一种基于车地通信的无线通信服务器的制作方法

本发明涉及一种高铁车地通信系统，尤其涉及一种基于车地通信的无线通信服务器。

背景技术：

随着世界高铁建设和运营规模逐渐扩大，铁路运营场景与外部环境日趋复杂，铁路运输行业亟需一套更加高效和便捷的控制系统以提高自动化运行程度及列车安全性，为此，应在高速铁路既有列控系统中加入自动驾驶功能，以实现高速铁路运输与自动驾驶技术的有机结合。

目前，铁路运输行业内部对铁路自动驾驶技术的可行性研究，构建了基于一种结合高速铁路和城市轨道交通各自特点的控制系统，即高速铁路ato系统。其在稳定的ctcs列控系统中实现了ato自动驾驶功能，在保障列车运行安全的前提下，利用自动化控制技术有效提高了决策效率和便捷性。

基于不同速度等级，可将高速铁路ato系统分为ctcs2+ato和ctcs3+ato系统。其中，ctcs2+ato系统是在ctcs2级列控系统中叠加ato相关功能以适用于速度250km/h及以下的线路，目前已形成了ctcs2+ato列控系统总体技术方案，并仍在不断完善以为ctcs3+ato系统奠定理论及技术基础。ctcs3+ato系统是在ctcs3级列控系统中叠加ato相关功能，适用于更高速度等级线路，也是今后高速铁路ato系统的重点发展方向，其中，车地通信部分功能在整个系统中有着十分重要的意义。

现有技术中，ctcs2+ato系统已经在城际铁路中投入使用，该系统维持了ctcs2系统原有结构，在此基础上增加了通信控制服务器、车地无线通信接口、股道停车定位应答器等设备，并对列控中心、联锁、ctc、信号集中监测、车载等设备进行改进。ctcs2+ato列控系统结构图，如图1所示。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于车地通信的无线通信服务器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于车地通信的无线通信服务器集成于临时限速服务器系统内，采用分组域方式通过gsm-r网络与ato通信，通过内部网络与逻辑主机单元和维修机通信，实现车地通信功能，完成车地间运行计划、站间数据、站台门状态、开关站台门命令信息的互传。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的基于车地通信的无线通信服务器，可以作为ctcs3+ato高速列车自动驾驶系统的子系统，有效提高车—地通信的稳定性、增大传输量，减小设备冗余，降低系统复杂程度。

附图说明

图1为现有技术中ctcs2+ato系统结构示意图；

图2为本发明实施例中ctcs3+ato系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基于车地通信的无线通信服务器结构示意图；

图4为本发明实施例中无线通信服务器模块划分示意图；

图5a和图5b为本发明实施例中无线通信服务器切换示意图；其中，图5a为无线通信服务器a为主用系时；图5b为无线通信服务器b为主用系时。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的基于车地通信的无线通信服务器，其较佳的具体实施方式是：

该无线通信服务器集成于临时限速服务器系统内，采用分组域方式通过gsm-r网络与ato通信，通过内部网络与逻辑主机单元和维修机通信，实现车地通信功能，完成车地间运行计划、站间数据、站台门状态、开关站台门命令信息的互传。

该无线通信服务器的应用程序采用模块化结构，包括主程序模块，所述主程序模块之下划分为7个模块，分别为与逻辑主机单元通信模块、与ato通信模块、与维修机通信模块、ip切换模块、队列管理模块、应用数据处理模块。

该无线通信服务器运用ip切换技术实现对外接口ip地址的唯一性，并采用双机冗余的结构，通过两路专用通道分别接入gsm-r/gprs网络，每系无线通信服务器具有2个物理ip地址和一个逻辑ip地址，无线通信服务器使用物理ip实时确认与gprs网络通信状态，使用唯一的逻辑ip与车载ato设备进行通信。

当主系无线通信服务器正常工作时，备系删除逻辑ip，通过物理ip与逻辑主机单元通信并判断与gsm-r/gprs网络的通信状态；

当主系故障时判断自身通信状态，如果具备升主系条件则配置逻辑ip升为主系。另一系删除逻辑ip降为备系。

该无线通信服务器应用于ctcs3+ato系统的车地通信部分。

通信控制服务器(ccs)是ctcs2+ato系统中一个负责车地通信的安全子系统。通过ccs实现基于gsm-r的车地双向安全通信。车地间通过ccs交互站台门信息、车门信息和列车运营计划等信息。

本发明的基于车地通信的无线通信服务器，应用于ctcs3+ato系统的车地通信部分。可以作为ctcs3+ato高速列车自动驾驶系统的子系统，有效提高车—地通信的稳定性、增大传输量，减小设备冗余，降低系统复杂程度。

下面对ctcs3+ato系统相对于ctcs2+ato做出的改进以及本发明所有解决的技术问题做出简要介绍。

ctcs3+ato系统结构图如图2所示，系统对列控中心、ctc、等系统进行升级；取消了通信控制服务器(ccs)，在临时限速服务器中增加了本项发明—无线通信服务器；gsm-r系统中增加网关gprs支持节点(ggsn)、服务gprs支持节点(sgsn)用以实现与无线通信服务器间实现分组域通信方式。

本发明—无线通信服务器解决的问题：

简化设备，降低系统复杂度。直接通过无线通信服务器与通过gsm-r与车载通信，取消了通信控制服务器(ccs)。

提高车—地通信的稳定性、增大传输量。无线通信服务器采用tcp/ip的方式通过与车载通信。采用分组域通信的方式相比ctcs2+ato系统中通信控制服务器采用的电路域通信方式，具有断线重连时间更短、信息传输量更大等优势。

进一步提高设备冗余度。无线通信服务器使用ip切换技术实现非工作系的温备，提高了车—地通信的稳定性。

具体实施例：

(1)方案概述：

无线通信服务器的技术方案如图3所示。无线通信服务器集成于临时限速服务器系统内，采用双机冗余的设计方式，采用分组域方式通过gsm-r网络与ato通信，通过内部网络与逻辑主机单元、维修机通信，实现车地通信功能。完成车地间运行计划、站间数据、站台门状态、开关站台门命令等信息的互传。

(2)软件设计：

无线通信服务器应用软件采用采用自顶向下的设计方法进行模块化设计，采用c语言编制。系统采用centos5.11操作系统，gcc编译环境下开发。根据无线通信服务器功能需求将其应用程序划分为7个模块，如图4所示。

(3)双系冗余的实现：

无线通信服务器运用ip切换技术实现对外接口ip地址的唯一性。为提高车地通信的可靠性，无线通信服务器采用双机冗余设计，通过两路专用通道接入gsm-r/gprs网络，每系无线通信服务器具有2个物理ip地址和一个逻辑ip地址。无线通信服务器使用物理ip实时确认与gprs网络通信状态，使用唯一的逻辑ip与车载ato设备进行通信。

当主系无线通信服务器正常工作时，备系删除逻辑ip,通过物理ip与逻辑主机单元通信并判断与gsm-r/gprs网络的通信状态。当主系故障时判断自身通信状态，如果具备升主系条件则配置逻辑ip升为主系。另一系删除逻辑ip降为备系。如图5a、图5b所示。

本发明技术方案带来的有益效果

高速列车自动驾驶系统是“智能高铁”中智能装备的重要组成部分，ctcs3+ato高速列车自动驾驶系统的研发对于提高铁路网运输能力供给、提升运输服务水平等具有重要作用与意义。

无线通信服务器作为ctcs3+ato高速列车自动驾驶系统的子系统，可以有效提高车—地通信的稳定性、增大传输量，减小设备冗余，降低系统复杂程度。

具体实施例中，该系统已经顺利通过2018年的京沈线专家组实验。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。