一种城轨列车网络重联控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种城轨列车网络重联控制系统，包括分别设于多个列车单元内的多个列车监视控制系统和绞线式列车总线，每一所述列车监视控制系统采用多功能车辆总线实现所述列车单元内部信息传递的协议，并包括车辆控制模块、数字量输入模块、数字量输出模块、数字量输入输出模块、信息记录存储模块、通信模块、智能显示单元。本实用新型的有益效果是：城轨列车网络重联控制系统可以提高控制系统性能，增大了应用处理速度和数据吞吐量并提高了实时性，使得其牵引特性控制功能更加全面，制动系统故障信息可重联显示，而且，采用了32位处理器和先进网络使得故障处理能力和信息存储能力大大增强。
【专利说明】
一种城轨列车网络重联控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及列车控制技术领域，具体为一种城轨列车网络重联控制系统。
【背景技术】
[0002]列车网络控制系统(Train Control And Monitor System;TCMS)应用于包括机车、地铁、轻轨、动车组等列车中，属于列车的核心子系统。
[0003]传统列车主要实现车辆以计算机网络控制为辅，有触点控制为主，共同完成列车牵引、制动及其他各种控制功能，其既有微机控制系统只能实现一个编组三节车控制，无法实现重联编组运行。
[0004]目前，有很大部分城市轨道列车在设计时没有考虑重联功能，其牵引与控制系统无法实现网络重联控制，也不能实现主控车对从控车的控制，也不可任意编组。通常情况下，对城市轨道列车而言，如果仅一个编组运行，则会造成运力不足，资源配置不合理等问题。
[0005]而且，现有的轨道列车上设备采用了多种厂家的PLC控制器，使得网络系统的总线通信协议比较混乱，且早期的现场总线技术比较低端，PLC控制器性能低下，处理器处理能力有限，实时性不好，有触点继电器寿命有限等。这就需要采用复合行业标准的牵引与控制系统升级改造方案，实现重联编组车辆的网络控制系统，实现主控车对从控车的控制，并可任意编组，满足运营需求。
[0006]因此，有必要提供一种可以实现任意方式列车重联的城轨列车网络重联控制系统。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种可以实现任意方式列车重联的城轨列车网络重联控制系统。
[0008]本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:一种城轨列车网络重联控制系统，包括分别设于多个列车单元内的多个列车监视控制系统和重联连接所述多个列车监视控制系统的绞线式列车总线，每一所述列车监视控制系统采用多功能车辆总线实现所述列车单元内部信息传递的协议，并包括用于完成所述列车单元内控制功能的车辆控制模块、用于完成现场开关量状态信息采集的数字量输入模块、用于完成开关量状态信息输出的数字量输出模块、用于共同完成开关量状态信息采集和输出的数字量输入输出模块、用于对所述列车单元相关数据进行记录存储的信息记录存储模块、用于完成所述列车单元内信息交换的通信模块、用来显示所述列车单元内重要信息并可发送相关命令的智能显示单元，所述多功能车辆总线分别与所述车辆控制模块、所述数字量输入模块、所述数字量输出模块、所述数字量输入输出模块、所述信息记录存储模块、所述通信模块和所述智能显示单元通信连接。
[0009]优选地，所述列车监视控制系统还包括用于控制所述列车单元变速的自动变速箱控制单元和用于控制所述列车单元制动操作的制动控制单元。
[0010]优选地，所述自动变速箱控制单元和所述制动操作的制动控制单元之间通过控制器局域网总线进行信息交互。
[0011 ]优选地，所述列车监视控制系统还包括用于所述列车单元内车门进行通信的RS485总线和用于与所述列车单元内空调进行通信的RS232总线。
[0012]优选地，所述车辆控制模块包括用于与所述多功能车辆总线通信连接的MVB连接接口、与所述绞线式列车总线通信连接的WTB连接接口和与所述通信模块通信连接的CAN连接接口。
[0013]优选地，所述信息记录存储模块包括与所述多功能车辆总线通信连接的MVB存储接口和用于读取存储列车信息的记录存储接口。
[0014]优选地，所述通信模块包括与所述多功能车辆总线通信连接的MVB通信接口、与所述控制器局域网络通信连接的CAN通信接口、与所述RS485总线通信连接的RS485通信接口和与所述RS232总线通信连接的RS232通信接口。
[0015]优选地，所述智能显示单元包括与所述多功能车辆总线通信连接的MVB显示接口、用于通过触摸方式输入信息的触摸接口、用于通过键盘输入信息的键盘接口和用于显示所述列车信息的IXD显示屏。
[0016]优选地，所述智能显示单元是IDU显示器。
[0017]优选地，所述列车监视控制系统采用32位处理器。
[0018]本实用新型的有益效果是:本实用新型提供的城轨列车网络重联控制系统通过所述绞线式列车总线和多功能车辆总线实现所述列车单元之间任意方式的重联连接、任意编组、自动重联和自动识别运行方向等功能，并且还能实现重联列车的扩展供电功能。因此，所述城轨列车网络重联控制系统可根据工况实现轴重转移，提高粘着利用率、车辆牵引系统的效率和运行的协调性，而且进一步地还可以提高控制系统性能，增大了应用处理速度和数据吞吐量并提高了实时性，使得其牵引特性控制功能更加全面，制动系统故障信息可重联显示，而且，采用了 32位处理器和先进网络使得故障处理能力和信息存储能力大大增强。
[0019]而且，所述绞线式列车总线可实现WTB协议，并能够作为WTB总线主节点执行总线管理功能，具备WTB冗余通信的功能，且支持过程数据和消息数据传输。因此，所述城轨列车网络重联控制系统通过所述绞线式列车总线进行控制指令的传输及重联车状态信息的反馈(包括故障信息)，保证前后重联编组的所述列车单元协调一致地进行工作。
[0020]此外，所述多功能车辆总线能够执行总线管理器功能，具备MVB冗余通信，并支持过程数据和消息数据传输。因此，所述城轨列车网络重联控制系统符合IEC61375标准的轨道交通专用通信协议MVB协议，使得双线冗余可靠性更高，传输速率更高。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型提供的城轨列车网络重联控制系统的拓扑结构示意图；
[0022]图2是与图1所示城轨列车网络重联控制系统中列车监视控制系统在列车单元内的布局结构示意图；
[0023]图3是图1所示城轨列车网络重联控制系统中列车监视控制系统的拓扑结构示意图；
[0024]图4是图3所示列车监视控制系统的功能拓扑图；
[0025]图5是与图1所示城轨列车网络重联控制系统相关的两列列车单元重联连接示意图；
[0026]图中:100、城轨列车网络重联控制系统，200、列车单元，10、列车监视控制系统，20、绞线式列车总线，30、多功能车辆总线，40、控制器局域网总线，50、RS485总线，60、RS232总线，11、车辆控制模块，12、数字量输入模块，13、数字量输出模块，14、数字量输入输出模块，15、信息记录存储模块，16、通信模块，17、智能显示单元，18、自动变速箱控制单元，19、
制动控制单元。
【具体实施方式】
[0027]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。
[0028]请同时参阅图1、图2、图3、图4和图5，图1是本实用新型提供的城轨列车网络重联控制系统的拓扑结构示意图；图2所示城轨列车网络重联控制系统中列车监视控制系统在列车单元内的布局结构示意图；图3图1所示城轨列车网络重联控制系统中列车监视控制系统的拓扑结构示意图；图4是图3所示列车监视控制系统的功能拓扑图；图5是与图1所示城轨列车网络重联控制系统相关的两列列车单元重联连接示意图。本实用新型提供的城轨列车网络重联控制系统100可以应用于城市轨道列车中从而实现重联编组车辆的网络重联运营，实现主控车对从控车的控制，而且可以对所述重联编组的列车进行任意编组。当然，不限于本实施例，所述城轨列车网络重联控制系统100还可以应用于机车、动车组等列车中，本实用新型对此不做限定。
[0029]在本实施例中，使用所述城轨列车网络重联控制系统100的城轨列车包括相互之间重联编组的多个列车单元200。所述多个列车单元200之间依次收尾连接，从而构成所述城轨列车，进而提高所述城轨列车的运力，优化资源配置。
[0030]所述城轨列车网络重联控制系统100包括分别设于所述多个列车单元200内的多个列车监视控制系统10和重联连接所述多个列车监视控制系统10的绞线式列车总线(WTB)20。所述多个列车监视控制系统10和所述绞线式列车总线20相互配合形成所述城轨列车的重联网络控制系统。
[0031]所述列车监视控制系统10包括用于完成所述列车单元200内控制功能的车辆控制模块(VCM) 11、用于完成现场开关量状态信息采集的数字量输入模块(DIM) 12、用于完成开关量状态信息输出的数字量输出模块(DOM) 13、用于共同完成开关量状态信息米集和输出的数字量输入输出模块(DXM)14、用于对所述列车单元200相关数据进行记录存储的信息记录存储模块(ERM)15、用于完成所述列车单元200内信息交换的通信模块(C0M)16、用来显示所述列车单元200内重要信息并可发送相关命令的智能显示单元(IDU)17，用于控制所述列车单元200变速的自动变速箱控制单元(TCU) 18和用于控制所述列车单元200制动操作的制动控制单元(B⑶)19。优选地，所述列车监视控制系统10采用32位处理器。
[0032]其中，所述列车监视控制系统10采用多功能车辆总线(MVB)30实现所述列车单元200内部信息传递的MVB协议。所述多功能车辆总线30分别与所述车辆控制模块11、所述数字量输入模块12、所述数字量输出模块13、所述数字量输入输出模块14、所述信息记录存储模块15、所述通信模块16和所述智能显示单元17通信连接，从而控制所述列车单元200内的信息传递。
[0033 ]而且，所述列车监视控制系统1还包括用于所述自动变速箱控制单元18和所述制动操作的制动控制单元19之间进行信息交互的控制器局域网总线(CAN)40，用于与所述列车单元200内车门进行通信的RS485总线50和用于与所述列车单元200内空调进行通信的RS232 总线 60。
[0034]其中，所述车辆控制模块11包括用于与所述多功能车辆总线30通信连接的MVB连接接口、与所述绞线式列车总线20通信连接的WTB连接接口和与所述通信模块16通信连接的CAN连接接口。所述车辆控制模块11主要完成所述列车单元200上相关数据的采集、存储、运算、控制和通信等功能。
[0035]所述信息记录存储模块15包括与所述多功能车辆总线30通信连接的MVB存储接口和用于读取存储的列车信息的记录存储接口。所述信息记录存储模块15通过所述MVB存储接口将所述多功能车辆总线30的数据存储起来，并可以通过所述记录存储接口调取存储的列车信息。
[0036]所述通信模块16包括与所述多功能车辆总线30通信连接的MVB通信接口、与所述控制器局域网络40通信连接的CAN通信接口、与所述RS485总线50通信连接的RS485通信接口和与所述RS232总线60通信连接的RS232通信接口。
[0037]所述智能显示单元17包括与所述多功能车辆总线30通信连接的MVB显示接口、用于通过触摸方式输入信息的触摸接口、用于通过键盘输入信息的键盘接口和用于显示所述列车200信息的LCD显示屏。在本实施例中，所述智能显示单元17是可以进行人机交互显示单元。优选地，所述智能显示单元17是IDU显示器。
[0038]在所述列车监视控制系统内，所述多功能车辆总线30具备MVB协议的冗余通信功能，并可以以冗余选择方式通过上层用户应用程序进行选择设置，从而实现主设备功能、从设备功能、总线管理员、主权转移、状态扫描等功能。而且，所述多功能车辆总线30不仅支持4095个端口的过程数据通信，还支持消息通信和监督数据，因此，数据链路层可以支持三种基本的数据传输模式:过程数据、消息数据和监督数据。在本实施例中，所述多功能车辆总线30的传输波特率为1.5Mbps，传输的信号采用双向L型差分曼彻斯特编码，并采用8位的循环冗余校验(CRC)方式进行信号校验，且每个总线段内互联的设备最多可达32个。
[0039]当所述多功能车辆总线30运行时，所述多功能车辆总线30可以在物理层支持三种传输介质进行信号传输，而且通过两个通道进行冗余校验，并对重要的I/o设备采用双份传输。由于所述多功能车辆总线30的冗余切换过程要求在尽量短的时间内完成，所述多功能车辆总线30的网络拓扑可为总线型、星型或混合型，本实用新型对此不做限定。
[0040]在所述多个重联连接的列车监视控制系统10之间，所述绞线式列车总线20可以实现WTB协议，并完成所述城轨列车网络重联控制系统100的主权分配、节点命名(初运行)和介质访问等，从而实现WTB协议通信的过程数据、消息数据、监督数据，并确定初运行期间的主通道数据和辅助通道的数据，以及网关向上层正确报告的联网节点个数、顶端节点位置、本节点位置、底端节点位置、与主节点的连接方向和通道受干扰状态等。在本实施例中，所述绞线式列车总线20可以由应用程序动态地进行配置，进而确定所述WTB协议节点为强主节点、弱主节点或从节点，并且将节点周期配置为25X2n ms的特征周期。此外，所述绞线式列车总线20的数据传输速率为1Mbps，且最多可进行63个WTB节点编组。
[0041]在实际运行过程中，所述列车监视控制系统10负责采集司控指令信息和所述列车单元200的运行状态，并传递数据至所述智能显示单元17的可视界面上进行显示，同时将数据信息通过所述绞线式列车总线20传递至其他所述列车单元200进而实现所述轨道列车的重联功能。
[0042]相较于现有技术，本实用新型提供的城轨列车网络重联控制系统100通过所述绞线式列车总线20和多功能车辆总线30实现所述列车单元200之间任意方式的重联连接、任意编组、自动重联和自动识别运行方向等功能，并且还能实现重联列车的扩展供电功能。因此，所述城轨列车网络重联控制系统100可根据工况实现轴重转移，提高粘着利用率、车辆牵引系统的效率和运行的协调性，而且进一步地还可以提高控制系统性能，增大了应用处理速度和数据吞吐量并提高了实时性，使得其牵引特性控制功能更加全面，制动系统故障信息可重联显示，而且，采用了 32位处理器和先进网络使得故障处理能力和信息存储能力大大增强。
[0043]而且，所述绞线式列车总线20可实现WTB协议，并能够作为WTB总线主节点执行总线管理功能，具备WTB冗余通信的功能，且支持过程数据和消息数据传输。因此，所述城轨列车网络重联控制系统100通过所述绞线式列车总线20进行控制指令的传输及重联车状态信息的反馈(包括故障信息)，保证前后重联编组的所述列车单元200协调一致地进行工作。
[0044]此外，所述多功能车辆总线30能够执行总线管理器功能，具备MVB冗余通信，并支持过程数据和消息数据传输。因此，所述城轨列车网络重联控制系统100符合IEC61375标准的轨道交通专用通信协议MVB协议，使得双线冗余可靠性更高，传输速率更高。
[0045]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0046]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种城轨列车网络重联控制系统，其特征在于:包括分别设于多个列车单元(200)内的多个列车监视控制系统(10)和重联连接所述多个列车监视控制系统(10)的绞线式列车总线(20)，每一所述列车监视控制系统(10)采用实现所述列车单元(200)内部信息传递MVB协议的多功能车辆总线(30)，并包括用于完成所述列车单元(200)内控制功能的车辆控制模块(II)、用于完成现场开关量状态信息采集的数字量输入模块(12)、用于完成开关量状态信息输出的数字量输出模块(13)、用于共同完成开关量状态信息采集和输出的数字量输入输出模块(14)、用于对所述列车单元(200)相关数据进行记录存储的信息记录存储模块(15)、用于完成所述列车单元(200)内信息交换的通信模块(16)和用来显示所述列车单元(200)内重要信息并发送相关命令的智能显示单元(17)，所述多功能车辆总线(30)分别与所述车辆控制模块(11)、所述数字量输入模块(12)、所述数字量输出模块(13)、所述数字量输入输出模块(14)、所述信息记录存储模块(15)、所述通信模块(16)和所述智能显示单元(17)通信连接。2.根据权利要求1所述的一种城轨列车网络重联控制系统，其特征在于:所述列车监视控制系统(10)还包括用于控制所述列车单元(200)变速的自动变速箱控制单元(18)和用于控制所述列车单元(200)制动操作的制动控制单元(19)。3.根据权利要求2所述的一种城轨列车网络重联控制系统，其特征在于:所述自动变速箱控制单元(18)和所述制动控制单元(19)之间通过控制器局域网总线(40)进行信息交互。4.根据权利要求3所述的一种城轨列车网络重联控制系统，其特征在于:所述列车监视控制系统(10)还包括用于所述列车单元(200)内车门进行通信的RS485总线(50)和用于与所述列车单元(200)内空调进行通信的RS232总线(60)。5.根据权利要求4所述的城轨列车网络重联控制系统，其特征在于:所述车辆控制模块(11)包括用于与所述多功能车辆总线(30)通信连接的MVB连接接口、与所述绞线式列车总线(20)通信连接的WTB连接接口和与所述通信模块(16)通信连接的CAN连接接口。6.根据权利要求5所述的一种城轨列车网络重联控制系统，其特征在于:所述信息记录存储模块(15)包括与所述多功能车辆总线(30)通信连接的MVB存储接口和用于读取存储列车信息的记录存储接口。7.根据权利要求6所述的一种城轨列车网络重联控制系统，其特征在于:所述通信模块(16)包括与所述多功能车辆总线(30)通信连接的MVB通信接口、与所述控制器局域网络(40)通信连接的CAN通信接口、与所述RS485总线(50)通信连接的RS485通信接口和与所述RS232总线(60)通信连接的RS232通信接口。8.根据权利要求7所述的一种城轨列车网络重联控制系统，其特征在于:所述智能显示单元(17)包括与所述多功能车辆总线(30)通信连接的MVB显示接口、用于通过触摸方式输入信息的触摸接口、用于通过键盘输入信息的键盘接口和用于显示所述列车(200)信息的LCD显示屏。9.根据权利要求8所述的一种城轨列车网络重联控制系统，其特征在于:所述智能显示单元(17)是IDU显示器。10.根据权利要求1-9任一所述的城轨列车网络重联控制系统，其特征在于:所述列车监视控制系统(10)采用32位处理器。
【文档编号】H04L12/40GK205469068SQ201620237990
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】姜风光, 张登
【申请人】武汉征原电气有限公司