CN210469391U - 一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统 - Google Patents
一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型的一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统，包括车载装置、车载无线通信主机、轨旁无线通信装置，车载装置包括主车载无线单元和备选车载无线单元，主车载无线单元与备选车载无线单元通过心跳线互联，主车载无线单元和备选车载无线单元通过控制开关与车载无线通信主机相连，车载无线通信主机无线连接轨旁无线通信装置。本实用新型与现有技术相比较具备以下优点：1.主车载无线单元和备选车载无线单元互为主备，备选车载无线单元不占用频谱资源，频谱利用率高，抗干扰能力强；2.主车载无线单元是吞吐量高的一台，所以链路带宽更稳定，平均带宽更高；3.主车载无线单元和备选车载无线单元自主协商切换，不依赖地面网络，可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种转换系统，特别涉及一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统。
背景技术
目前地铁列车视频监控系统的清晰度越来越高，路数越来越多，对车地无线通信的要求也越来越高。现有地铁列车的车地无线通信系统多为双车载无线单元工作模式，车上车载无线单元独立工作，频谱利用率低，没有链路备份，车载无线单元故障后易造成链路中断。双车载无线单元系统虽然可以提供提供链路备份，但频谱利用率一般，并且易产生干扰。
综上，现有技术的主要缺点如下：频谱利用率低、易产生干扰和传输带宽不稳定。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统，该系统采用两台车载无线单元处于主备切换模式组网，作为地铁列车无线通信PIS ( PassengerInformation System)网络，以克服现有双车在无线单元系统频谱利用率低、易产生干扰和传输带宽不稳定的问题。
根据本实用新型的一个方面，提供提供一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统，包括用于检测车辆列车实测数据的车载装置、用于发送车载装置的列车实测数据和列车属性信息的车载无线通信主机、用于接收并发送列车实测数据和列车属性信息的轨旁无线通信装置，所述车载装置包括主车载无线单元和备选车载无线单元，所述主车载无线单元与备选车载无线单元通过心跳线互联，所述主车载无线单元和备选车载无线单元通过控制开关与所述车载无线通信主机相连，所述车载无线通信主机无线连接所述轨旁无线通信装置。
在上述方案基础上优选，所述主车载无线单元和备选车载无线单元均包括：用于测量列车实测数据的车载监测器、用于传输所述列车实测数据的车辆传输总线和用于采集所述车辆传输总线上实测数据的车载服务器；所述车辆传输总线连接所述车载监测器和车载服务器；所述车载无线通信主机连接所述车载服务器。
在上述方案基础上优选，所述主车载无线单元的所述车载服务器与所述备选车载无线单元的所述车载服务器通过心跳线互联。
在上述方案基础上优选，所述轨旁无线通信装置包括：用于接收所述车载无线通信主机发送的列车实测数据和列车属性信息的车站无线基站和用于发送所述车站无线基站接收的列车实测数据和列车属性信息的车站地面服务器；所述车站无线基站无线连接所述车载无线通信主机，所述车站地面服务器连接所述车站无线基站。
在上述方案基础上优选，所述主车载无线单元和所述备选车载无线单元分别装设在地铁列车的头部和尾部。
在上述方案基础上优选，所述车载服务器包括CPU控制器、FPGA(FieldProgrammable Gate Array)模块、RS422射频控制器和以太网收发器，所述车载监测器通过以太网收发器与所述CPU控制器相连，所述CPU控制器外接FPGA模块，且所述FPGA模块与所述RS422射频控制器相连，所述RS422射频控制器外接所述车载无线通信主机。
与现有技术相比较，本实用新型的一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统具备以下优点：
1.主车载无线单元和备选车载无线单元互为主备，备选车载无线单元不占用频谱资源，频谱利用率高，抗干扰能力强。
2.主车载无线单元是吞吐量高的一台，所以链路带宽更稳定，平均带宽更高。
3.主车载无线单元和备选车载无线单元自主协商切换，不依赖地面网络，可靠性高。
附图说明
图1为本实用新型的基于主备切换的地铁列车无线通信系统的结构框图；
图2为本实用新型的基于主备切换的地铁列车无线通信系统的详细结构框图；
图3为本实用新型的车载服务器的电路原理图；
图4为基于主备切换的地铁列车无线通信系统的第一种工作状态；
图5为基于主备切换的地铁列车无线通信系统的第二种工作状态。
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。
请参阅图1所示，本实用新型的一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统，包括用于检测车辆列车实测数据的车载装置10、用于发送车载装置10的列车实测数据和列车属性信息的车载无线通信主机15、用于接收并发送列车实测数据和列车属性信息的轨旁无线通信装置16，所述车载装置10包括主车载无线单元12和备选车载无线单元13，所述主车载无线单元12与备选车载无线单元13通过心跳线互联，所述主车载无线单元12和备选车载无线单元13通过控制开关14与所述车载无线通信主机15相连，所述车载无线通信主机15连接所述轨旁无线通信装置16。
其中，本实用新型的主车载无线单元12和备选车载无线单元13均包括：用于测量列车实测数据的车载监测器、用于传输列车实测数据的车辆传输总线和用于采集车辆传输总线上实测数据的车载服务器；车辆传输总线连接车载监测器和车载服务器；车载无线通信主机15连接车载服务器。
其中，列车实测数据包括：车厢载重数据、列车行驶速度数据和列车故障状态数据。列车属性信息包括：列车编号和列车目的地。
车厢载重数据可以呈现车厢的满载率，列车行驶速度数据可以呈现列车的在路径阻塞或顺畅，列车故障状态数据可以呈现列车有无故障。其中，车厢载重数据处于预设范围时表明车厢的满载率正常，车厢载重数据大于预设范围时表明车厢的满载率饱和甚至超载；列车行驶速度数据处于预设范围时表明列车行驶顺畅，列车行驶速度数据小于预设范围时表明列车行驶缓慢甚至阻塞。
进一步的，本实用新型的主车载无线单元12的车载服务器与备选车载无线单元13的车载服务器通过心跳线互联。
工作时，主车载无线单元12和备选车载无线单元13，一个处于激活模式，另一个处于空闲模式，通过主车载无线单元12的车载监测器和备选车载无线单元13的车载监测器分别获取两者的数据吞吐量，根据两者的数据吞吐量，则可以通过控制开关14以选择主车载无线单元12或备选车载无线单元13处于激活状态。工作过程中，根据车载监测器反馈数据，不断的通过控制器进行调节，如果空闲车载无线单元预估吞吐量更大，系统将进行内部切换，把空闲的车载装置10切换为激活车载装置10，原来激活车载装置10切换为空闲车载装置10。这个机制使系统不只基于RSS ( received signal strength)信号值，同时基于吞吐量来确保最佳表现。车载装置设置主车载无线单元12和备选车载无线单元13既起到相互备份的作用，也能有效加强无线覆盖效果。
且由于主车载无线单元12的车载服务器与备选车载无线单元13的车载服务器通过心跳线互联之间保持心跳联系（间隔10ms），每个车载无线单元连接一个轨旁无线基站，一个车载无线单元13处于激活模式，另一个主车载无线单元12处于空闲模式，其中，图4为基于主备切换的地铁列车无线通信系统的第一种工作状态，图5为基于主备切换的地铁列车无线通信系统的第二种工作状态。
请继续参阅图2所示，轨旁无线通信装置16包括：用于接收所述车载无线通信主机15发送的列车实测数据和列车属性信息的车站无线基站161和用于发送所述车站无线基站161接收的列车实测数据和列车属性信息的车站地面服务器162；所述车站无线基站161无线连接所述车载无线通信主机15，所述车站地面服务器162连接所述车站无线基站161。
优选的，主车载无线单元12和备选车载无线单元13分别装设在地铁列车的头部和尾部。
请继续参阅图3所示，本实用新型的车载服务器包括CPU控制器20、FPGA模块21、RS422射频控制器22和以太网收发器23，所述车载监测器经过车辆传输总线通过以太网收发器23与所述CPU控制器20相连，所述CPU控制器20外接FPGA模块21，且所述FPGA模块与所述RS422射频控制器22相连，所述RS422射频控制器22外接所述车载无线通信主机15。优选的，以太网收发器23通过加装抗干扰磁环24的以太网线外接RJ45接口25，车载监测器通过RJ45接口25经加装抗干扰磁环24的以太网线与以太网收发器23相连。
使用时，车载上行数据从RJ45接口25经加装抗干扰磁环24的以太网线发送至以太网收发器23后进入 CPU控制器20，然后通过FPGA模块21调制后发送给 RS422 射频控制器，然后通过车载天线发送给地面基站。
而下行数据从车载无线通信主机15发往RS422射频控制器22，然后交给FPGA模块21调制，最后通过以太网收发器23发送给车辆传输总线。
CPU控制器20，通过读取RS422射频控制器22上的RSS ( received signalstrength)与MCS，得出链路预算，并通过以太网控制器发送给车载检测器，并接收车载检测器的链路预算，通过比较调节控制开关14，以决定主车载无线单元12或所述备选车载无线单元13，备用时RS422射频控制器22不发射信号只读取信号。
其中，以太网控制器的信号采用AR8031型号，而CPU优选采用P2020型号的控制器。
本文中：PIS ( Passenger Information System)，表示乘客信息系统；RSS (received signal strength)，表示接收信号强度；MCS(Modulation and Coding Scheme)表示调制编码方案；FPGA(Field Programmable Gate Array)表示现场可编程逻辑门阵列。
与现有技术相比较，本实用新型的一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统具备以下优点：
1.主车载无线单元12和备选车载无线单元13互为主备，备选车载无线单元13不占用频谱资源，频谱利用率高，抗干扰能力强。
2.主车载无线单元12是吞吐量高的一台，所以链路带宽更稳定，平均带宽更高。
3.主车载无线单元12和备选车载无线单元13自主协商切换，不依赖地面。
Claims (6)
1.一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统，其特征在于，包括用于检测车辆列车实测数据的车载装置、用于发送车载装置的列车实测数据和列车属性信息的车载无线通信主机、用于接收并发送列车实测数据和列车属性信息的轨旁无线通信装置，所述车载装置包括主车载无线单元和备选车载无线单元，所述主车载无线单元与备选车载无线单元通过心跳线互联，所述主车载无线单元和备选车载无线单元通过控制开关与所述车载无线通信主机相连，所述车载无线通信主机连接所述轨旁无线通信装置。
2.如权利要求1所述的一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统，其特征在于，所述主车载无线单元和备选车载无线单元均包括：用于测量列车实测数据的车载监测器、用于传输所述列车实测数据的车辆传输总线和用于采集所述车辆传输总线上实测数据的车载服务器；所述车辆传输总线连接所述车载监测器和车载服务器；所述车载无线通信主机连接所述车载服务器。
3.如权利要求2所述的一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统，其特征在于，所述主车载无线单元的所述车载服务器与所述备选车载无线单元的所述车载服务器通过心跳线互联。
4.如权利要求2所述的一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统，其特征在于，所述轨旁无线通信装置包括：用于接收所述车载无线通信主机发送的列车实测数据和列车属性信息的车站无线基站和用于发送所述车站无线基站接收的列车实测数据和列车属性信息的车站地面服务器；所述车站无线基站无线连接所述车载无线通信主机，所述车站地面服务器连接所述车站无线基站。
5.如权利要求1所述的一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统，其特征在于，所述主车载无线单元和所述备选车载无线单元分别装设在地铁列车的头部和尾部。
6.如权利要求2所述的一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统，其特征在于，所述车载服务器包括CPU控制器、FPGA模块、RS422射频控制器和以太网收发器，所述车载监测器通过以太网收发器与所述CPU控制器相连，所述CPU控制器外接FPGA模块，且所述FPGA模块与所述RS422射频控制器相连，所述RS422射频控制器外接所述车载无线通信主机。
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| CN202020456576.XU CN210469391U (zh) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | 一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统 |
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Family Applications (1)
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| CN202020456576.XU Active CN210469391U (zh) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | 一种基于主备切换的地铁列车无线通信系统 |
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