CN206374741U - 列车网络控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种列车网络控制系统，其中，该系统包括中央控制单元、以太网通信模块和各个车厢的网络控制子系统，网络控制子系统包括远程输入输出模块RIOM；其中，RIOM通过以太网通信模块与中央控制单元连接，并通过以太网络与中央控制单元进行数据通信；RIOM通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，并通过CAN总线与控制设备进行数据通信。本实用新型实施例的列车网络控制系统，使得各个车厢内通过CAN总线方式进行通信，各个车厢之间采用以太网络进行通信，从而可提升车厢之间的数据传输效率，进而可提高系统的安全性。

Description

列车网络控制系统

技术领域

本实用新型涉及列车控制技术领域，尤其涉及一种列车网络控制系统。

背景技术

列车网络控制系统(Train Control And Monitor System；TCMS)应用于包括机车、地铁、轻轨、动车组等列车中，属于列车的核心子系统，是协调各个车载设备协同工作的基础平台。

目前，在轨道交通技术中，通常采用CAN总线连接各个车厢，列车网络控制系统通过纯CAN网对与各个车厢之间进行数据通信，并对各个车厢进行管理。通过CAN总线连接各个车厢的方式在CAN线长度较小时，可以满足CAN网的需求，然而，相关的各个车厢与车厢内均采用CAN方式通信的方式至少存在以下问题：(1)通信随着轨道车辆的增加，CAN线长度的加长，CAN传输车厢数据所需要的时间较长，无法满足轨道交通车厢数据传输的需求；(2)CAN网在同一个网络中的网络中的节点数量为32个，无法满足系统的扩展需求；(3)CAN网络的传输距离有限，不能满足长距离输出的需求；(4)CAN网络不尅实现远程信息共享，需要工程师现场进行排查；(5)CAN网络不能直接与上位机连接，需要通过特定的解码工具进行转换，系统所需要成本相对较高。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种列车网络控制系统，该系统通过各个车厢内通过CAN总线方式进行通信，各个车厢之间采用以太网络进行通信，从而可提升车厢之间的数据传输效率，进而可提高系统的安全性。

本实用新型的第二个目的在于提出一种列车网络控制系统。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面实施例的列车网络控制系统，所述系统包括中央控制单元、以太网通信模块和各个车厢的网络控制子系统，所述网络控制子系统包括远程输入输出模块RIOM；其中，所述RIOM通过所述以太网通信模块与所述中央控制单元连接，并通过以太网络与所述中央控制单元进行数据通信；所述RIOM通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，并通过CAN总线与所述控制设备进行数据通信。

本实用新型实施例的列车网络控制系统，RIOM通过以太网通信模块与中央控制单元连接，并通过以太网络与中央控制单元进行数据通信，以及RIOM通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，并通过CAN总线与控制设备进行数据通信，由此，使得各个车厢内通过CAN总线方式进行通信，各个车厢之间采用以太网络进行通信，从而可提升车厢之间的数据传输效率，进而可提高系统的安全性。

在本实用新型的实施例中，所述系统还包括人机接口HMI，其中，所述人机接口HMI，通过所述以太网通信模块与所述中央控制单元连接，用于显示所述中央控制单元所获取的列车的运行数据。

在本实用新型的实施例中，所述中央控制单元通过所述以太网通信模块与列车上的列车自动控制系统ATC连接。

在本实用新型的实施例中，所述RIOM包括协议转换单元，其中，所述协议转换单元，通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，用于将所述RIOM所获取的以太网数据转换为CAN数据，并将所述CAN数据通过CAN总线发送给对应的控制设备，或者，将对应控制设备发送的CAN数据转换为以太网数据。

在本实用新型的实施例中，各个车厢的所述RIOM之间通过以太网通信模块连接，组成环形网络结构。

在本实用新型的实施例中，所述RIOM提供两路CAN总线，所述RIOM通过第一路CAN总线与本车厢的牵引控制单元相连，所述RIOM通过第二路CAN总线与本车厢的舒适单元相连。

在本实用新型的实施例中，所述中央控制单元和各个车厢的网络控制子系统之间设有硬线连接。

为了实现上述目的，本实用新型第二方面实施例的列车网络控制系统，所述系统包括主系统和冗余系统，所述主系统和所述冗余系统配置相同且互为冗余，所述主系统包括中央控制单元、以太网通信模块和各个车厢的网络控制子系统，所述网络控制子系统包括远程输入输出模块RIOM；其中，所述RIOM通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，并通过CAN总线与所述控制设备进行数据通信；所述RIOM通过CAN总线与所述网络控制子系统中的其他控制设备相连，并通过CAN总线与所述其他控制设备进行数据通信；所述主系统与所述冗余系统的以太网通信模块通过以太网连接。

本实用新型实施例的轮询仲裁的装置，RIOM通过以太网通信模块与中央控制单元连接，并通过以太网络与中央控制单元进行数据通信，以及RIOM通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，并通过CAN总线与控制设备进行数据通信，并且该系统通过设置配置相同的主系统和冗余系统，在提升车厢之间的数据传输效率的同时，可提高系统的安全性。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是根据本实用新型一个实施例的列车网络控制系统的结构示意图；

图2是根据本实用新型另一个实施例的列车网络控制系统的结构示意图；

图3是根据本实用新型又一个实施例的列车网络控制系统的结构示意图；

图4是根据本实用新型一个具体实施例的列车网络控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例的列车网络控制系统。

图1是根据本实用新型一个实施例的列车网络控制系统的结构示意图。

如图1所示，本实用新型实施例的列车网络控制系统，该系统包括中央控制单元CCU(Central Control Unit)110、以太网通信模块120和各个车厢的网络控制子系统130，网络控制子系统包括远程输入输出模块RIOM(Remote Input/Output Module)131，其中：

RIOM131通过以太网通信模块120与中央控制单元连接，并通过以太网络与中央控制单元110进行数据通信。

在本实用新型中，中央控制单元110用于整车控制，主要功能可分为系统控制和监视、故障诊断等。具体功能主要是实现对牵引、制动、车门、司机室信号、辅助电源及其他系统的控制等。

其中，需要理解的是，该实施例的中央控制单元110执行与现有技术相同的功能，此处不再详细赘述。

RIOM131通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，并通过CAN总线与其他控制设备进行数据通信。

其中，本车厢的控制设备为多个，本车厢的控制设备可以包括但不限头灯、空调、室内灯、门控设备、室外灯、辅助电源、漏电保护设备等。

在本实用新型的一些实施例中，为了方便查看列车所有的运行数据，如图2所示，该系统还包括人机接口HMI(Human Machine Interface)140，其中，

人机接口140，通过以太网通信模块120与中央控制单元110连接，用于显示中央控制单元110所获取的列车的运行数据。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，所述中央控制单元110通过所述以太网通信模块120与列车上的列车自动控制系统150ATC(Automatic Train Control)连接，

列车自动控制系统ATC150用于根据中央控制单元110的控制指令对列车进行控制。

其中，列车自动控制系统ATC150包括三个子系统，分别为列车自动防护系统ATP(Automatic Train Protection)、列车自动运行系统ATO(Automatic Train Operation)和列车自动监控系统ATS(Automatic Train Supervision)。

在本实用新型的实施例中，如图2所示，RIOM131包括协议转换单元1311，其中，

协议转换单元1311通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，用于将RIOM131所获取的以太网数据转换为CAN数据，并将CAN数据通过CAN总线发送给对应的控制设备，或者，将对应控制设备发送的CAN数据转换为以太网数据。

在本实用新型中，中央控制单元110采用以太网网络与各个车厢的网络控制子系统130进行通信，具体地，中央控制单元110接收RIOM131通过以太网发送的参数信息，并对其参数信息进行处理，以生成对应的控制信息。然后，通过以太网通信模块120将对应的控制信息发送至RIOM131，RIOM131中的协议转换单元1311将对应的控制信息进行协议转换，以生成与控制信息对应的CAN报文，并将对应的CAN报文输入到本车厢内部的CAN网络内部。

其中，需要说明的是，中央控制单元110可通过RIOM131的IP地址来实现对车厢位置的定位，以实现对每个车厢的控制。其中，RIOM131的IP地址包含在以太网报文中。

在本实用新型的实施中，为了提高系统的可靠性，减少单节点失效对整车网络的影响，各个车厢的RIOM131之间通过以太网通信模块120连接，组成环形网络结构。

在本实用新型的实施例中，RIOM131提供两路CAN总线，RIOM131通过第一路CAN总线与本车厢的牵引控制单元相连(图中未示出)，RIOM131通过第二路CAN总线与本车厢的舒适单元(图中未示出)相连。

在本实用新型的实施例中，为了提高系统的可靠性，中央控制单元110和各个车厢的网络控制子系统120之间设有硬线连接。

在本实用新型的实施中，对于涉及到安全的控制信号，中央控制单元110以硬线传输中的控制信号为主，以以太网络传输的控制信号为辅。

综上可以看出，该实施例中每个车厢中的控制设备通过CAN总线进行互相通信，各个车厢之间通过以太网网络相互通信，由此，该实施例的这种采用CAN网和以太网的通信方式，使得该实施例至少具有以下有益效果：(1)车厢之间数据传输采用以太网，以太网的传输距离较远(最远可达10km)，能够满足数据长距离传输的需求；(2)以太网对于网络中的节点数量没有限制，各个车厢之间采用以太网能够方便列车中子系统的扩展；(3)采用以太网进行车厢之间数据转发能够极大降低数据传输过程所需时间，在轨道交通控制牵引、制动等对于行车安全相关的信息传输方面，具有非常大的优势；(4)采用以太网可以自由定制车厢之间的数据传输的带宽，能够大大提升车厢之间的数据传输量；(5)采用以太网网络，易于与互联网进行连接，方便后台读取数据进行数据远程查看；(6)直接与上位机连接，有效降低成本。

根据本实用新型实施例的列车网络控制系统，RIOM通过以太网通信模块与中央控制单元连接，并通过以太网络与中央控制单元进行数据通信，以及RIOM通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，并通过CAN总线与控制设备进行数据通信，由此，使得各个车厢内通过CAN总线方式进行通信，各个车厢之间采用以太网络进行通信，从而可提升车厢之间的数据传输效率，进而可提高系统的安全性。

图3是根据本实用新型又一个实施例的列车网络控制系统的结构示意图。如图3所示，该列车网络控制系统可以包括主系统10和冗余系统20，主系统10和冗余系统20配置相同且互为冗余，主系统包括中央控制单元110、以太网通信模块120和各个车厢的网络控制子系统130，网络控制子系统130包括远程输入输出模块RIOM131，其中：

RIOM131通过以太网通信模块120与中央控制单元110连接，并通过以太网络与中央控制单元110进行数据通信。

RIOM131通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，并通过CAN总线与控制设备进行数据通信。

主系统与冗余系统的以太网通信模块通过以太网连接。

其中，需要理解的是，在主系统出现故障时，冗余系统将实现对整车的控制和管理。

其中，需要理解的是，冗余系统与各个车厢的网络控制子系统的连接方式与主系统与各个车厢的网络控制子系统的连接方式相同，此处不再赘述。

根据本实用新型实施例的列车网络控制系统，RIOM通过以太网通信模块与中央控制单元连接，并通过以太网络与中央控制单元进行数据通信，以及RIOM通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，并通过CAN总线与控制设备进行数据通信，并且该系统通过设置配置相同的主系统和冗余系统，在提升车厢之间的数据传输效率的同时，可提高系统的安全性。

图4是根据本实用新型一个具体实施例的列车网络控制系统的结构示意图，如图4所示，该列车网络控制系统包括主系统10和冗余系统20，主系统10和冗余系统20中均包括列中央控制单元110和人机接口140。

其中，RIOM131提供两路CAN总线，RIOM131通过第一路CAN总线与本车厢中的牵引控制单元TCU、机车制动控制单元BCU(Brake Control Unit)、漏电传感器、冷却系统和双向DC等设备相连，RIOM131通过第二路CAN总线与本车厢中的头灯、空调、室内灯、门控、室外灯和辅助电源等相连。

其中，需要理解的是，对于列车上的第一个车厢或者最后一个车厢，RIOM131通过第一路CAN总线与中央牵引控制单元TCC牵引控制单元TCU、机车制动控制单元BCU(BrakeControl Unit)、漏电传感器、冷却系统和双向DC等设备相连，RIOM131通过第二路CAN总线与本车厢中的头灯、空调、室内灯、门控、室外灯和辅助电源等相连。

其中，中央控制单元110、人机接口140和车自动控制系统ATC150之间通过以太网进行通信。

其中，图4中的中央牵引控制单元TCC和牵引控制单元TCU，两者相互通讯实现整车牵引控制。具体而言，TCC需要计算每节车所需的扭矩并转发到每节车厢，且TCU需要将自身的状态告知中央控制单元TCC，以实现TCC对TCU的控制。

列车自动控制系统ATC150通过以太网与中央控制单元CCU110连接。

其中，列车自动控制系统ATC150包括三个子系统，分别为列车自动防护系统ATP(Automatic Train Protection)、列车自动运行系统ATO(Automatic Train Operation)和列车自动监控系统ATS(Automatic Train Supervision)。

根据本实用新型实施例的列车网络控制系统，RIOM通过以太网通信模块与中央控制单元连接，并通过以太网络与中央控制单元进行数据通信，以及RIOM通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，并通过CAN总线与控制设备进行数据通信，由此，使得各个车厢内通过CAN总线方式进行通信，各个车厢之间采用以太网络进行通信，从而可提升车厢之间的数据传输效率，进而可提高系统的安全性。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种列车网络控制系统，其特征在于，所述系统包括中央控制单元、以太网通信模块和各个车厢的网络控制子系统，所述网络控制子系统包括远程输入输出模块RIOM；

其中，所述RIOM通过所述以太网通信模块与所述中央控制单元连接，并通过以太网络与所述中央控制单元进行数据通信；

所述RIOM通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，并通过CAN总线与所述控制设备进行数据通信。

2.如权利要求1所述的列车网络控制系统，其特征在于，所述系统还包括人机接口HMI，其中，

所述人机接口HMI，通过所述以太网通信模块与所述中央控制单元连接，用于显示所述中央控制单元所获取的列车的运行数据。

3.如权利要求1或2所述的列车网络控制系统，其特征在于，所述中央控制单元通过所述以太网通信模块与列车上的列车自动控制系统ATC连接。

4.如权利要求1所述的列车网络控制系统，其特征在于，所述RIOM包括协议转换单元，其中，

所述协议转换单元，通过CAN总线与所述本车厢中的控制设备相连，用于将所述RIOM所获取的以太网数据转换为CAN数据，并将所述CAN数据通过CAN总线发送给对应的控制设备，或者，将对应控制设备发送的CAN数据转换为以太网数据。

5.如权利要求1所述的列车网络控制系统，其特征在于，各个车厢的所述RIOM之间通过以太网通信模块连接，组成环形网络结构。

6.如权利要求1所述的列车网络控制系统，其特征在于，所述RIOM提供两路CAN总线，所述RIOM通过第一路CAN总线与本车厢的牵引控制单元相连，所述RIOM通过第二路CAN总线与本车厢的舒适单元相连。

7.如权利要求1所述的列车网络控制系统，其特征在于，所述中央控制单元和各个车厢的网络控制子系统之间设有硬线连接。

8.一种列车网络控制系统，其特征在于，所述系统包括主系统和冗余系统，所述主系统和所述冗余系统配置相同且互为冗余，所述主系统包括中央控制单元、以太网通信模块和各个车厢的网络控制子系统，所述网络控制子系统包括远程输入输出模块RIOM；

其中，所述RIOM通过所述以太网通信模块与所述中央控制单元连接，并通过以太网络与所述中央控制单元进行数据通信；

所述RIOM通过CAN总线与本车厢中的控制设备相连，并通过CAN总线与所述控制设备进行数据通信；

所述主系统与所述冗余系统的以太网通信模块通过以太网连接。