高速动车组网络控制系统中央控制单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及轨道车辆控制领域，特别地涉及高速动车组网络中的中央控制单元及其操作方法。
【背景技术】
[0002]当今社会，人们出行范围愈发广泛，出行次数愈发频繁，激发了轨道交通日益蓬勃的发展，逐渐形成了密布交织的列车网络。同时，为了满足快节奏出行的需求，高速列车技术也成为了研宄的热点。
[0003]在这种情况下，列车网络的控制技术的重要性就愈发凸显。列车网络控制单元不仅为行车安全提供根本保障，而且在行车自动化控制、运营效率的提高及管理自动化等方面，也发挥了重要的作用，是现代化铁路的重要标志之一。
[0004]在目前的列车网络中央控制单元通常采用自定义总线进行传输，可支持的数据采集设备数量非常有限，几乎不具备可扩展性。另外，现有的列车网络中央控制单元也不具备与实时工业以太网进行通信的功能。
【发明内容】
[0005]随着列车功能和构件不断地增加和复杂化，以及网络和通讯技术的不断发展，需要提供一种具有高度可扩展性以及能够实现能与以太网通信的列车网络中央控制单元。同时，由于高速铁路技术格局的发展与整合，也需要提供高速的、具有通用性的列车网络中央控制单元。
[0006]本申请的一个方面提供了一种列车网络中央控制单元，包括电源模块和中央处理单元模块；其中，所述中央控制单元还包括输入输出管理模块，通过CPCI总线与所述中央处理单元模块耦接；和MVB通信模块以及数字或模拟信号输入输出模块，分别通过自定义总线与所述输入输出管理模块耦接；其中，所述输入输出管理模块被配置为直接或协助所述中央处理单元模块对所述MVB通信模块以及数字或模拟信号输入输出模块进行管理。
[0007]特别的，所述中央控制单元具有CPCI架构，并且包括高速接口和低速接口。
[0008]特别的，所述数字或模拟信号输入输出模块被配置为通过外部接口采集列车状态数据，并将所采集的数据传输给所述输入输出管理模块，并从所述输入输出管理模块接收相应的管理指令。
[0009]特别的，所述MVB通信模块被配置为通过MVB总线接口从位于列车上的其他控制模块接收列车状态数据，将所接收的数据传输给所述输入输出管理模块，并从所述输入输出管理模块接收相应的管理指令。
[0010]特别的，所述中央处理单元模块通过以太网总线与具有以太网接口的外部设备耦接。
[0011]特别的，所述中央控制单元还包括网关模块，通过列车总线、多功能车辆总线或以太网总线分别与具有WTB、MVB或以太网接口的外部设备耦接，所述网关模块通过单一信号线与所述输入输出管理模块耦接。
[0012]特别的，所述数字或模拟信号输入输出模块至少包括数字量输入模块、数字量输出模块、电流监控、电压/频率转换、温度采集模块中之一。
[0013]特别的，所述输入输出管理模块还通过单一信号线与所述数字或模拟信号输入输出丰旲块f禹接。
[0014]特别的，所述输入输出管理模块被配置为对所述列车状态数据进行分析和处理并产生相应的紧急控制指令并向所述中央处理单元模块发送报告；或通过所述CPCI总线将所述列车状态数据发送至中央处理单元模块，由所述中央处理单元模块对所述列车状态数据进行分析和处理并产生相应的控制指令，并通过所述CPCI总线将所述控制指令指令发送至所述输入输出管理模块；并且所述输入输出管理模块还被配置为将其所产生的紧急控制指令或从所述中央处理单元模块接收的所述控制指令通过所述自定义总线发送至所述MVB通信模块或所述数字或模拟信号输入输出模块并进而发送至外部设备。
[0015]本申请的另一方面提供了一种对列车网络进行控制的方法，包括由数字或模拟信号输入输出模块采集列车状态数据或由MVB通信模块从列车接收状态数据；由所述数字或模拟信号输入输出模块或所述MVB通信模块将所述列车状态数据通过自定义总线传输至输入输出管理模块；所述输入输出管理模块对所述列车状态数据进行分析和处理并产生相应的紧急控制指令并向中央处理单元模块发送报告；或所述输入输出管理模块通过CPCI总线将所述列车状态数据发送至中央处理单元模块，由所述中央处理单元模块对所述列车状态数据进行分析和处理并产生相应的控制指令，并通过所述CPCI总线将该指令发送至所述输入输出管理模块；所述输入输出管理模块将其所产生的紧急控制指令或从所述中央处理单元模块接收的所述控制指令通过所述自定义总线发送至所述MVB通信模块或所述数字或模拟信号输入输出模块并进而发送至外部设备。
【附图说明】
[0016]下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中:
[0017]图1所示为根据本申请的一个实施例的列车网络中央控制单元的示意框图；
[0018]图2所示为图1所示的列车网络中央控制单元的硬件布局示意图；以及
[0019]图3所示为根据本申请的一个实施例的对列车网络进行中央控制的方法的示意流程图。
【具体实施方式】
[0020]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0021]下面的详细描述中所提到的“上” “下” “左” “右”，是参照附图中的方向进行描述的，本领域普通技术人员能够清楚理解其含义。
[0022]图1所示为根据本申请一个实施例的列车网络中央控制单元100，其中控制系统100可以包括中央处理单元模块104，输入输出管理模块106，MVB通信模块108以及数字或模拟信号输入输出模块110。
[0023]根据一个实施例，中央处理单元模块104具有CPCI架构，并且具有高速和低速接口，中央处理单元模块104通过CPCI总线122与输入输出管理模块106耦接和通信。根据一个实施例，CPCI总线122可以包括低速总线。同时中央处理单元模块104也预留了通用CPCI总线中的高速总线接口，可根据系统未来的需求，例如牵引控制单元中的数字信号处理可使用该高速总线。中央处理单元模块104还可以通过例如实时工业以太网总线152直接与外部设备200中具有ETH接口的设备202耦接通信。
[0024]根据一个实施例，输入输出管理模块106是具有独立处理能力的功能模块，其通过自定义总线132与MVB通信模块108和数字或模拟信号输入输出模块110耦接通信。输入输出管理模块106也可通过背板单一信号线134与数字或模拟信号输入输出模块110进行数据交互，这种交互方式与自定义总线方式相比具有快速响应功能。MVB通信模块108通过多功能车辆总线142与外部设备200中具有MVB接口的设备202耦接通信。数字或模拟信号输入输出模块110通过单一信号线144与外部接口中的例如车辆接口耦接。
[0025]根据一个实施例，数字或模拟信号输入输出模块110可以包括一个或多个子模块用于采集一个或多个参数数据，例如逆变器监控模块、电流监控模块、数字量输入模块、数字量输出模块、电压/频率转换模块、温度采集模块等等。输入输出管理模块106的存在使中央控制单元具备了可扩展性，例如可以至少通过自定义总线耦接至数字或模拟信号输入输出模块110中的14个子模块。
[0026]根据另一实施例，中央处理单元模块104可以通过实时工业以太网总线152与外部设备200中具有ETH接口的设备耦接，从而实现中央控制单元100的以太网通信功能。
[0027]另外，中央控制单元100还可以包括网关112，其通过总线154与外部设备200耦接。根据不同的实施例，总线154可以包括列车总线WTB、多功车辆总线MVB、实时工业以太网总线，分别耦接至外部设备200中具有WTB接口、MVB接口或ETH接口的设备。另外，网关112还可以通过单一信号线156与输入输出管理模块106耦接。
[0028]根据另一实施例，中央控制单元100还可以包括供电电源102，用于为系统中的各模块供电。中央控制单元100可以通过服务接口和接口电缆与外部操控设备300耦接通信。用户可以通过外部操控设备300对该中央控制单元100进行操作。
[0029]根据一个实施例，中央处理单元模块104还具有高速接口，可以直接与例如DSP或数据监视存储模块进行数据交互。
[0030]图2所示为根据本申请一个实施例的列车网络中央控制单元的硬件布局图。其中，网关实现列车总线WTB和多功能车辆总线MVB以及实时工业以太网总线的双向数据传输。根据一个实施例，网关可以集成在中央控制单元的机箱中，由此机箱供电，对外无供电接口。
[0031]中央处理单元模块主要负责软硬件资源的调度和通