路中的数据处理压力，保证了数据处理效率，进而提高了该CAN网络连接结构运行的稳定性和可靠性，有利于市场的推广与应用。

本技术方案的另一方面，提供了一种列车控制系统，该控制系统包括上述的CAN网络连接结构。

通过设置的CAN网络连接结构，有效地保证了CAN网络连接结构运行的稳定可靠性，进而提高了该列车控制系统使用的稳定可靠性，有效地保证了对列车控制的效果。

本技术方案的又一方面，提供了一种轨道列车，该轨道列车包括上述的列车控制系统。

通过设置的列车控制系统，有效地保证了轨道列车运行的安全可靠性，进而保证了驾乘人员的人身安全，有利于市场的推广与应用。

具体应用时，参考附图3可知，本技术方案提供的CAN网络连接结构可以应用于列车控制系统中，而列车控制系统可以分别连接有牵引控制单元TCU、制动控制单元BCU、车门控制单元EDCU、空调控制单元HVAC、乘客信息系统控制单元PIS、火警系统控制单元FAS等等，以实现上述牵引控制、制动控制、车门控制、空调控制、乘客信息系统控制以及火警系统控制等等功能；并且，通过控制器7实时监控第一CAN线路1和第二CAN线路2的工作状态，通常情况下，可以设置为使用第一CAN线路1进行数据传输，当数据量较大(如负载率达到50％)时，可自动分流，将一部分数据切换至第二CAN线路2；当任意线路故障时也可切换至另一条线路，保证列车控制网络正常运行。

通常情况下，将CAN总线配置为正常情况下仅用一条线路(可以为第一CAN线路1)传输数据：

当在某时间段内，该条CAN线路的负载率过大时，可以将部分数据切换至另一条线路传输，来有效降低总线负载率；当该条CAN线路发生故障时，可切换至另一条线，进而不影响列车网络控制系统运行。

其中，对于CAN网络中的第一CAN线路1和第二CAN线路2，可以分别设置不同波特率，分别连接实时性要求高的CAN设备和实时性要求相对较低的CAN设备，进而可以保证或提高关键设备的实时性。

本技术方案提供的CAN网络连接结构，增加总线冗余，提高列车控制系统的可靠性；通过本技术方案提供的CAN连接方式，可将总线通信数据合理分配到两条CAN线路上，有利于降低网络负载率，提高了数据传输的实时性，同时增强了列车控制系统的鲁棒性，有利于市场的推广与应用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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 (9)

1.一种CAN网络连接结构，其特征在于，包括：第一CAN线路和第二CAN线路，所述第一CAN线路的一端连接有用于获取所述第一CAN线路工作状态信息的第一收发器，另一端与第一连接器和第二连接器相连接，所述第二CAN线路的一端连接有用于获取所述第二CAN线路工作状态信息的第二收发器，另一端与所述第一连接器和所述第二连接器相连接，所述第一收发器和第二收发器并联连接有用于控制CAN网络运行的控制器。

2.根据权利要求1所述的CAN网络连接结构，其特征在于，所述第一CAN线路包括第一CAN低线路、第一CAN接地线路和第一CAN高线路，所述第一CAN低线路与所述第一连接器的第二引脚相连接，所述第一CAN接地线路与所述第一连接器的第三引脚相连接，所述第一CAN高线路与所述第一连接器的第七引脚相连接。

3.根据权利要求2所述的CAN网络连接结构，其特征在于，所述第一CAN低线路还与所述第二连接器的第二引脚相连接，所述第一CAN接地线路还与所述第二连接器的第三引脚相连接，所述第一CAN高线路还与所述第二连接器的第七引脚相连接。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的CAN网络连接结构，其特征在于，所述第二CAN线路包括第二CAN低线路、第二CAN接地线路和第二CAN高线路，所述第二CAN低线路与所述第一连接器的第一引脚相连接，所述第一CAN接地线路与所述第一连接器的第四引脚相连接，所述第一CAN高线路与所述第一连接器的第八引脚相连接。

5.根据权利要求4所述的CAN网络连接结构，其特征在于，所述第二CAN低线路还与所述第二连接器的第一引脚相连接，所述第一CAN接地线路还与所述第二连接器的第四引脚相连接，所述第一CAN高线路还与所述第二连接器的第八引脚相连接。

6.根据权利要求1所述的CAN网络连接结构，其特征在于，所述控制器包括：

分析处理模块，用于对所述第一CAN线路的工作状态信息或第二CAN线路的工作状态信息进行分析判断，判断所述第一CAN线路或第二CAN线路的工作状态是否正常；

切换模块，用于在确认所述第一CAN线路工作在故障状态时，则切换至所述第二CAN线路；或者，在确认所述第二CAN线路工作在故障状态时，则切换至所述第一CAN线路。

7.根据权利要求6所述的CAN网络连接结构，其特征在于，所述控制器还包括：

数据转移模块，用于在确认所述第一CAN线路的负载率超过预设阈值时，则将所述第一CAN线路中的部分处理数据切换至所述第二CAN线路中；或者，在确认所述第二CAN线路的负载率超过预设阈值时，则将所述第二CAN线路中的部分处理数据切换至所述第一CAN线路中。

8.一种列车控制系统，其特征在于，包括权利要求1-7中任意一项所述的CAN网络连接结构。

9.一种轨道列车，其特征在于，包括权利要求8所述的列车控制系统。