应用控制器局域网网关的车辆制动系统的制作方法

本实用新型涉及控制器局域网领域，具体地，涉及一种应用控制器局域网网关的车辆制动系统。

背景技术：

车辆制动系统中的架控模式是由网关制动控制单元(以下简称网关阀)和智能制动控制单元(以下简称智能阀)组成的一个分布式制动控制网络。但是，目前车辆制动系统普遍存在系统内部信息传输速度慢，可靠性低，无法及时获得车辆制动状态的问题。为适应当前车辆的发展，需要提供一种更加贴合实际的车辆制动系统，以提高车辆制动系统内部信息的传输速度，及时获得车辆制动状态。

技术实现要素：

本实用新型实施例的主要目的在于提供一种应用控制器局域网网关的车辆制动系统，以解决现有技术中无法及时获得车辆制动状态的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种应用控制器局域网网关的车辆制动系统，安装于转向架上，包括：两个制动控制单元，每个制动控制单元均包括：四个分别连接至用于传输扩展帧格式数据的同一外部控制器局域网总线的制动电子控制系统，每个制动电子控制系统均包括：

控制器局域网网关；

多个板卡，控制器局域网网关和多个板卡均连接在用于传输标准帧格式数据的内部控制器局域网网关总线上。

在其中一种实施例中，每个制动控制单元的四个制动电子控制系统分别为第一网关阀、第二网关阀、第一智能阀和第二智能阀；第一网关阀及第一智能阀设置在动车的转向架上，第二网关阀及第二智能阀设置在拖车的转向架上；所述第一网关阀及第二网关阀两者中其中一个为主网关阀，另一个为从网关阀。

在其中一种实施例中，第一网关阀和第二网关阀均连接至多功能车辆总线。

在其中一种实施例中，控制器局域网网关为SPC5675K单片机。

借助于上述技术方案，本实用新型通过控制器局域网网关，在车辆制动系统的制动控制单元内架构了两级控制器局域网拓扑结构，可提高车辆制动系统内部信息的传输速度，及时获得车辆制动状态。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1是制动控制单元的结构框图；

图2是制动控制单元其中一种实施例的结构框图；

图3是制动控制单元另一种实施例的结构框图；

图4是车辆制动系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

鉴于目前的车辆制动系统内部信息传输速度慢，可靠性低，无法及时获得车辆制动状态，本实用新型实施例提供一种应用控制器局域网网关的车辆制动系统，通过控制器局域网网关，在车辆制动系统的制动控制单元内架构了两级控制器局域网拓扑结构，可提高车辆制动系统内部信息的传输速度，及时获得车辆制动状态。以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

应用控制器局域网网关的车辆制动系统安装于列车的转向架上，包括两个制动控制单元。图1是制动控制单元的结构框图。如图1所示，每个制动控制单元均包括：四个分别连接至同一外部控制器局域网总线(外部CAN总线)102的制动电子控制系统(EBCU，Electronic Brake Control Unit)10，每个制动电子控制系统10均包括：控制器局域网(CAN，Controller Area Network)网关201；多个板卡202，CAN网关201和多个板卡202均连接在内部控制器局域网网关总线(内部CAN总线)203上。这样，就在车辆制动系统的架控模式下架构了两级CAN网络拓扑结构。

其中，CAN网关201可以转换CAN网络传输数据的帧格式，将外部CAN总线102传输的扩展帧格式数据转换为标准帧格式数据，再将该标准帧格式数据通过内部CAN总线203传输至各个板卡202。

图2是制动控制单元其中一种实施例的结构框图。如图2所示，每个制动控制单元的四个制动电子控制系统10分别为网关阀101、网关阀103、智能阀104和智能阀105。

图4是车辆制动系统的结构框图。如图4所示，车辆制动系统包括制动控制单元1和制动控制单元2，每个制动控制单元均控制一辆动车和一辆拖车。网关阀101及智能阀104设置在动车的转向架上，网关阀103及智能阀105设置在拖车的转向架上。动车和拖车上均有两个转向架，一个转向架放置网关阀，另一个转向架放置智能阀。网关阀101及网关阀103两者中其中一个为主网关阀，另一个为从网关阀。其中，网关阀101和网关阀103均连接至多功能车辆总线(MVB，Multifunction Vehicle Bus)106。

实施例中，智能阀可以对所在的转向架进行EP(electro-pneumatic，电空转换)控制、防滑控制、状态监测和故障诊断。网关阀除了具备智能阀的全部功能以外，还负责全列车的制动管理，以及接收、处理MVB总线传输的制动指令。

具体实施时，应用CAN网关的车辆制动系统可以通过以下方式传输控制指令：

1.网关阀101和网关阀103接收来自MVB总线的制动指令，计算出应在各个转向架上施加的空气制动数据，生成包含空气制动数据的制动指令。

2.主网关阀和从网关阀通过外部CAN总线102，将制动指令发送给智能阀104和智能阀105。

3.网关阀101、网关阀103、智能阀104和智能阀105内部的CAN网关201，通过内部CAN总线203将制动指令传输给各个板卡202。

网关阀101、网关阀103、智能阀104和智能阀105内部的CAN网关201也可以通过内部CAN总线203接收来自板卡202的数据，再将该数据传输至外部CAN总线102，以实现各个转向架的制动控制和数据检测。

具体实施时，智能阀可以分辨出主网关阀发送的制动指令和从网关阀发送的制动指令。主网关阀和从网关阀均会将制动指令传输给智能阀，但智能阀只接收主网关阀发送的制动指令。当主网关阀因硬件或网络中断等原因发生故障时，从网关阀可以在1.5秒自动升级为主网关阀，由该主网关阀通过外部CAN总线102发送控制指令至各个智能阀。

图3是制动控制单元另一种实施例的结构框图。如图3所示，本实用新型实施例还可以将外部CAN总线102接入外部设备(服务终端)，例如计算机。CAN网关201可以先通过外部CAN总线102接收服务终端发出的诊断请求报文，再通过内部CAN总线203将诊断请求报文传输至各个板卡202，以实现网关阀或智能阀内部的程序下载。同时，也可将各个板卡202根据诊断请求报文生成的诊断响应报文，由内部CAN总线203和外部CAN总线102传输至服务终端，以便服务终端读取板卡202内部的数据，控制板卡202的IO接口，诊断板卡202的故障等。

例如，当板卡202内部出现故障时，故障板卡生成的诊断响应报文中会包含相应的故障代码。CAN网关201会先在内部的EEPROM中存储该故障代码，再将故障代码通过外部CAN总线102上传至服务终端。

CAN网关201还可以先通过外部CAN总线102接收服务终端发出的标定请求报文，再通过内部CAN总线203将标定请求报文传输至各个板卡202；同时将各个板卡202根据标定请求报文生成的标定响应报文，由内部CAN总线203和外部CAN总线102传输至服务终端，以并行测量板卡202内部的数据，进行内部参数标定等。

例如，通过CAN网关201组成的CAN网络可以获得动车或拖车的制动控制速度，通过标定制动控制速度这一参数，可以调节车辆制动系统的制动能力和制动距离。标定的参数还包括车轮的转动惯量、基础制动摩擦副的摩擦系数等。实施例中，可以在列车的车轮发生变化时(如，车轮磨损造成的车轮直径变化)，通过参数标定及时调整车轮的转动惯量，以令车辆的制动力计算更加准确。

实施例中，CAN网关201可以为基于飞思卡尔32位的单片机SPC5675K。它具有CAN通信接口，实现了制动控制单元内部的互联互通，整体硬件成本低、工作可靠、通用性强，满足了车辆制动控制系统架控模式的需求，具有实际应用价值。

综上，本实用新型可以通过CAN网关，在车辆制动系统的制动控制单元内架构了两级CAN网络拓扑结构，可提高车辆制动系统内部信息的传输速度，及时获得车辆制动状态。进一步地，本实用新型还设置有主网关阀和从网关阀，从网关阀在主网关阀出现故障时自动升级为主网关阀，提升了车辆制动系统的稳定性。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。