一种用于轨道列车的网络系统及轨道列车的制作方法

1.本技术涉及轨道列车技术领域，具体地，涉及一种用于轨道列车的网络系统及轨道列车。


背景技术：

2.现代高速动车组，大部分采用符合iec61375标准的tcn网络(全拼为tcn-train communication network，列车通信网络)作为其通信控制网，采用以太网作为其维护网。随着列车功能的完善以及安全性舒适性等指标的逐渐提出，列车还布置了视频监控信息网以及货运信息网等。为满足传输大数据量的需求，这些系统也采用了以太网。因此，在以tcn架构为通信控制网的高速动车组上，存在多套以太网网络，列车维护网和各种信息网的网络独立存在，分开运行。
3.为了减少资源的浪费，高速动车组出现了列车维护网和信息网的网络的融合的情况，但是导致了信息网运行容易间断的问题，即导致了轨道列车的信息网的容灾率较低。
4.因此，轨道列车的信息网运行容易间断，容灾率低，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。
5.在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.本技术实施例提供了一种用于轨道列车的网络系统及轨道列车，以解决轨道列车的信息网运行容易间断，容灾率低的技术问题。
7.本技术实施例提供了一种用于轨道列车的网络系统，包括：
8.维护网，包括设置在所述轨道列车的控制车且串接连接的两个控制车交换机，所述维护网作为所述轨道列车的通信控制网的维护网；
9.信息网，包括设置在所述轨道列车的控制车的第一设备和第二设备；其中：
10.所述第一设备与两个所述控制车交换机通信连接以将所述第一设备以双路冗余方式接入所述维护网，所述第二设备与所述第一设备通信连接；
11.两个所述控制车交换机中至少一个能正常工作时，被调用的信息流能够从所述第二设备，经所述第一设备和两个所述控制车交换机中能正常工作的一个控制车交换机被调用。
12.本技术实施例还提供以下技术方案：
13.一种轨道列车，包括上述所述的用于轨道列车的网络系统。
14.本技术实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：
15.在控制车设置有两个串接连接的控制车交换机，所述第一设备与两个所述控制车交换机通信连接以将所述第一设备以双路冗余方式接入所述维护网，即将第一设备进行了冗余设置处理，这样，两个所述控制车交换机中两个能够正常工作以及其中一个能正常工
作时，被调用的信息流能够从第二设备，经所述第一设备和两个所述控制车交换机中能正常工作的一个控制车交换机被调用，从而避免了一个控制车交换机出现故障，导致被调用的信息无法被调用的情况。本技术实施例的轨道列车，信息网和维护网不再是独立存在的，而是融为一体的，同时，利用了轨道列车两个控制车交换机的双路冗余，对第一设备与控制车交换机的通信也进行了双路冗余设置，使得本技术实施例的轨道列车的信息网的运行不容易间断，容灾率高。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
17.图1为本技术实施例的一种用于轨道列车的网络系统在控制车的结构示意图；
18.图2为本技术实施例的一种用于轨道列车的网络系统在一个动力单元的结构示意图；
19.图3为本技术实施例的用于轨道列车的网络系统的两个不同编组的tcms系统与隔离网关终端设备进行通信通过r-nat协议将目的地址转换为etb层的consist network地址，地址转换过程的示意图。
20.附图标记说明：
21.110控制车交换机，
22.201视频监控显示屏，210视频监控服务器，
23.220视频监控信息网的第二设备，
24.301货运显示屏，310货运交换机，320货运信息网的第二设备。
具体实施方式
25.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本技术的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.实施例一
27.图1为本技术实施例的一种用于轨道列车的网络系统在控制车的结构示意图；图2为本技术实施例的一种用于轨道列车的网络系统在一个动力单元的结构示意图。
28.如图1和图2所示，本技术实施例的一种用于轨道列车的网络系统，包括：
29.维护网，包括设置在所述轨道列车的控制车且串接连接的两个控制车交换机110，所述维护网作为所述轨道列车的通信控制网的维护网；
30.信息网，包括设置在所述轨道列车的控制车的第一设备和第二设备；其中：
31.所述第一设备与两个所述控制车交换机通信连接以将所述第一设备以双路冗余方式接入所述维护网，所述第二设备与所述第一设备通信连接；
32.两个所述控制车交换机中至少一个能正常工作时，被调用的信息流能够从所述第二设备，经所述第一设备和两个所述控制车交换机中能正常工作的一个控制车交换机被调用。所述第一设备和所述第二设备是根据设备的重要程度进行的划分。
33.本技术实施例的轨道列车，在控制车设置有两个串接连接的控制车交换机，所述第一设备与两个所述控制车交换机通信连接以将所述第一设备以双路冗余方式接入所述维护网，即将第一设备进行了冗余设置处理，这样，两个所述控制车交换机中两个能够正常工作以及其中一个能正常工作时，被调用的信息流能够从第二设备，经所述第一设备和两个所述控制车交换机中能正常工作的一个控制车交换机被调用，从而避免了一个控制车交换机出现故障，导致被调用的信息流无法被调用的情况。本技术实施例的轨道列车，信息网和维护网不再是独立存在的，而是融为一体的，同时，利用了轨道列车两个控制车交换机的双路冗余，对第一设备与控制车交换机的通信也进行了双路冗余设置，使得本技术实施例的轨道列车的信息网的运行不容易间断，容灾率高。
34.实施中，所述信息网还包括设置在所述轨道列车的控制车的信息显示屏，所述信息显示屏与其中一个所述控制车交换机通信连接；
35.其中，所述信息显示屏调用的信息流能够从所述第二设备，经所述第一设备和两个所述控制车交换机中能正常工作的一个控制车交换机被调用。
36.这样，信息显示屏调用命令，经与信息显示屏连接的控制车交换机传输至第一设备；之后，所述信息显示屏调用的信息流从所述第二设备，经所述第一设备和两个所述控制车交换机中能正常工作的一个控制车交换机被调用。从而实现了信息显示屏对信息流的调用。
37.具体的，所述维护网采用以太网，所述信息网采用以太网。
38.这样，本技术实施例的用于轨道列车的网络系统，实现了维护网和信息网多个以太网的融合。
39.将图2中的设备缩写进行列明：
40.其中：
41.sw：交换机，1/8车的sw集成了etb和ecn功能，2-7车的sw集成了ecn和中继功能；
42.vs：视频监控服务器；hmiv：视频监控显示屏；
43.ws：货运主机；hmiw：货运显示屏；wsl：poe供电交换机；
44.gw：用于控制网和视频网隔离的隔离网关；gw1：与tcms通信的pis以太网接口；gw2：与视频系统通信的pis以太网接口；
45.ccu：中央控制单元；hmi：人机交互接口；iom：输入输出模块；
46.wtd：无线传输设备；bcu：制动控制单元；tcu：牵引控制单元。
47.实施中，所述信息网包括视频监控信息网，对应的，所述信息显示屏是视频监控显示屏201，所述视频监控信息网的第一设备是视频监控服务器210，所述视频监控信息网的第二设备220是视频监控信息网的其他设备；
48.其中，所述视频监控显示屏201调用的视频信息流，从所述视频监控信息网的第二设备220，经所述视频监控服务器210和两个所述控制车交换机110传输至所述视频监控显示屏201；所述视频监控显示屏201对视频信息流进行调用的过程占用所述列车维护网带宽。
49.视频监控显示屏调用视频信息的命令，经与之连接的控制车交换机发送至视屏监控服务器，视频监控服务器根据调用视频信息的命令，从视频监控信息网的第二设备中调用视频信息流，经两个所述控制车交换机中能正常工作的一个，再经过与视频监控显示屏
连接的控制车交换机发送至视频监控显示屏进行显示，从而避免控制车交换机故障导致视频信息流无法调用问题。同时，所述视频监控显示屏对视频信息流进行调用的过程占用所述列车维护网带宽，若视频监控信息网未进行软件更新和数据下载，那么其他时间不占用维护网的带宽。
50.具体的，视频监控信息网内部的存储仅仅占用视频监控信息网自身内部的以太网，不占用维护网的带宽。
51.实施中，所述信息网还包括货运信息网，对应的，所述信息显示屏是货运显示屏301，所述货运信息网的第一设备是货运交换机310，所述货运信息网的第二设备320是货运信息网的其他设备；
52.其中，所述货运信息网的各个第二设备分别与所述货运交换机310通信连接，所述货运交换机310与所述控制车货运交换机110连接。
53.货运信息网的第一设备是货运交换机，第二设备都和货运交换机通信连接，这样，货运信息网中与维护网通信连接的仅仅是货运交换机和货运显示屏，连入维护网的设备较少。这样，虽然货运信息网的设备是很多的，但是接入控制车交换机的设备只有货运交换机和货运显示屏，对控制车交换机接口数量的要求较低，进而使得对控制车交换机的要求较低。
54.实施中，所述信息网还包括货运信息网，对应的，所述信息显示屏是货运显示屏，所述货运信息网的第一设备是货运交换机和货运主机，所述货运信息网的第二设备是货运信息网的其他设备；
55.其中，所述货运交换机和所述货运主机分别与两个所述控制车交换机一一对应通信连接，所述货运显示屏与其中一个所述控制车交换机通信连接，所述货运交换机与所述控制车货运交换机连接，所述货运信息网的各个第二设备分别与所述货运交换机通信连接。
56.由于，所述货运信息网的各个第二设备的功率较小，因此，所述货运交换机是poe供电交换机，即以太网供电(poe是power over ethernet)交换机。
57.即poe供电交换机直接为货运信息网的各个第二设备供电，节约了供电空间。
58.实施中，所述列车维护网还包括：设置在所述轨道列车的各个中间车且顺次串接连接的中间车交换机，位于两端的两个中间车交换机与两个控制车的控制车交换机顺序连接；
59.所述视频监控信息网还包括设置在所述轨道列车的中间车的视频监控信息从显示屏；所述货运信息网还包括设置在所述轨道列车的中间车的货运信息从显示屏；
60.一个所述中间车交换机分别与一个所述视频监控信息从显示屏和一个所述货运信息从显示屏通信连接。
61.这样，通过视频监控信息从显示屏和所述货运信息从显示屏，能够实现在轨道列车的任一车厢都能对视频监控和货物信息进行查看。
62.实施中，轨道列车还包括：
63.隔离网关，用于将所述列车维护网和所述视频监控信息网进行隔离。
64.实施中，所述列车维护网，视频监控信息网以及货运信息网相互隔离；其中：
65.vlan1为视频监控信息网的设备组成的局域网；
66.vlan2为货运信息网的设备组成的局域网；
67.vlan3为隔离网关与tcms通信支持trdp协议的端口和tcms设备组成的局域网；
68.vlan4为未划分到上述vlan中的子系统维护局域网；
69.其中，trdp协议(即列车实时以太网协议，trdp是train real-time data protocol的简称，)，tcms全称是列车控制和管理系统train control and management system，vlan全称是虚拟局域网virtual local area network。
70.即利用vlan技术将列车维护网，视频监控信息网以及货运信息网相互隔离。
71.考虑维护网中各系统软件需要更新以及故障数据下载的情况，需为各vlan设置维护端口。根据不同vlan中下挂设备数目，确定相应维护端口。具体如下：
72.vlan1的维护端口：x1；
73.vlan2的维护端口：x2；
74.vlan3的维护端口：x3。
75.vlan4的维护端口：x4/x5。
76.下面，以轨道列车是两个动力单元的列车，每个动力单元包括四节车厢。利用vlan技术将列车维护网，视频监控信息网以及货运信息网相互隔离的方式如下表1所示：
77.表1
[0078][0079]
其中，01/08车交换机1和01/08车交换机2是控制车交换机；2，3，4，5，6，7车交换机是中间车交换机。
[0080]
隔离网关的设置方式如下：
[0081]
在osi第7层进行互联。网关设置有2个以太网口，且内部保持物理隔离，两个以太网端口的ip地址相互独立，一路以太网端口用于与tcms系统进行信息交互，一路以太网端
口用于与视频监控系统进行信息交互，同时网关对两个网络的交互数据进行独立处理，保证应用层数据的有效隔离。其中，osi的全称是开放式系统互联open system interconnection。
[0082]
具体的，ip地址划分如下：
[0083]
采用ipv4协议静态地址，接入维护网的设备采用相同的ip地址分配规则。因以太网网络拓扑固定后，各终端设备基本上不再移动，因此可以采用动态主机配置协议(dhcp)的手工分配方式集中管理和分配ip地址。
[0084]
ip地址：10.0.x.y/18(x取值范围1-8表示车辆号，y取值范围2-253表示终端设备号)
[0085]
子网掩码：255.255.0.0
[0086]
默认网关：10.0.0.1。
[0087]
典型设备的ip地址分配如下表2所示：
[0088]
表2
[0089][0090]
若处于两个不同编组的tcms系统与隔离网关终端设备进行通信时，需要通过r-nat协议将目的地址转换为etb层的consist network地址，地址转换过程如图3所示。
[0091]
实施中，交换机的端口进行入口速率限制和出口速率限制，根据所述视频监控信息网的视频信息流和所述列车维护网的设备维护的数据流，预留20％-50％的裕量进行端口限速；
[0092]
其中，所述交换机包括所述控制车交换机和所述中间车交换机。端口限速可避免异常时突发的维护数据对设备的冲击，也对干线上的流量进行了限制。
[0093]
实施中，所述列车维护网的控制信息数据流的优先级高于所述视频监控信息网的视频信息流的优先级。
[0094]
iec61375-2-3中定义了不同数据发送的优先级，控制信息的优先级要高于视频流数据，因此各vlan预留带宽以及优先级设置情况如下表3所示。
[0095]
表3
[0096][0097]
本技术实施例带来的有益效果如下：
[0098]
列车的以太网进行融合后的数据有视频监控数据、货物信息网数据、安全网关与列车控制管理系统之间的通信数据以及各系统维护数据。经过以太网带宽计算，在列车运行过程中，正常情况下，占用带宽为28.38m，极限情况下，占用带宽为47.00m。若用作维护网络，在列车停车情况下，对连接至以太网的车载子系统实现单点维护、下载记录数据进行故障分析时，为避免视频数据对以太网占用带宽的影响，可以在数据下载前退出视频屏数据调用。因此极大的提高了以太网利用效率。
[0099]
原来需要布置3套以太网线路以及以太网交换机设备，目前共用同一套列车骨干网络以及交换机设备，节约了设计成本。若发生通信故障或交换机故障，只需对一套列车骨干以太网线路以及交换机设备进行故障排查和维护更新，因此节约了维护成本。
[0100]
实施例二
[0101]
本技术实施例提供一种轨道列车，包括实施例一中的用于轨道列车的网络系统。
[0102]
在本技术及其实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“高度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0103]
在本技术及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0104]
在本技术及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上
方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0105]
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
[0106]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0107]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。