列车控制装置及列车网络控制系统 |
|||||||
| 申请号 | CN201710359403.9 | 申请日 | 2017-05-19 | 公开(公告)号 | CN107310564A | 公开(公告)日 | 2017-11-03 |
| 申请人 | 中车大连电力牵引研发中心有限公司; | 发明人 | 王建强; 刘锐; 姜仲昊; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种列车控制装置及列车网络控制系统。所述列车控制装置包括：核心单元、多个 接口 单元；所述核心单元与所述多个接口单元通过内部的第一总线连接；所述多个接口单元与外部的列车控制装置通过至少两种第二总线连接。所述列车网络控制系统包括至少一个所述列车控制装置。列车控制装置的多个接口单元可以支持多样化通信协议以及满足各种功能扩展的要求，以使列车网络控制系统所需的功能不断扩展，从而提升列车网络控制系统控制性能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种列车控制装置，其特征在于，包括：核心单元、多个接口单元； |
||||||
| 说明书全文 | 列车控制装置及列车网络控制系统技术领域[0001] 本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种列车控制装置及列车网络控制系统。 背景技术[0002] 列车网络控制系统作为轨道交通列车的核心组成部分，具备传递控制信息、监测和诊断的功能。列车网络控制系统通常包括中央控制单元、列车数据采集单元和其他功能单元。 [0003] 现有技术中，列车网络控制系统中的中央控制单元、列车数据采集单元和其他功能单元之间的数据通信需要大量硬连接实现数据传递，或者通过车载通信网络进行数据传递。但是，无论是硬连接通讯还是车载通信网络通讯都需要由这些单元内的接口板卡实现网络的连通。然而，现有的接口板卡功能单一，对于存在不同接口需求或者多接口需求的情况，其扩展性较差。比如列车网络同时要求MVB总线和以太网总线时，实现起来通常比较困难，需要在接口板卡之间增加协议转换模块，增加开销且对于列车运营和后期维护造成了一定不便之处。 [0004] 因此，随着列车网络控制系统所需功能的不断扩展，亟需设计满足各种功能扩展以及满足多样化通信协议的功能模块，以提升列车网络控制系统控制性能。 发明内容[0005] 本发明提供一种列车控制装置及列车网络控制系统，以解决现有技术中实现网络连通的接口板卡功能单一且扩展性较差的问题。实现通过支持多样化通信协议的多个接口单元满足多种功能扩展的要求，以使列车网络控制系统所需的功能不断进行扩展，从而提升列车网络控制系统控制性能。 [0006] 本发明第一个方面提供一种列车控制装置，包括：核心单元、多个接口单元； [0007] 所述核心单元与所述多个接口单元通过内部的第一总线连接； [0008] 所述多个接口单元与外部的列车控制装置通过至少两种第二总线连接。 [0010] 在本发明的一实施例中，所述第一总线与所述第二总线为不同的总线，则所述接口单元，还用于对接收到的所述第二总线传递的数据包进行数据处理，并将处理后的数据包传递给所述第一总线；其中，所述处理后的数据包满足所述第一总线的总线协议。 [0011] 在本发明的一实施例中，所述装置还包括：输入输出单元；所述输入输出单元为数字量输入输出单元和/或模拟量输入输出单元。 [0012] 在本发明的一实施例中，所述输入输出单元与所述第一总线连接，用于通过所述第一总线与所述核心单元进行数据交互。 [0013] 在本发明的一实施例中，所述装置还包括：无线传输单元，用于与他车进行数据的无线传输。 [0014] 本发明另一个方面提供一种列车网络控制系统，包括：至少一个上述列车控制装置。 [0016] 在本发明的一实施例中，所述列车网络控制系统包括：多个所述列车控制装置，每个所述列车控制装置之间通过所述接口单元进行连接。 [0017] 在本发明的一实施例中，所述列车网络控制系统包括：多个所述列车控制装置，所述多个所述列车控制装置包括：一个主列车控制装置，多个辅列车控制装置；所述多个辅列车控制装置分别与所述主列车控制装置上的所述多个接口单元连接；所述多个辅列车控制装置采用相同或相异的所述第二总线与所述多个接口单元连接。 [0018] 由上述技术方案可知，本发明提供的列车控制装置包括：核心单元、多个接口单元；所述核心单元与所述多个接口单元通过内部的第一总线连接；所述多个接口单元与外部的列车控制装置通过至少两种第二总线连接。所述列车网络控制系统包括至少一个所述列车控制装置。列车控制装置的多个接口单元可以支持多样化通信协议以及满足各种功能扩展的要求，以使列车网络控制系统所需的功能不断扩展，从而提升列车网络控制系统控制性能。附图说明 [0019] 为了更清楚地说明本发明实施例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发明的一些实施例，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。 [0020] 图1为本发明一示例性实施例提供的一种列车控制装置的结构示意图； [0021] 图2为本发明另一示例性实施例提供的一种列车控制装置的结构示意图； [0022] 图3A为本发明一示例性实施例提供的一种列车控制系统的结构示意图； [0023] 图3B为本发明另一示例性实施例提供的一种列车控制系统的结构示意图； [0024] 图3C为本发明又一示例性实施例提供的另一种列车控制系统的结构示意图。 [0025] 附图标记说明： [0026] 101、201、3001:核心单元； [0027] 102、202、3002：第一接口单元； [0028] 103、203、3003：第二接口单元； [0029] 104、206、3004：第一总线； [0030] 204：输入输出单元； [0031] 205：无线传输单元； [0032] 300：列车控制装置； [0033] 401、501：主列车控制装置； [0034] 402、502：第一辅列车控制装置； [0035] 403、503：第二辅列车控制装置； [0036] 404、504：第三辅列车控制装置； [0037] 405、505：第四辅列车控制装置。 具体实施方式[0038] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0039] 实施例一 [0040] 本实施例提供的列车控制装置可以包括：核心单元、多个接口单元。核心单元与多个接口单元通过内部的第一总线连接，多个接口单元与外部的列车控制装置通过至少两种第二总线连接。 [0041] 其中，接口单元数量可以是多个，每个接口单元与外部的列车控制装置通过一种第二总线连接。每个接口单元接收第二总线采集的外部的列车控制装置的数据，通过第一总线将数据传递给核心单元。核心单元对获取的数据进行分析处理后通过第一总线发送给相应的接口单元，每个接口单元通过各自的第二总线将分析处理后的信息发送给与其连接的外部列车控制装置，以实现核心单元对外部列车控制装置的控制功能。 [0042] 作为一种可选的实施方式，如图1所示，本实施例提供的列车控制装置可以包括：核心单元101、第一接口单元102、第二接口单元103。核心单元101、第一接口单元102和第二接口单元103通过第一总线104连接。 [0043] 其中，第一接口单元102通过与其对应的第二总线采集外部的列车控制装置的数据，并通过第一总线104传递给核心单元101。核心单元101对第一接口单元102通过第一总线104传递的数据进行分析处理后通过第一总线反馈给第一接口单元102，第一接口单元102将反馈数据通过其对应的第二总线传递给外部的列车控制装置，以实现核心单元101对外部列车控制装置的控制功能。同时，第二接口单元103通过与其对应的第二总线采集外部的列车控制装置的数据，并通过第一总线104传递给核心单元101。核心单元101对第二接口单元103通过第一总线104传递的数据进行分析处理后通过第一总线反馈给第二接口单元 103，第二接口单元103将反馈数据通过其对应的第二总线传递给外部的列车控制装置，以实现核心单元101对外部列车控制装置的控制功能。其中，第一接口单元102和第二接口单元103分别通过不同种类的第二总线与不同的外部的列车控制装置连接。 [0044] 需要说明的是，本实施例提供的列车控制装置中设置的接口单元的种类不局限于如上所述的第一接口单元102和第二接口单元103，可以根据列车的多总线控制需求，设置更多的接口单元。 [0045] 本实施例提供的列车控制装置设置有核心单元、多个接口单元。核心单元与多个接口单元通过内部的第一总线连接，多个接口单元与外部的列车控制装置通过至少两种第二总线连接，列车控制装置的多个接口单元可以支持多样化通信协议以及满足各种功能扩展的要求，以使列车网络控制系统所需的功能不断扩展，从而提升列车网络控制系统控制性能。 [0046] 实施例二 [0047] 本实施例提供的列车控制装置可以包括：核心单元、多个接口单元、输入输出单元、无线传输单元。其中，核心单元与多个接口单元通过内部的第一总线连接，多个接口单元与外部的列车控制装置通过至少两种第二总线连接。输入输出单元与所述第一总线连接，用于通过所述第一总线与所述核心单元进行数据交互。无线传输单元与所述第一总线连接，用于与他车进行数据的无线传输。 [0048] 作为一种可选的实施方式，如图2所示，本实施例提供的列车控制装置可以包括：核心单元201、第一接口单元202、第二接口单元203、输入输出单元204、无线传输单元205。 其中，核心单元201、第一接口单元202、第二接口单元203、输入输出单元204和无线传输单元205通过第一总线206连接。 [0049] 第一接口单元202通过与其对应的第二总线采集外部的列车控制装置的数据，并通过第一总线206传递给核心单元201。核心单元201对第一接口单元202通过第一总线206传递的数据进行分析处理后通过第一总线反馈给第一接口单元202，第一接口单元202将反馈数据通过其对应的第二总线传递给外部的列车控制装置，以实现核心单元201对外部列车控制装置的控制功能。同时，第二接口单元203通过与其对应的第二总线采集外部的列车控制装置的数据，并通过第一总线206传递给核心单元201。核心单元201对第二接口单元203通过第一总线206传递的数据进行分析处理后通过第一总线反馈给第二接口单元203，第二接口单元203将反馈数据通过其对应的第二总线传递给外部的列车控制装置，以实现核心单元201对外部列车控制装置的控制功能。 [0050] 其中，核心模块201内部组件的技术指标具体可以按照表1所示的标准进行配置： [0051]组件名称 配置 处理器主频 1GHz 内存 1GB 以太网接口 支持1路以太网接口 USB接口 支持1路USB3.0接口，电流不大于1A 串口 1路串口，例如RS232 操作系统 采用多任务实时操作系统，例如Vxworks 功耗 小于15W 供电电源 24-110VDC [0052] 表1 [0053] 同时，第一总线206可以为以下总线中的至少一种：以太网总线、多功能车辆总线MVB总线、控制器局域网络CAN总线、CANopen总线。 [0054] 分别与第一接口单元202和第二接口单元203连接的第二总线连接可以为以下总线中相异的两种：以太网总线、多功能车辆总线MVB总线、控制器局域网络CAN总线、CANopen总线。 [0055] 作为一种可选的实施方式，当第一总线206与第二总线为不同的总线时，第一接口单元202，还用于对接收到的与其对应的第二总线传递的数据包进行数据处理，将数据包处理为满足第一总线206的总线协议的数据包，并将处理后的数据包传递给第一总线206。同时，第二接口单元203，还用于对接收到的与其对应的第二总线传递的数据包进行数据处理，将数据包处理为满足第一总线206的总线协议的数据包，并将处理后的数据包传递给第一总线206。 [0056] 通过将不同种类的第二总线传递的数据包进行数据处理，将数据包处理为满足第一总线206的总线协议的数据包，使通过第一总线206传输的数据格式统一，提高核心单元201识别和处理数据包的效率。需要说明的是，本实施例提供的列车控制装置中设置的接口单元的种类不局限于如上所述的第一接口单元202和第二接口单元203，可以根据列车的多总线控制需求，设置更多的接口单元。 [0057] 进一步的，与第一总线206连接的输入输出单元204具体可以为：数字量输入输出单元和/或模拟量输入输出单元。即输入输出单元204可以为数字量输入输出单元或模拟量输入输出单元，或者同时包括数字量输入输出单元和模拟量输入输出单元。输入输出单元204将采集到的数据通过第一总线206传递给核心单元201。核心单元201对数据进行分析处理后通过第一总线反馈给输入输出单元204，输入输出单元204将反馈数据传递给与其相连接的外部设备。 [0058] 同时，与第一总线206连接的无线传输单元205具体可以用于与其他列车中的服务器设备或列车运营中心的服务器设备进行数据的无线传输。 [0059] 本实施例提供的列车控制装置设置有核心单元、多个接口单元、输入输出单元、无线传输单元。核心单元与多个接口单元通过内部的第一总线连接，多个接口单元与外部的列车控制装置通过至少两种第二总线连接。输入输出单元与所述第一总线连接，用于通过所述第一总线与所述核心单元进行数据交互。无线传输单元与所述第一总线连接，用于与他车进行数据的无线传输。多个接口单元可以支持多样化通信协议以及满足各种功能扩展的要求，以使列车网络控制系统所需的功能不断扩展，从而提升列车网络控制系统控制性能。同时，当第一总线与第二总线为不同的总线时，多个接口单元还用于对接收到的第二总线传递的数据包进行数据处理，将数据包处理为满足第一总线的总线协议的数据包，同时传递给第一总线。通过将不同种类的第二总线传递的数据包进行数据处理，将数据包处理为满足第一总线的总线协议的数据包，使通过第一总线传输的数据格式统一，提高核心单元识别和处理数据包的效率。 [0060] 实施例三 [0061] 本实施例提供的列车网络控制系统包括：至少一个列车控制装置。其中，列车控制装置包括：核心单元、多个接口单元。核心单元与多个接口单元通过内部的第一总线连接，多个接口单元与外部的列车控制装置通过至少两种第二总线连接。 [0062] 如图3A所示，作为一种可选的实施方式，本实施例提供的列车控制系统可以包括：列车控制装置300。其中，列车控制装置300包括：核心单元3001、第一接口单元3002、第二接口单元3003。核心单元3001、第一接口单元3002和第二接口单元3003通过第一总线3004连接。 [0063] 其中，第一接口单元3002通过与其对应的第二总线采集外部的列车控制装置的数据，并通过第一总线3004传递给核心单元3001。核心单元3001对第一接口单元3002通过第一总线3004传递的数据进行分析处理后通过第一总线3004反馈给第一接口单元3002，第一接口单元3002将反馈数据通过其对应的第二总线传递给外部的列车控制装置，以实现列车控制系统外部列车控制装置的控制功能。同时，第二接口单元3003通过与其对应的第二总线采集外部的列车控制装置的数据，并通过第一总线3004传递给核心单元3001。核心单元3001对第二接口单元3003通过第一总线3004传递的数据进行分析处理后通过第一总线 3004反馈给第二接口单元3003，第二接口单元3003将反馈数据通过其对应的第二总线传递给外部的列车控制装置，以实现列车控制系统对外部列车控制装置的控制功能。其中，第一接口单元3002和第二接口单元3003分别通过不同种类的第二总线与不同的外部的列车控制装置连接。 [0064] 本实施例提供的列车网络控制系统包括至少一个列车控制装置，每个列车控制装置可以包括：核心单元、多个接口单元。核心单元与多个接口单元通过内部的第一总线连接，多个接口单元与外部的列车控制装置通过至少两种第二总线连接。列车控制装置的多个接口单元可以支持多样化通信协议以及满足各种功能扩展的要求，以使列车网络控制系统所需的功能不断扩展，从而提升列车网络控制系统控制性能。 [0065] 实施例四 [0066] 图3B和图3C提供了两种列车网络控制系统的结构示意图。其中，列车网络控制系统包括至少一个列车控制装置，每个列车控制装置可以为以下装置中的任意一种：中央控制单元、列车事件记录仪、列车远程输入输出单元、智能显示单元、列车门控器、列车空调系统。 [0067] 具体的，中央控制单元可作为整个网络控制系统的核心，用于实现数据采集、逻辑计算、控制输出等功能；列车事件记录仪用于对列车的运行数据和故障数据进行记录；列车远程输入输出单元用于进行硬件的采集工作，可以有效的减少硬线在车辆的布线长度，并且规范化硬线布置；智能显示单元可以作为列车网络控制系统与司机的接口，用于向司机提供了车辆系统各部件的运行状态，并且提供了例如空调温度设定等交互接口。 [0068] 图3B为本实施例提供的一种列车网络控制系统的结构示意图，如图3B所示，列车网络控制系统包括： [0069] 主列车控制装置401、第一辅列车控制装置402、第二辅列车控制装置403、第三辅列车控制装置404和第四辅列车控制装置405。第一辅列车控制装置402、第二辅列车控制装置403、第三辅列车控制装置404和第四辅列车控制装置405分别与主列车控制装置401上的多个接口单元连接。具体的，第一辅列车控制装置402、第二辅列车控制装置403、第三辅列车控制装置404和第四辅列车控制装置405均与主列车控制装置401上的接口单元连接，多个辅列车控制装置彼此不进行连接。第一辅列车控制装置402、第二辅列车控制装置403、第三辅列车控制装置404和第四辅列车控制装置405分别采用相同或相异的第二总线与主列车控制装置401上的多个接口单元连接。 [0070] 其中，主列车控制装置401可以为中央控制单元、第一辅列车控制装置402可以为列车事件记录仪、第二辅列车控制装置403可以为列车远程输入输出单元、第三辅列车控制装置404可以为列车门控器、第四辅列车控制装置405可以为列车空调系统。 [0071] 图3C为本实施例提供的另一种列车网络控制系统的结构示意图，如图3C所示，列车网络控制系统包括：主列车控制装置501、第一辅列车控制装置502、第二辅列车控制装置503、第三辅列车控制装置504和第四辅列车控制装置505。第一辅列车控制装置502、第二辅列车控制装置503、第三辅列车控制装置504和第四辅列车控制装置505分别采用相同或相异的第二总线与主列车控制装置501上的多个接口单元连接。 [0072] 作为一种可选的实施方式，第一辅列车控制装置502、第二辅列车控制装置503、第三辅列车控制装置504和第四辅列车控制装置505分别与主列车控制装置501上的多个接口单元连接。其中，第三辅列车控制装置504和第四辅列车控制装置505与主列车控制装置501上的同一个接口单元通过同一种第二总线连接。第一辅列车控制装置502和第二辅列车控制装置503与主列车控制装置501上的另一个接口单元通过同一种第二总线连接。 [0073] 其中，主列车控制装置501可以为中央控制单元、第一辅列车控制装置502可以为列车事件记录仪、第二辅列车控制装置503可以为列车远程输入输出单元、第三辅列车控制装置504可以为列车门控器、第四辅列车控制装置505可以为列车空调系统。 [0074] 需要说明的是，本实施例提供的一种列车网络控制系统的多个列车控制装置的连接关系不限于图3B和图3C所示的情况。举例来说，可以设置第一辅列车控制装置402、第二辅列车控制装置403和第三辅列车控制装置404分别与主列车控制装置401上的多个接口单元连接，同时，第四辅列车控制装置405可以与第一辅列车控制装置402、第二辅列车控制装置403和第三辅列车控制装置404中的任意一个连接。可以灵活的布置多个列车控制装置的位置和连接关系，使每个列车控制装置可以获取的数据类型更加多样化，进一步提高列车网络控制系统的扩展控制功能。 [0075] 进一步的，本实施例提供的列车网络控制系统中的每个列车控制装置可以包括：核心单元、多个接口单元、输入输出单元、无线传输单元。其中，核心单元与多个接口单元通过内部的第一总线连接，多个接口单元与外部的列车控制装置通过至少两种第二总线连接。输入输出单元与所述第一总线连接，用于通过所述第一总线与所述核心单元进行数据交互。无线传输单元与所述第一总线连接，用于与他车进行数据的无线传输。 [0076] 具体的，本实施例提供的列车网络控制系统中的每个列车控制装置可以设置为如图2所示的结构。其中，列车控制装置可以包括：核心单元201、第一接口单元202、第二接口单元203、输入输出单元204、无线传输单元205。其中，核心单元201、第一接口单元202、第二接口单元203、输入输出单元204和无线传输单元205通过第一总线206连接。 [0077] 第一接口单元202通过与其对应的第二总线采集外部的列车控制装置的数据，并通过第一总线206传递给核心单元201。核心单元201对第一接口单元202通过第一总线206传递的数据进行分析处理后通过第一总线反馈给第一接口单元202，第一接口单元202将反馈数据通过其对应的第二总线传递给外部的列车控制装置，以实现核心单元201对外部列车控制装置的控制功能。同时，第二接口单元203通过与其对应的第二总线采集外部的列车控制装置的数据，并通过第一总线206传递给核心单元201。核心单元201对第二接口单元203通过第一总线206传递的数据进行分析处理后通过第一总线反馈给第二接口单元203，第二接口单元203将反馈数据通过其对应的第二总线传递给外部的列车控制装置，以实现核心单元201对外部列车控制装置的控制功能。 [0078] 其中，第一总线206可以为以下总线中的至少一种：以太网总线、多功能车辆总线MVB总线、控制器局域网络CAN总线、CANopen总线。 [0079] 分别与第一接口单元202和第二接口单元203连接的第二总线连接可以为以下总线中相异的两种：以太网总线、多功能车辆总线MVB总线、控制器局域网络CAN总线、CANopen总线。 [0080] 当第一总线206与第二总线为不同的总线时，第一接口单元202，还用于对接收到的与其对应的第二总线传递的数据包进行数据处理，将数据包处理为满足第一总线206的总线协议的数据包，并将处理后的数据包传递给第一总线206。同时，第二接口单元203，还用于对接收到的与其对应的第二总线传递的数据包进行数据处理，将数据包处理为满足第一总线206的总线协议的数据包，并将处理后的数据包传递给第一总线206。 [0081] 通过将不同种类的第二总线传递的数据包进行数据处理，将数据包处理为满足第一总线206的总线协议的数据包，使通过第一总线206传输的数据格式统一，提高核心单元201识别和处理数据包的效率。需要说明的是，本实施例提供的列车控制装置中设置的接口单元的种类不局限于如上所述的第一接口单元202和第二接口单元203，可以根据列车的多总线控制需求，设置更多的接口单元。 [0082] 进一步的，与第一总线206连接的输入输出单元204具体可以为：数字量输入输出单元和/或模拟量输入输出单元。即输入输出单元204可以为数字量输入输出单元或模拟量输入输出单元，或者同时包括数字量输入输出单元和模拟量输入输出单元。输入输出单元204将采集到的数据通过第一总线206传递给核心单元201。核心单元201对数据进行分析处理后通过第一总线反馈给输入输出单元204，输入输出单元204将反馈数据传递给与其相连接的外部设备。 [0083] 同时，与第一总线206连接的无线传输单元205具体可以用于与其他列车中的服务器设备或列车运营中心的服务器设备进行数据的无线传输。 [0084] 本实施例提供的列车控制装置设置有核心单元、多个接口单元、输入输出单元、无线传输单元。核心单元与多个接口单元通过内部的第一总线连接，多个接口单元与外部的列车控制装置通过至少两种第二总线连接。输入输出单元与所述第一总线连接，用于通过所述第一总线与所述核心单元进行数据交互。无线传输单元与所述第一总线连接，用于与他车进行数据的无线传输。多个接口单元可以支持多样化通信协议以及满足各种功能扩展的要求，以使列车网络控制系统所需的功能不断扩展，从而提升列车网络控制系统控制性能。同时，当第一总线与第二总线为不同的总线时，多个接口单元还用于对接收到的第二总线传递的数据包进行数据处理，将数据包处理为满足第一总线的总线协议的数据包，同时传递给第一总线。通过将不同种类的第二总线传递的数据包进行数据处理，将数据包处理为满足第一总线的总线协议的数据包，使通过第一总线传输的数据格式统一，提高核心单元识别和处理数据包的效率。进一步的，通过灵活的布置多个列车控制装置的位置和连接关系，使每个列车控制装置可以获取的数据类型更加多样化，进一步提高列车网络控制系统的扩展控制功能。 [0085] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈