技术领域
[0001] 本
发明涉及列车通信技术领域，尤其涉及一种列车网关设备和数据通信方法。
背景技术
[0002] 随着城内及城际交通逐步完善，轻轨、动车、地
铁等列车产业链得到了扩展，车载通信网络安全也渐渐被人们所重视。目前列车通信网络主要采用Lonworks、WTB(Wired train bus，绞线式列车总线)、MVB(Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线)、以太网、CAN(Controller Area Network，
控制器局域网络)等总线，而在现有的总线里，只有WTB与以太网可实现灵活编组，因此现有的开放式列车的主干网只会应用WTB与以太网总线，而应用MVB和CAN总线作为主干网的都是闭式列车。闭式列车的每节车辆的身份是固定的，不允许车辆装配出错，列车在运行过程中，列车不可以挂接或解除挂接其中任何一节车辆，即列车总线在拓扑结构发生变化时，不能自动重新配置车辆的身份。
[0003] 这种方式下，当闭式列车中的某一节车辆发生故障时，只能从其他地方调来一节与发生故障的车辆对应的车辆，用其替换出现问题的车辆，例如，当闭式列车中的一号车辆发生故障时，只能用备用的一号车辆来替换，同理，二号车辆也只能二号车辆来替换，如果由于人为失误，导致以三号车辆来替换二号车辆，当前列车网络出现了两节三号车辆，那么列车网络数据传输就会发生异常，影响车辆的正常运行。
发明内容
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005] 为此，本发明的一个目的在于提出一种列车网关设备，能够保证车辆的正常运行，有效避免闭式列车因生产管理或者列车装配时出现纰漏，而导致列车出现故障无法运行的情况。
[0006] 本发明的另一个目的在于提出一种数据通信方法。
[0007] 为达到上述目的，本发明第一方面
实施例提出的列车网关设备，包括：
中央处理器和主控芯片，所述主控芯片上设置有多个三态
电压信号采集口，其中，所述中央处理器，用于获取其所属列车车辆在整个列车中的编排顺序号，并读取与所述编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息，根据所述对应的三态电压信号的组合信息对所述多个三态电压信号采集口进行配置，以及控制所述主控芯片通过配置后的三态电压信号采集口进行电压信号的采集，得到三态电压信号的组合对应的
数字信号；所述中央处理器用于控制所述列车网关设备获取其所属列车车辆的车辆总线上报的行车数据，并将所述对应的数字信号作为所述行车数据所属列车车辆的身份标识，根据所述身份标识和所述行车数据生成报文，将所述报文发送至所述列车总线上。
[0008] 本发明第一方面实施例提出的列车网关设备，通过中央处理器获取其所属列车车辆在整个列车中的编排顺序号，并读取与编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息，根据对应的三态电压信号的组合信息对多个三态电压信号采集口进行配置，以及控制主控芯片通过配置后的三态电压信号采集口进行电压信号的采集，得到三态电压信号的组合对应的数字信号；控制列车网关设备获取其所属列车车辆的车辆总线上报的行车数据，并将对应的数字信号作为行车数据所属列车车辆的身份标识，根据身份标识和行车数据生成报文，将报文发送至列车总线上，能够保证车辆的正常运行，有效避免闭式列车因生产管理或者列车装配时出现纰漏，导致列车出现故障而无法运行的情况。
[0009] 为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的数据通信方法，包括：获取中央处理器所属列车车辆在整个列车中的编排顺序号，并读取与所述编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息；根据所述对应的三态电压信号的组合信息对所述多个三态电压信号采集口进行配置，以及控制主控芯片通过配置后的三态电压信号采集口进行电压信号的采集，得到三态电压信号的组合对应的数字信号；控制所述列车网关设备获取其所属列车车辆的车辆总线上报的行车数据，并将所述对应的数字信号作为所述行车数据所属列车车辆的身份标识；根据所述身份标识和所述行车数据生成报文，将所述报文发送至所述列车总线上。
[0010] 本发明第二方面实施例提出的数据通信方法，通过获取中央处理器所属列车车辆在整个列车中的编排顺序号，并读取与编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息，根据对应的三态电压信号的组合信息对多个三态电压信号采集口进行配置，以及控制主控芯片通过配置后的三态电压信号采集口进行电压信号的采集，得到三态电压信号的组合对应的数字信号；控制列车网关设备获取其所属列车车辆的车辆总线上报的行车数据，并将对应的数字信号作为行车数据所属列车车辆的身份标识，根据身份标识和行车数据生成报文，将报文发送至列车总线上，能够保证车辆的正常运行，有效避免闭式列车因生产管理或者列车装配时出现纰漏，而导致列车出现故障无法运行的情况。
[0011] 本发明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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0012] 本发明上述的和/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：
[0013] 图1是本发明一实施例提出的列车网关设备的结构示意图；
[0014] 图2是本发明实施例列车网关设备主控芯片的
硬件架构示意图；
[0015] 图3是本发明实施例三号车辆主控芯片的N个三态电压信号采集口外部接线示意图；
[0016] 图4是本发明实施例常用列车网络拓扑图；
[0017] 图5是本发明另一实施例提出的列车网关设备的结构示意图；
[0018] 图6是本发明实施例列车网关设备与配电设备的
接口设置示意图；
[0019] 图7是本发明实施例在车辆新接入列车主干网时四号车辆的三态电压信号采集口的外部接线示意图；
[0020] 图8是本发明实施例在车辆新接入列车主干网时五号车辆的三态电压信号采集口的外部接线示意图；
[0021] 图9是本发明一实施例提出的数据通信方法的流程示意图；
[0022] 图10是本发明另一实施例提出的数据通信方法的流程示意图；
[0023] 图11是本发明另一实施例提出的数据通信方法的流程示意图。
具体实施方式
[0024] 下面详细描述本发明的实施例，所述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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加
权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、
修改和等同物。
[0025] 图1是本发明一实施例提出的列车网关设备的结构示意图。
[0026]
现有技术中，闭式列车每节车辆的身份是固定的，不允许车辆装配出错，但这实际由人为来进行安排操作，一旦产品生产管理或者列车装配时出现纰漏，这辆列车就会出现问题，影响车辆的正常运行。
[0027] 而本发明的实施例中，通过设计列车网关设备的主控芯片的三态电压信号采集口来实现车辆身份的配置，车辆可以灵活调动，可以任意改变现有列车主干网络的架构，只需在改变后，对各节车辆的列车网关设备进行重新配置，列车依然可以正常行驶。
[0028] 参见图1，该列车网关设备包括：主控芯片100和中央处理器200，主控芯片100上设置有多个三态电压信号采集口，其中，中央处理器200，用于获取其所属列车车辆在整个列车中的编排顺序号，并读取与编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息，根据对应的三态电压信号的组合信息对多个三态电压信号采集口进行配置，以及控制主控芯片100通过配置后的三态电压信号采集口进行电压信号的采集，得到三态电压信号的组合对应的数字信号；中央处理器200用于控制列车网关设备获取其所属列车车辆的车辆总线上报的行车数据，并将对应的数字信号作为行车数据所属列车车辆的身份标识，根据身份标识和行车数据生成报文，将报文发送至列车总线上。
[0029] 在本发明的一个实施例中，该列车网关设备包括：主控芯片100，主控芯片100上设置有多个三态电压信号采集口。
[0030] 其中，所谓三态分别为高电平(接电源)、低电平(接地)、高阻态(悬空)，三态电压信号为以下之中任一个：高电平电压信号、低电平电压信号，以及高阻态电压信号。
[0031] 在本发明实施例中，可以标记主控芯片100上预设的三态电压信号采集口的个数为N个，其中，N>1，例如，参见图2，图2为本发明实施例列车网关设备主控芯片的硬件架构示意图，其中，通过三态电压信号采集口采集各个引脚排布的
输入信号，从而提供给主控芯片100一组编码信息，使得主控芯片100能够识别当前车辆配置在整个列车中的编排顺序号。
[0032] 需要说明的是，主控芯片100通过三态电压信号采集口采集的电压信号为
模拟信号，经过主控芯片内部的
模数转换器DAC后，主控芯片100最终处理的数据为数字信号。
[0033] 在本发明的一个实施例中，该列车网关设备包括：中央处理器200，用于获取其所属列车车辆在整个列车中的编排顺序号，并读取与编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息，根据对应的三态电压信号的组合信息对多个三态电压信号采集口进行配置，以及控制主控芯片100通过配置后的三态电压信号采集口进行电压信号的采集，得到三态电压信号的组合对应的数字信号。
[0034] 在本发明的实施例中，对应的三态电压信号的组合信息，即，对应的三态电压信号的一种组合方式，本发明是根据一种组合方式对采集口与配电电源进行接入，不同的接入方式对应不同的组合方式。
[0035] 具体地，在中央处理器200获取其所属列车车辆在整个列车中的编排顺序号之前，首先需要对车辆的身份进行定义，即，配置每节车辆在整个列车中的编排顺序号，例如，一号车辆、二号车辆、三号车辆、…、N号车辆。
[0036] 例如，可以使用如表1所示的编码规则对车辆的身份进行定义，配置每节车辆在整个列车中的编排顺序号，具体地，可以利用二进制信号的排布来定义，即，一号车辆为主控芯片100的外部采集口的所有引脚接地(低电平)，其编码信息为0…0000；二号车辆为主控芯片100的外部采集口1号引脚接电源(高电平)，其他引脚接地，其编码信息为0…0001；三号车辆为主控芯片100的外部采集口2号引脚接电源(高电平)，其他引脚接地，其编码信息为0…0010；以此类推，最末一节车辆为主控芯片100的外部采集口的所有引脚接电源(高电平)，其编码信息为1…1111。
[0037] 表1
[0038]
[0039] 可选地，当主控芯片100的外部采集口的某个引脚检测到当前状态为悬空状态时，可以默认按接地(低电平)处理。当列车车辆的节数(即N值)大于1时，可以按照表1所示的编码规则配置主控芯片的三态电压信号采集口的输入，以达到对车辆身份进行定义的目的，从而获得每节车辆在整个列车中的编排顺序号。
[0040] 而后，中央处理器100可以读取与编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息，根据对应的三态电压信号的组合信息对多个三态电压信号采集口进行配置。例如，当列车车辆在整个列车中的编排顺序号为一号车辆时，从表1中可以得知，与一号车辆对应的N个三态电压信号全部为低电平电压信号，此时，可以根据N个低电平电压信号对N个三态电压信号采集口进行配置，即将主控芯片100的外部的N个采集口的引脚全部接地。
[0041] 作为一种示例，当列车车辆在整个列车中的编排顺序号为三号车辆时，对N个三态电压信号采集口进行配置可以参见图3，图3为本发明实施例三号车辆主控芯片的N个三态电压信号采集口外部接线示意图，只需将主控芯片100的外部采集口2号引脚接电源，其他引脚接地。
[0042] 作为一种示例，当三号车辆发生故障时，需要从其他地方调一节车辆进行替换时，首先经过人工装卸操作，将新调来的车辆上的三态电压信号采集口按图3所示进行接线，之后将新定义的三号车辆加载在列车上，能够使得列车按照原来的网络架构进行通信，保证车辆的正常运行。
[0043] 由于主控芯片100最终处理的数据为数字信号，在配置好N个三态电压信号采集口后，中央处理器200可以控制主控芯片100通过配置后的三态电压信号采集口进行电压信号的采集，得到三态电压信号的组合对应的数字信号，即表1中的编码信息，例如，一号车辆得到的数字信号为0…0000(N个0)。
[0044] 在本发明的实施例中，中央处理器200用于控制列车网关设备获取其所属列车车辆的车辆总线上报的行车数据，并将对应的数字信号作为行车数据所属列车车辆的身份标识，根据身份标识和行车数据生成报文，将报文发送至列车总线上。
[0045] 其中，车辆的身份标识用于唯一标识该车辆。
[0046] 需要说明的是，列车上所有车辆的区别点在于，除去头车和尾车的外观与功能跟中间的车辆有区别，中间的车辆无论有多少节数，都可以是一样的，例如，参见图4，图4为本发明实施例常用列车网络拓扑图，所有车辆内部的车辆网络布置也没有较大的差异，每节车辆最大的区别在于各自的列车网关设备传递到其他车辆的数据要携带各自的身份标识。
[0047] 因此，中央处理器200可以将控制列车网关设备获取其所属列车车辆的车辆总线上报的行车数据，并将对应的数字信号作为行车数据所属列车车辆的身份标识，例如，参见表1，三号车辆的身份标识可以为0…0010(N-1个0)，根据身份标识和行车数据生成报文，将报文发送至列车总线上。例如，头车的仪表显示屏需要显示各节车辆胎压的数据，每节车辆的列车网关设备(除头车外)获取胎压监测系统发送的数据，根据每节车辆对应的车辆的身份标识和胎压监测系统发送的数据生成报文，然后将报文发送至主干网上，即列车总线上。
[0048] 一些实施例中，参见图5，该列车网关设备还包括：配电设备300、
存储器400，以及检测模
块500。
[0049] 在本发明的一个实施例中，该列车网关设备包括：配电设备300，配电设备300上设置有多个引脚，多个引脚用于输出不同或者相同状态电压信号。
[0050] 可选地，列车上基本用的电器电源与地都来自于配电设备300，因此本发明可以在配电设备300上设置一个专
门为列车网关设备提供电源或地信号的接口，例如，参见图6，图6为本发明实施例列车网关设备与配电设备的接口设置示意图，在列车网关设备的主控芯片100上的某个三态电压信号采集口引脚需要接电源时，可以通过对外车
线束连接器将其连接到配电设备300上的24V引脚上，同理，在列车网关设备的主控芯片100上的某个三态电压信号采集口引脚需要接地时，可以通过对外车线束连接器将其连接到配电设备300的地引脚上，当车辆的身份标识需要重新编排时，可以根据表1所示的编码规则调整主控芯片
100上的各个引脚的接线，即可完成车辆身份的配置。
[0051] 在本发明的一个实施例中，该列车网关设备包括：存储器400，存储器400用于根据列车车辆的编排顺序中每节车辆的编号，与多种不同状态电压信号的组合信息进行一一对应存储，生成对应关系。
[0052] 在本发明的实施例中，中央处理器200从存储器400中读取对应关系，并根据对应关系确定与编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息。
[0053] 例如，可以将表1中的列车车辆的编排顺序中每节车辆的编号，与多种不同状态电压信号的组合信息进行一一对应存储，生成对应关系，以便于中央处理器实时读取与编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息，有效提升信息的读取效率。
[0054] 在本发明的一个实施例中，该列车网关设备包括：检测模块500，检测模块500用于检测是否接收到对新接入列车主干网的车辆和/或对从列车主干网分离的车辆的身份标识进行重新编排的指令，得到检测结果。
[0055] 在本发明的实施例中，在检测结果为接收到重新编排的指令时，中央处理器200获取新的编排顺序号，根据新的编排顺序号重新对多个三态电压信号采集口进行配置。
[0056] 需要说明的是，新接入列车主干网的车辆必须和其他车辆的外形一致(因头车或尾车跟中间车辆的外形不一致)，当某条干线上需要增加车辆节数时，可以对新接入列车主干网的车辆上的列车网关设备进行相应的设置，或者，当某条干线上需要减少车辆节数时，可以对有影响的车辆上的列车网关设备进行相应的设置，能够保证车辆的正常运行。
[0057] 例如，列车有4节车辆(不含头车和尾车)，即主控芯片上100设置有4个三态电压信号采集口(N＝4)，当检测模块500接收到对新接入列车主干网的车辆的身份标识进行重新编排的指令时，例如，可以将新接入列车主干网的车辆加载在三号车辆和四号车辆之间，此时，可以将三号车辆和四号车辆分开，而后，将新接入列车主干网的车辆在整个列车中的编排顺序号配置为四号车辆，将原来的四号车辆在整个列车中的编排顺序号配置为五号车辆，将新接入列车主干网的车辆上的列车网关设备的主控芯片上的4个三态电压信号采集口按图7所示进行接线，同时，将原来的四号车辆上的列车网关设备的主控芯片上的4个三态电压信号采集口按图8所示进行接线，最后，将新定义的四号车辆连接上三号车辆，再将新定义的五号车辆连上新定义的四号车辆，这样即能保证五节车辆网络架构的正常通信，保证车辆的正常运行。
[0058] 其中，图8为本发明实施例在车辆新接入列车主干网时四号车辆的三态电压信号采集口的外部接线示意图，图8为本发明实施例在车辆新接入列车主干网时五号车辆的三态电压信号采集口的外部接线示意图。
[0059] 同理，当检测模块500接收到对从列车主干网分离的车辆的身份标识进行重新编排的指令时，中央处理器200可以获取新的编排顺序号，根据新的编排顺序号重新对多个三态电压信号采集口进行配置。
[0060] 本实施例中，通过中央处理器获取其所属列车车辆在整个列车中的编排顺序号，并读取与编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息，根据对应的三态电压信号的组合信息对多个三态电压信号采集口进行配置，以及控制主控芯片通过配置后的三态电压信号采集口进行电压信号的采集，得到三态电压信号的组合对应的数字信号；控制列车网关设备获取其所属列车车辆的车辆总线上报的行车数据，并将对应的数字信号作为行车数据所属列车车辆的身份标识，根据身份标识和行车数据生成报文，将报文发送至列车总线上，能够保证车辆的正常运行，有效避免闭式列车因生产管理或者列车装配时出现纰漏，而导致列车出现故障无法运行的情况。
[0061] 图9是本发明一实施例提出的数据通信方法的流程示意图。
[0062] 参见图9，该数据通信方法包括：
[0063] S91：获取中央处理器所属列车车辆在整个列车中的编排顺序号，并读取与编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息。
[0064] 在本发明的实施例中，三态电压信号为以下之中任一个：高电平电压信号、低电平电压信号，以及高阻态电压信号。
[0065] 在本发明的实施例中，可以从存储器中读取对应关系，并根据对应关系确定与编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息。
[0066] 一些实施例中，参见图10，在步骤S91之前还包括：
[0067] S101：在配电设备上设置多个引脚，多个引脚用于输出不同或者相同状态电压信号。
[0068] S102：根据列车车辆的编排顺序中每节车辆的编号，与多种不同状态电压信号的组合信息进行一一对应存储，生成对应关系。
[0069] S92：根据对应的三态电压信号的组合信息对多个三态电压信号采集口进行配置，以及控制主控芯片通过配置后的三态电压信号采集口进行电压信号的采集，得到三态电压信号的组合对应的数字信号。
[0070] 在本发明的实施例中，可以根据对应的三态电压信号的组合信息，将多个三态电压信号采集口与配电设备上的多个引脚进行接入配置，并通过配置后的三态电压信号采集口采集配电设备提供的电压信号，得到三态电压信号的组合对应的数字信号。
[0071] S93：控制列车网关设备获取其所属列车车辆的车辆总线上报的行车数据，并将对应的数字信号作为行车数据所属列车车辆的身份标识。
[0072] S94：根据身份标识和行车数据生成报文，将报文发送至列车总线上。
[0073] 一些实施例中，参见图11，该数据通信方法还包括：
[0074] S111：检测是否接收到对新接入列车主干网的车辆和/或对从列车主干网分离的车辆的身份标识进行重新编排的指令，得到检测结果。
[0075] S112：在检测结果为接收到重新编排的指令时，获取新的编排顺序号，根据新的编排顺序号重新对多个三态电压信号采集口进行配置。
[0076] 需要说明的是，前述图1-图8实施例中对列车网关设备实施例的解释说明也适用于该实施例的数据通信方法，其实现原理类似，此处不再赘述。
[0077] 本实施例中，通过获取中央处理器所属列车车辆在整个列车中的编排顺序号，并读取与编排顺序号对应的三态电压信号的组合信息，根据对应的三态电压信号的组合信息对多个三态电压信号采集口进行配置，以及控制主控芯片通过配置后的三态电压信号采集口进行电压信号的采集，得到三态电压信号的组合对应的数字信号；控制列车网关设备获取其所属列车车辆的车辆总线上报的行车数据，并将对应的数字信号作为行车数据所属列车车辆的身份标识，根据身份标识和行车数据生成报文，将报文发送至列车总线上，能够保证车辆的正常运行，有效避免闭式列车因生产管理或者列车装配时出现纰漏，而导致列车出现故障无法运行的情况。
[0078] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0079]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、
片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0080] 应当理解，本发明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。
[0081] 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，所述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。
[0082] 此外，在本发明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。所述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。
[0083] 上述提到的存储介质可以是
只读存储器，磁盘或光盘等。
[0084] 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发明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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0085] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
