列车通信传输方法及系统与流程

本发明涉及通讯技术领域，具体涉及一种列车通信传输方法及系统。

背景技术：

现代列车正朝着高速化、自动化和舒适化的方向发展。与传统的列车相比，越来越多的信息(诸如状态、控制、故障诊断、旅客服务等信息)由此而产生，并且迫切需要在列车车辆各计算机之间互相传输与交换。如何将这些大量的信息安全、快速、可靠准确的在整个列车上传输、以及传输给地面控制系统，已成为列车通信传输系统研制中面临的一个关键性课题。

列车上通信组件包括设置在车头的车头通信组件、若干车厢中的车中通信组件，以及车辆尾部车厢中的车尾通信组件，仅通过有线方式进行信息传输。一旦其中的通信模块发生故障，信息传输即被中断，在故障期间列车内部无法进行通信。

列车在内部通信的同时，还需要不断向外部地面控制系统实时发送列车的状态信息。现在列车上信息传输通过铁路综合数字移动通信系统(globalsystemofmobilecommunicationforrailway，简称gsm-r)无线信道或者4g网络进行通信。gsm-r无线信道和4g网络不受传输距离的影响，可以满足列车控制系统的实时通信要求，但是若gsm-r无线信道或4g网络发生通信故障，目前的解决办法是对通信组件进行重新启动或重新建立通信连接，导致故障解除的时间较长，通常在20秒以上。同时，列车和地面控制系统之间的信息传输。

基于上述原因，本发明人对现有的列车通信传输方式做了深入研究，设计出一种能够解决列车内部、以及列车内外通信不稳定情况的高效传输信息的列车通信传输方法及系统。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种列车通信传输方法及系统，通过列车内部多传输网络、信息进制转化、以及链路等级划分，解决列车内部无线通信不稳定、列车与外部信息连通不及时的问题，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下技术方案：

(1)一种列车通信传输方法，该方法包括：

列车车头通信组件配置第一传输模块、第二传输模块、信息转换模块和第一控制模块；

列车车中通信组件配置有第三传输模块和第四传输模块；

第一传输模块、第三传输模块的通信参数相同；第二传输模块、第四传输模块的通信参数相同，而与第一传输模块、第三传输模块的通信参数不相同；

第三传输模块向第一传输模块发送列车内部信息，第四传输模块同样向第二传输模块发送列车内部信息，第一传输模块和第二传输模块将接收到的信息发送至信息转换模块，信息转换模块对第一传输模块和第二传输模块传输的信息进行拆包、比对，删除重复信息后，将信息传输至第一控制模块；

第一控制模块的响应信息，通过信息转换模块转换为适合两不同通信参数的格式后，发送给第一传输模块和第二传输模块，再分别进行信息回传。

(2)一种列车通信传输系统，用于实施上述(1)所述的列车通信传输方法；该列车通信传输系统包括：

车头通信组件：第一传输模块、第二传输模块、信息转换模块、第一控制模块和第二控制模块；

车中通信组件：第三传输模块和第四传输模块；

第一传输模块、第三传输模块的通信参数相同；第二传输模块、第四传输模块的通信参数相同，而与第一传输模块、第三传输模块的通信参数不相同；

第三传输模块向第一传输模块发送列车内部信息，第四传输模块向第二传输模块发送相同的列车内部信息，第一传输模块和第二传输模块将接收到的信息发送至信息转换模块，信息转换模块对第一传输模块和第二传输模块传输的信息进行拆包、比对，删除重复信息后，将信息传输至第一控制模块；

第一控制模块的响应信息，通过信息转换模块转换为适合两不同通信参数的格式后，发送给第一传输模块和第二传输模块，再分别进行信息回传；

第二控制模块与第一控制模块的通信参数相同；第一控制模块周期性地将接收到的列车内部信息传输给第二控制模块；第二控制模块将列车内部信息，通过车地通信网络传输至地面控制系统，周期性将接收到的外部信息传输给第一控制模块，进行列车运行控制。

根据本发明提供的一种列车通信传输方法及系统，具有以下有益效果：

(1)本发明中，列车内部通信采用线程式(有线网络)和组网式(zigbee)传输方法共存，提高了列车内部信息传输的稳定性；

(2)本发明中，zigbee组网的特殊性，在不影响组网缺失的情况下，即使一个或多个zigbee模块出现问题，都不会影响信息传输至第二传输模块，鲁棒性强，为列车内部通信提供了有效的传输方式；

(3)本发明中，由于列车内部传输网络的加强，列车与外部通信采用高进制信息传输，以避免传输量大、传输时间长而带来的信息丢失或堵塞的风险；

(4)本发明中，对外部通信线路分级和向对传输信息排序，确定了利于信息传输及时性的传输规则，使列车中大量信息得到有序传输；

(5)本发明中，对每段信息配给一个唯一标识符，该唯一标识符中携带对应信息传输顺序的信息，利于对信息的分级传输；携带发送端属性信息，便于地面控制系统对接收到的信息与列车进行对应；整体唯一标识符的组合，利于信息在接收端校验、信息接收端和信息发送端断点续传中的信息查询。

(6)本发明中，预接入的ap通过筛选车载无线单元获取的可关联的ap与预存的ap-路线映射信息相吻合的ap来获得，安全系数高，极大降低了列车通信信息的泄露或丢失的风险；然后在预接入ap中选择稳定性系数最高的ap作为接入ap，利于通信传输的稳定性。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的列车通信传输方法流程示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的列车通信传输系统结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明提供的一种列车通信传输方法，如图1中所示，该方法包括：

列车车头通信组件配置第一传输模块、第二传输模块、信息转换模块和第一控制模块；

列车车中通信组件配置有第三传输模块和第四传输模块；其中，车中通信组件可以在多个车厢中分别安装以保证列车信息传输，安装有车中通信组件的车厢内既可以含有第三传输模块和第四传输模块，也可以仅含有第三传输模块或第四传输模块，只要能够满足信息传输要求即可；

第一传输模块、第三传输模块的通信参数相同；第二传输模块、第四传输模块的通信参数相同，而与第一传输模块、第三传输模块的通信参数不相同；

第三传输模块向第一传输模块发送列车内部信息，第四传输模块向第二传输模块发送相同的列车内部信息，第一传输模块和第二传输模块将接收到的信息发送至信息转换模块，信息转换模块对第一传输模块和第二传输模块传输的信息进行拆包、比对，删除重复信息后，将信息传输至第一控制模块；

第一控制模块的响应信息，通过信息转换模块转换为适合两不同通信参数的格式后，发送给第一传输模块和第二传输模块，再分别进行信息回传。

在本发明中，列车内部信息可以为列车振动信息、列车温度信息等列车内部传感器监测到的信息。响应信息可以为接收到信息后的应答信息。

在本发明中，所述第一传输模块、第三传输模块为有线网络模块，在列车内部形成有线局域网络。

在本发明中，所述第二传输模块、第四传输模块采用zigbee模块。列车内部布置的多个zigbee模块构成了组网，每个zigbee模块都是一个节点，在设定距离内，任意两个节点之间可实时通讯。也就是说，只要第二传输模块在组网中，第一控制模块就能获得zigbee组网中传输的各种信息。

由于zigbee组网的特殊性，第四传输模块中任意一个或多个zigbee模块出现问题，在不影响zigbee组网缺失的情况下，都不会影响信息传输至第二传输模块，鲁棒性强，且相对于4g公共网络的方式来说，成本低，且能够节省大量的电能，zigbee模块不必配备过大的电池。

本发明中，线程式(有线网络)和组网式(无线zigbee)传输方法共存，且两种传输方式均具有较高的传输速率，在保证信息冗余的同时，利于传输及时性。

在一种优选的实施方式中，列车上两相邻zigbee模块之间的距离不大于200m，以保障网络连通有效性。

在本发明中，两条通信线路发送的列车内部信息相同，仅在数据封装格式和传输速率上存在差异，因而信息转换模块对应各数据封装格式进行拆包，将两条通信线路上的信息进行对比，校正、去重后，传输有效数据。

在本发明中，列车内部冗余传输能够有效保证信息的安全性，当其中一条通信线路尤其是传输速率较快的线路出现闪断后，通过信息转换模块的对比、校正，即可重新获得通信线路闪断导致缺失的信息。当其中一条通信线路出现断路后，另一条通信线路担负信息传递职责，利于保证列车内部始终处于通信不间断的状态。

在本发明中，所述车头通信组件还配置有第二控制模块。此时，第一控制模块用于收集列车内部信息并通过内部的通信线路输出响应信息，第二控制模块利用列车外部通信线路与通讯目标进行信息传递。例如，第二控制模块将列车内部信息，通过车地通信的wi-fi网络传输至地面控制系统。

第二控制模块与第一控制模块的通信参数相同，第一控制模块周期性将接收到的列车内部信息传输给第二控制模块；第二控制模块周期性将接收到的外部信息(如列车调速信息等)传输给第一控制模块，进行列车运行控制。

在本发明中，所述车头通信组件还配置有监控模块，用于监控第一控制模块和第二控制模块的运行，包括监控两者的工作状态、发送信息类型等。当监控模块监测到第一控制模块或者第二控制模块故障，发送指令，使正常工作的第一控制模块或者第二控制模块承担两者的全部功能。当监控模块监测到第一控制模块或者第二控制模块故障排除后，发送指令以启用排除故障后的控制模块，经控制模块初始化后，实施其自身的功能。

在本发明中，正常运行的情况下，第一控制模块和第二控制模块分别负责列车内外的信息传递工作，信息稳定性能够得到保证，同时，降低了信息传递的复杂度。而在其中一个控制模块存在故障的情况下，正常的控制模块可以承担所有功能，为设备维修或列车的正常运行提供操作空间。

本发明人经过研究发现，列车信息具有多样性，例如列车状态、控制、故障诊断、旅客服务等信息，而列车信息传输的实时性不仅要求列车内部信息传输实时，也进一步要求列车内外之间信息传输实时，但是大量信息不可避免存在拥堵网络进而产生信息丢失的情况(风险)，特别是列车高速行驶导致的列车外部通信线路不稳定性更强，信息丢失的风险更高。

在一种优选的实施方式中，本发明人在第一控制模块和第二控制模块中设置转码单元，其具备进制转换功能，第一控制模块将接收到的列车内部通信线路传输的信息转换为高进制信息如十进制式信息、十六进制式信息后，再传输给第二控制模块，以供列车内外信息传递；列车与外部通信采用高进制信息传输，降低数据传输大小，提高传输速率，利于避免外部信息不稳定带来的信息丢失或堵塞的风险。

当第一控制模块故障时，第二控制模块承担第一控制模块的功能，此时第二控制模块中的转码单元代替第一控制模块中的转码单元实施转码功能，如将接收到的列车内部的信息转换为高进制信息后向外传输。

在另一种优选的实施方式中，考虑到列车向外传输的各类信息根据实时性要求、带宽占用等因素，可以进行不同方式的优先级划分，本发明中采用信息的实时性要求作为信息传输优先级评价标准，将待传输的信息按实时性要求进行排序，信息分段，信息传输；特别地，为待传输的每段信息设置一个唯一标识符，将该唯一标识符携带在消息中发送，可以准确匹配信息和传输线路。

为了运行安全，在同一时间内，列车的外部通信线路不止为单线路，多为gsm-r无线信道、4g网络或者无线宽带(wi-fi)方式的组合。结合列车运行线路上安装的无线网络(gsm-r无线信道、4g网络或者wi-fi)的传输速率和稳定性，对各无线网络进行分级，如优先级wi-fi＞4g网络＞gsm-r无线信道。

在本发明中，信息的传输规则为：当可用网络线路数大于或等于信息分段数时，采用网络线路-分段信息一一对应的方式发送消息，线路选用以高优先级线路优先为原则；当可用网络线路数小于信息分段数时，确定当前可用网络线路数m，信息分段数n，前m-1个高优先级分段信息分别与前m-1个优先级线路一一对应发送，剩余的分段信息(共n-m+1个)采用加权循环(wrr)算法通过第m个网络线路转发。

本发明中，分段信息携带的唯一标识符的生成方法可以有多种，例如由算法机器生成的uuid，或者使用类snowflacke方法生成一个被划分成四个段的64bit的数字；使用uuid可以本地生成id，延时低，性能高；但是uuid过长，且没有排序，无法保证趋势递增，不适用于本发明中存在分级性质的传输。snowflacke方法的优点为：时间戳在高位，自增序列在低位，整个id是趋势递增的，按照时间有序；其缺点也很明显，依赖机器时钟，如果机器时钟回拨，会导致重复id生成。

本发明针对使唯一标识符满足分级传输辨识、生成方法简单，能够获得全局唯一、不会重复出现的标识符的问题，进行了深入试验，提供了一种由信息分段号、ip数字地址、时间截和自增序列组成的唯一标识符，其组合方式为：

信息分段号+ip数字地址+时间截+自增序列。

本发明中，信息分段号是指待传输的信息基于实时性排序、分段后，该段信息在总排序中的编号；信息分段号的位数在1位以上，优选为3～6位，使用十进制阿拉伯数字表示。

本发明中，根据申请唯一标识符的主机(第二控制模块所在主机)的ip地址，将该ip转换后使用阿拉伯数字表示，即ip数字地址。目前ip地址分为四段，每段数值使用256进制表示，将ip地址的数值整体看待时，ip地址为具有4位数的使用256进制表示的一个数值。

特别地，将ip的数值转化为位数为11位的十进制后使用。当该十进制数字不满足11位数的时候，在十进制数字的第一位数字前面添加阿拉伯数字0，以满足ip数字地址为11位数的要求。该11位数的十进制阿拉伯数字，可以满足现有科技水平下任意系统获取唯一标识符的需求。

本发明中，时间截是时间起算点到主机申请唯一标识符时即时的、瞬间的或那一刻的时间点之间的毫秒数。其中，时间起算点优选为1970年的零点零时零分。优选地，时间截的位数为17位，由十进制阿拉伯数字表示。

本发明中，所述自增序列为表示唯一标识符申请顺序的编号，该自增序列或编号的位数根据请求量规模设定，自增序列的位数为2～10位数，优选为3～8位数，使用十进制的阿拉伯数字表示。

在本发明提供的唯一标识符中，通过使用十进制数字的信息分段号、时间截和自增序列，可以使得在使用过程中，自动/人工很容易的判断出不同唯一标识符之间产生的先后顺序以及唯一标识符对应信息的传输顺序，进而利于对信息的分级传输；ip地址则能够便于地面控制系统对接收到的信息与列车进行对应；唯一标识符的信息分段号+ip数字地址+时间截+自增序列整体设置利于信息在接收端校验、信息接收端和信息发送端断点续传中的信息查询。例如，信息接收端在接收完毕所有信息后，对信息的完整性进行校验，通过ip数字地址进行信息筛选后，以信息分段号、时间截或者自增序列排序进行信息校验；或者，在信息传输过程中，传输网络断连，信息发送端和接收端能够通过信息分段号、时间截或者自增序列快速准确的确定信息传输断点，网络恢复后，启动断点续传。进一步地，每段信息中的唯一标识符，能够避免发送端对信息格式修改而内容不修改时，重新识别/无法识别而导致信息传输延迟、信息重新传输或者信息传输中断等问题的产生。

本发明中，实现信息分段号+ip数字地址+时间截+自增序列拼接的方法可以使用现有技术中的任意一种，例如，java、python、c#等语言的字符串拼接符+；pl/sql的拼接符||；mysql中的concat等，在此不做限定。

举例如下，信息分段号原始值为0011，调整后为0011；ip地址为192.18.0.234，调整后转化为ip数字地址03222405354；时间截原始值为2018100911:23:54.123456，调整后为15390554341123456；自增序列为654321。使用字符串拼接技术后，获得唯一标识符00110322240535415390554341123456654321。

在上述可选的多种网络传输方式中，列车普遍采用wi-fi作为车地通信的一种必要方式。当前车地通信中，wi-fi网络根据信号强度进行切换，当关联的无线ap(acesspoint，接入点)信号强度低，存在信息无法传输的风险时，车载无线单元扫描周围的其他ap，并选择信号最强的ap进行关联。很明显，这存在对ap的选择考量单一、ap稳定性对信息传递连续性存在风险等问题。

为了解决上述wi-fi网络切换存在的信息传输稳定性问题，通过以下方式进行解决：通过车载无线单元获取可关联的ap的信号强度和属性信息，与系统中预存的ap-路线映射信息比对，筛选重合的ap作为预接入ap，在预接入ap中选择稳定性系数最高的ap作为接入ap。

本发明中，列车的两端都安装有车载无线单元，用于获取ap属性信息和信号强度，与ap连接，使得列车能够经由无线网络将通信信息传输至通信目标如地面控制系统。ap-路线映射信息通过将列车行驶路线上ap的属性信息和位置信息与列车行驶路线进行映射获得。其中，ap的属性信息包括ap的唯一名称在内的服务集标识符ssid、以及媒体访问控制mac地址中的至少一个；ap的位置信息为mac地址对应的地理位置信息。

本发明中，车载无线单元获取的可关联的ap可能并不与预存的ap完全重合，而是仅有部分重合，非重合的ap可能为干扰ap，不经安全性验证而选择使用该ap存在数据安全性风险。将可关联的ap限定在预存的ap中是由于其为经过安全性核查的ap，如专用于铁路通信的ap，安全系数高，极大降低了列车通信信息的泄露或丢失。

本发明中，列车对接入ap的更新包括以下步骤：

步骤(1)，判断当前与车载无线单元关联的ap的无线网络信号强度是否低于设定的无线网络信号强度阈值；

步骤(2)，测定预接入ap的稳定性系数，选择稳定性系数最高的ap进行接入。

本发明步骤(1)中，设定的无线网络信号强度阈值用于判断正在使用(或预接入)的ap的无线网络信号强度是否能够进行正常的网络通信，无线网络信号强度高于该设定阈值是保证正常网络通信的前提。

本发明步骤(2)中，预接入ap的信号强度不低于设定的无线网络信号强度阈值。

ap的稳定性系数由包括ap与列车路线的最小距离、ap的辐射范围以及ap的过往稳定性决定。

ap与列车路线的最小距离可以通过ap的坐标以及与该ap相近路段的列车路线的坐标确定；ap的辐射范围为ap的产品性能参数，可由对ap进行信息核查时采集获得。

本发明中，ap的过往稳定性通过过往连接该ap后对该ap的使用稳定性进行评测获得，该ap的使用频率越高，ap的过往稳定性越准确。其中，该稳定性评测的标准包括：ap中断频率、高于无线网络信号强度阈值时的ap信号在列车路线上的辐射距离等。

优选的，所述稳定性系数的数学模型函数为：

其中，(xl,yl)是第l个预接入ap的地址坐标；(xli,yli)是与第l个预接入ap相近路段的列车路线的坐标；q为ap的辐射范围，ql为第l个预接入ap的辐射范围；p为ap的过往稳定性定量值；kq和kp为修正系数。

在本发明中，稳定性系数作为重要的参数，结合ap-路线映射信息列表，利于工作人员快速预测或人工选择或自动选择下一运行阶段下将要连接的ap。wi-fi无线网络切换稳定，切换后的无线网络的稳定性强，能够保证采用wi-fi无线网络传输数据的及时性和高效性。

本发明的另一方面在于提供一种通信传输系统，如图2所示，该系统包括：

车头通信组件：第一传输模块、第二传输模块、信息转换模块、第一控制模块和第二控制模块；

车中通信组件：第三传输模块和第四传输模块；

第一传输模块、第三传输模块的通信参数相同；第二传输模块、第四传输模块的通信参数相同，而与第一传输模块、第三传输模块的通信参数不相同；

第三传输模块向第一传输模块发送列车内部信息，第四传输模块向第二传输模块发送相同的列车内部信息，第一传输模块和第二传输模块将接收到的信息发送至信息转换模块，信息转换模块对第一传输模块和第二传输模块传输的信息进行拆包、比对，删除重复信息后，将信息传输至第一控制模块；

第一控制模块的响应信息，通过信息转换模块转换为适合两不同通信参数的格式后，发送给第一传输模块和第二传输模块，再分别进行信息回传；

第二控制模块与第一控制模块的通信参数相同；第一控制模块周期性地将接收到的列车内部信息传输给第二控制模块；第二控制模块将列车内部信息，通过车地通信网络传输至地面控制系统，周期性将接收到的外部信息(如列车调速信息等)传输给第一控制模块，进行列车运行控制。

在一种优选的实施方式中，所述车头通信组件还配置有监控模块，用于监控第一控制模块和第二控制模块的运行，包括监控两者的工作状态、发送信息类型等；

当监控模块监测到第一控制模块或者第二控制模块故障，发送指令，使正常工作的第一控制模块或者第二控制模块承担两者的全部功能；当监控模块监测到第一控制模块或者第二控制模块故障排除后，发送指令以启用排除故障后的控制模块，经控制模块初始化后，实施其自身的功能。

在一种优选的实施方式中，第一控制模块和第二控制模块中设置转码单元，其具备进制转换功能，第一控制模块将接收到的列车内部通信线路传输的信息转换为高进制信息如十进制式信息、十六进制式信息后，再传输给第二控制模块，以供列车内外信息传递；

当第一控制模块故障时，第二控制模块承担第一控制模块的功能，此时第二控制模块中的转码单元代替第一控制模块中的转码单元实施转码功能，如将接收到的列车内部的信息转换为高进制信息后向外传输。

在一种优选的实施方式中，所述列车通信传输系统还包括向外传输信息组件：

链路分级模块：对外部通信线路进行分级；

信息排序模块：根据信息传输优先级评价标准，对待传输的信息进行排序；

信息分段模块：对已排序信息进行分段；

标识符配置模块：为待传输的每段信息设置一个唯一标识符，将该唯一标识符携带在消息中；

车载无线单元：用于获取ap属性信息和信号强度，与ap连接，使得列车能够经由无线网络将通信信息传输至通信目标，如地面控制系统；

外部通信管理模块，根据车载无线单元获取的可关联的ap信息，确定要接入的ap。

在一种优选的实施方式中，外部通信管理模块包括以下子模块：

信号强度判断子模块，通过判断当前与车载无线单元关联的ap的无线网络信号强度、以及预接入ap的无线网络信号强度是否低于设定的无线网络信号强度阈值，向研判子模块发送ap更换或接入的信号；

筛查子模块：车载无线单元获取可关联的ap的属性信息，与预存的ap-路线映射信息比对，筛选信息吻合的ap作为预接入ap；

研判子模块：测定预接入ap的稳定性系数，选择稳定性系数最高的ap进行接入。

在本发明中，所包括的各组件、模块、单元只是按照功能逻辑进行划分的，并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各组件、模块、单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解，实现上述示出的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于以计算机可读取存储介质中，所述的存储介质如rom/ram、磁盘等。

实施例：

如图2所示，一种列车通信传输系统，该系统包括列车内部通信组件和向外传输信息组件：

列车内部通信组件包括：

车头通信组件：第一传输模块、第二传输模块、信息转换模块、监控模块、第一控制模块和第二控制模块；第一控制模块和第二控制模块采用微控制器芯片s3c2440；信息转换模块采用微控制器芯片atmega128。

车中通信组件：第三传输模块和第四传输模块；

第一传输模块、第三传输模块的通信参数相同，为有线网络组件，在列车内部形成有线局域网络；第二传输模块、第四传输模块的通信参数相同，为zigbee组件，在列车内部形成zigbee组网。

第三传输模块向第一传输模块发送列车内部信息，第四传输模块向第二传输模块发送相同的列车内部信息，第一传输模块和第二传输模块将接收到的信息发送至信息转换模块，信息转换模块对第一传输模块和第二传输模块传输的信息进行拆包、比对，删除重复信息后，将信息传输至第一控制模块；

第一控制模块的响应信息，通过信息转换模块转换为适合两不同通信参数的格式后，发送给第一传输模块和第二传输模块，再分别进行信息回传；

第二控制模块与第一控制模块的通信参数相同；第一控制模块周期性地将接收到的列车内部信息传输给第二控制模块；第二控制模块将列车内部信息，通过车地通信网络传输至地面控制系统，周期性将接收到的外部信息(如列车调速信息等)传输给第一控制模块，进行列车运行控制。

监控模块，用于监控第一控制模块和第二控制模块的运行，包括监控两者的工作状态、发送信息类型等，其为第一控制模块和第二控制模块中的预存的软件程序，通过监测两控制模块之间的信息应答实现监控功能；当监控模块监测到第一控制模块或者第二控制模块故障，发送指令，使正常工作的第一控制模块或者第二控制模块承担两者的全部功能；当监控模块监测到第一控制模块或者第二控制模块故障排除后，发送指令以启用排除故障后的控制模块，经控制模块初始化后，实施其自身的功能。

第一控制模块和第二控制模块中设置转码单元，其具备进制转换功能，第一控制模块将接收到的列车内部通信线路传输的信息转换为高进制信息如十进制式信息、十六进制式信息后，再传输给第二控制模块，以供列车内外信息传递；

当第一控制模块故障时，第二控制模块承担第一控制模块的功能，此时第二控制模块中的转码单元代替第一控制模块中的转码单元实施转码功能，如将接收到的列车内部的信息转换为高进制信息后向外传输。

向外传输信息组件包括：

链路分级模块：对外部通信线路进行分级；

信息排序模块：根据信息传输优先级评价标准，对待传输的信息进行排序；

信息分段模块：对已排序信息进行分段；

标识符配置模块：为待传输的每段信息设置一个唯一标识符，将该唯一标识符携带在消息中；

车载无线单元：用于获取ap属性信息和信号强度，与ap连接，使得列车能够经由无线网络将通信信息传输至通信目标，如地面控制系统；

外部通信管理模块，根据车载无线单元获取的可关联的ap信息，确定要接入的ap。

外部通信管理模块包括以下子模块：

信号强度判断子模块，通过判断当前与车载无线单元关联的ap的无线网络信号强度、以及预接入ap的无线网络信号强度是否低于设定的无线网络信号强度阈值，向研判子模块发送ap更换或接入的信号；

筛查子模块：车载无线单元获取可关联的ap的属性信息，与预存的ap-路线映射信息比对，筛选信息吻合的ap作为预接入ap；

研判子模块：测定预接入ap的稳定性系数，选择稳定性系数最高的ap进行接入。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。