动车组制动系统及其工作方法与流程

本发明涉及制动系统领域，具体地，涉及一种动车组制动系统及其工作方法。

背景技术：

目前，动车组制动系统主要采用TCN网络来架构通信网络，由绞线式列车总线WTB和多功能车辆总线MVB组成，适用于需要动态编组的列车车辆。随着动车组制动系统的快速发展，智能化程度越来越高、数据传输量越来越大，TCN网络在带宽、传输速率和成本等方面已不能适应动车组制动系统的发展新需求，现有的动车组制动系统的工作方法也无法适应动车组制动系统的发展需求。

技术实现要素：

本发明实施例的主要目的在于提供一种动车组制动系统，以解决现有技术中TCN网络的通信带宽低、传输速率慢和维修成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种动车组制动系统，连接至至少一外部设备，包括：多个制动电子控制系统，通过以太网相互连接；其中，

每个制动电子控制系统均包括：

以太网网关；

多个板卡，以太网网关和多个板卡均连接在内部控制器局域网网关总线上；

外部设备通过以太网将请求报文传输至每个制动电子控制系统中的以太网网关，以太网网关通过内部控制器局域网网关总线，将请求报文传输至多个板卡；

板卡接收请求报文，生成包含板卡内部数据的响应报文，并通过内部控制器局域网网关总线，将响应报文传输至以太网网关，以太网网关通过以太网传输响应报文至外部设备。

在其中一种实施例中，还包括：

交换机，设置在以太网上，为外部设备及多个制动电子控制系统提供接口；

交换机通过以太网将来自外部设备的请求报文传输至每个制动电子控制系统的以太网网关，并将来自以太网网关的响应报文传输至外部设备。

在其中一种实施例中，以太网网关用于将以太网标准帧格式数据转换为控制器局域网标准帧格式数据，并将控制器局域网标准帧格式数据转换为以太网标准帧格式数据。

在其中一种实施例中，以太网用于传输以太网标准帧格式数据，内部控制器局域网网关总线用于传输控制器局域网标准帧格式数据。

在其中一种实施例中，当请求报文为诊断请求报文时，响应报文为诊断响应报文；

当请求报文为标定请求报文时，响应报文为标定响应报文；

以太网和内部控制器局域网网关总线均通过DOIP通信协议传输诊断请求报文或诊断响应报文；

以太网通过XCP通信协议传输标定请求报文或标定响应报文，内部控制器局域网网关总线通过CCP通信协议传输标定请求报文或标定响应报文。

在其中一种实施例中，当板卡为故障板卡时，会在接收到诊断请求报文后，生成包含带有时间戳的故障数据的诊断响应报文；

以太网网关还用于存储带有时间戳的故障数据。

在其中一种实施例中，每个制动电子控制系统在连接至以太网之前，均通过外部设备设置以太网网关的通信参数；

通信参数包括：IP地址、物理地址、子网掩码和默认网关。

借助于上述技术方案，本发明实施例的动车组制动系统通过以太网网关，令多个制动电子控制系统通过以太网相互连接，有利于提高动车组制动系统的通信带宽和传输速率，有效降低了动车组制动系统的维修成本。

本发明实施例还提供一种动车组制动系统的工作方法，以解决现有技术中动车组制动系统的工作方法无法适应动车组制动系统的发展需求的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供一种动车组制动系统的工作方法，包括：

以太网网关通过以太网接收来自外部设备的请求报文，并通过内部控制器局域网网关总线，将请求报文传输至多个板卡；

板卡接收请求报文，根据请求报文生成包含板卡内部数据的响应报文，并通过内部控制器局域网网关总线，将响应报文传输至以太网网关；

以太网网关接收响应报文，通过以太网传输响应报文至外部设备。

在其中一种实施例中，以太网网关通过以太网接收来自外部设备的请求报文，包括：交换机通过以太网将来自外部设备的请求报文传输至每个制动电子控制系统的以太网网关，以太网网关接收请求报文；

以太网网关接收响应报文，通过以太网传输响应报文至外部设备，包括：以太网网关通过以太网传输响应报文至交换机，交换机接收响应报文，并将来自以太网网关的响应报文传输至外部设备。

在其中一种实施例中，以太网网关通过以太网接收来自外部设备的请求报文，并通过内部控制器局域网网关总线，将请求报文传输至多个板卡，包括：以太网网关接收来自外部设备的请求报文，将请求报文携带的以太网标准帧格式数据转换为控制器局域网标准帧格式数据，通过内部控制器局域网网关总线，将携带控制器局域网标准帧格式数据的请求报文传输至多个板卡；

以太网网关接收响应报文，通过以太网传输响应报文至外部设备，包括：以太网网关接收响应报文，将响应报文携带的控制器局域网标准帧格式数据转换为以太网标准帧格式数据，通过以太网，将携带以太网标准帧格式数据的响应报文传输至外部设备。

借助于上述技术方案，本发明实施例的动车组制动系统的工作方法可适应动车组制动系统的发展需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中动车组制动系统的结构框图；

图2是本发明实施例中动车组制动系统其中一种实施例的结构框图；

图3是本发明实施例中动车组制动系统的工作方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

鉴于目前的TCN网络在带宽、传输速率和成本等方面已不能适应动车组制动系统的发展新需求，本发明实施例提供一种动车组制动系统，令多个制动电子控制系统通过以太网相互连接，有利于提高动车组制动系统的通信带宽和传输速率，有效降低了动车组制动系统的维修成本。以下结合附图对本发明进行详细说明。

图1是本发明实施例中动车组制动系统的结构框图。如图1所示，动车组制动系统连接至至少一外部设备，包括：多个制动电子控制系统(EBCU，Electronic Brake Control Unit)，通过以太网相互连接；其中，每个制动电子控制系统均包括：以太网网关；多个板卡，以太网网关和多个板卡均连接在内部控制器局域网网关总线(内部CAN总线)上。

具体实施时，动车组制动系统通过如下方式完成与外部设备的数据交互：外部设备通过以太网将请求报文传输至每个制动电子控制系统中的以太网网关，以太网网关通过内部CAN总线将请求报文传输至多个板卡。板卡接收请求报文，生成包含板卡内部数据的响应报文，并通过内部CAN总线将响应报文传输至以太网网关，以太网网关通过以太网传输响应报文至外部设备。

实施例中，以太网网关可以转换报文携带数据的帧格式，将以太网标准帧格式数据转换为控制器局域网(CAN，Controller Area Network)标准帧格式数据，并将CAN标准帧格式数据转换为以太网标准帧格式数据。以太网用于传输以太网标准帧格式数据，内部CAN总线用于传输CAN标准帧格式数据。

具体实施时，以太网网关接收来自外部设备的请求报文，将请求报文携带的以太网标准帧格式数据转换为CAN标准帧格式数据，然后通过内部CAN总线将携带CAN标准帧格式数据的请求报文传输至多个板卡。以及，以太网网关接收响应报文，将响应报文携带的CAN标准帧格式数据转换为以太网标准帧格式数据，再通过以太网将携带以太网标准帧格式数据的响应报文传输至外部设备。

图2是本发明实施例中动车组制动系统其中一种实施例的结构框图。如图2所示，动车组制动系统还包括：交换机，设置在以太网上，为外部设备及多个制动电子控制系统提供接口。具体实施时，交换机通过以太网将来自外部设备的请求报文传输至每个制动电子控制系统的以太网网关，并将来自以太网网关的响应报文传输至外部设备。

实施例中，报文为诊断报文或标定报文。当报文为诊断报文时，以太网通过DOIP通信协议传输诊断请求报文至以太网网关，再由内部CAN总线通过DOIP通信协议传输诊断请求报文至各个板卡，以实现制动电子控制系统内部的程序下载。同时，各个板卡根据诊断请求报文生成包含板卡内部数据的诊断响应报文，由以太网和内部CAN总线通过DOIP通信协议传输至外部设备，以便外部设备读取板卡内部的数据，控制板卡的IO接口，诊断板卡的故障等。其中，外部设备可以为服务终端(如计算机)和动车组其他系统(如牵引系统)的部件。

具体实施时，当板卡内部出现故障时，故障板卡会在接收到诊断请求报文后，生成包含带有时间戳的故障数据的诊断响应报文。以太网网关会先存储带有时间戳的故障数据，再将带有时间戳的故障数据通过以太网上传至外部设备。

当报文为标定报文时，以太网通过XCP通信协议传输标定请求报文至以太网网关，再由内部CAN总线通过CCP通信协议传输标定请求报文至各个板卡，以实现制动电子控制系统内部的程序下载。同时，各个板卡根据标定请求报文生成包含板卡内部数据的标定响应报文，内部CAN总线通过CCP通信协议传输标定响应报文至以太网网关，再由以太网通过XCP通信协议传输至外部设备，以并行测量板卡内部的数据，进行内部参数标定等。

动车组包括多个动车和多个拖车，每个动车或拖车上均安装有多个制动电子控制系统。本发明实施例的动车组制动系统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，每个制动电子控制系统在连接至以太网之前，均通过外部设备设置以太网网关的通信参数，包括：IP地址、物理地址、子网掩码和默认网关等。每个以太网关的通信参数互不相同，避免制动电子控制系统在接入以太网后，因相同的通信参数影响以太网的整体通信。

实施例中，以太网网关可以为基于飞思卡尔32位的单片机SPC5675K。它具有以太网通信接口和CAN通信接口，实现了动车组制动系统内部的互联互通，整体硬件成本低、工作可靠、通用性强，满足了动车组制动系统车控模式的需求，具有实际应用价值。

综上，本发明实施例的动车组制动系统可以通过以太网网关，令多个制动电子控制系统通过以太网相互连接，有利于提高动车组制动系统的通信带宽和传输速率，有效降低了动车组制动系统的维修成本。进一步地，本发明还在以太网上设置交换机，为外部设备及多个制动电子控制系统提供接口，以将更多的制动电子控制系统纳入动车组制动系统中，方便外部设备集中控制制动电子控制系统，提高了工作效率。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种动车组制动系统的工作方法，如下面实施例所述。由于该方法解决问题的原理与动车组制动系统相似，因此该方法的实施可以参见动车组制动系统，重复之处不再赘述。

图3是本发明实施例中动车组制动系统的工作方法的流程图。如图3所示，该方法可以包括：

步骤101：以太网网关通过以太网接收来自外部设备的请求报文，并通过内部控制器局域网网关总线，将请求报文传输至多个板卡。

步骤102：板卡接收请求报文，根据请求报文生成包含板卡内部数据的响应报文，并通过内部控制器局域网网关总线，将响应报文传输至以太网网关。

步骤103：以太网网关接收响应报文，通过以太网传输响应报文至外部设备。

实施例中，以太网网关通过以太网接收来自外部设备的请求报文，可以包括：交换机通过以太网将来自外部设备的请求报文传输至每个制动电子控制系统的以太网网关，以太网网关接收请求报文。

以太网网关接收响应报文，通过以太网传输响应报文至外部设备，可以包括：以太网网关通过以太网传输响应报文至交换机，交换机接收响应报文，并将来自以太网网关的响应报文传输至外部设备。

实施例中，以太网网关通过以太网接收来自外部设备的请求报文，并通过内部控制器局域网网关总线，将请求报文传输至多个板卡，可以包括：以太网网关接收来自外部设备的请求报文，将请求报文携带的以太网标准帧格式数据转换为控制器局域网标准帧格式数据，通过内部控制器局域网网关总线，将携带控制器局域网标准帧格式数据的请求报文传输至多个板卡。

以太网网关接收响应报文，通过以太网传输响应报文至外部设备，可以包括：以太网网关接收响应报文，将响应报文携带的控制器局域网标准帧格式数据转换为以太网标准帧格式数据，通过以太网，将携带以太网标准帧格式数据的响应报文传输至外部设备。

综上，本发明实施例的动车组制动系统的工作方法可以适应动车组制动系统的发展需求。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。