货运列车网络系统的制作方法

本实用新型涉及网络通信技术领域，具体涉及一种货运列车网络系统。

背景技术：

列车车辆的车厢数量多，要保证车辆正常运行，需要实现对整列车的智能化管理和监控。尤其是货运列车，整列车的车厢数量可以达到上百节，由于不载人，仅拉货，现有技术中，货运列车尚没有配备整列网络，司机室并不能实现对整列车的集中监控，存在运行风险。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种列车智能化管理网络系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种货运列车网络系统，包括：

中继通信系统：包括设置在车厢内的中继器，所述中继器包括射频发送天线和射频接收天线；

近场通信标签：设置在每节车厢上；

读写器：设置在每节车厢上，可读写近场通信标签内容；

相邻车辆的中继器可经所述发送天线和接收天线通信；读写器可将近场通信标签内容发送至本车或相邻车辆的中继器。

作为优选，所述中继器包括：

上行中继器：设置在每节车厢内，相邻车厢的上行中继器之间可相互通信；

下行中继器：设置在每节车厢内，相邻车厢的下行中继器之间可相互通信；

头车和尾车内的上行中继器和下行中继器件可相互通信。

作为优选，所述货运列车网络系统进一步包括：设置在车厢内的中央控制器，可与其所在车厢的上行中继器和下行中继器通信。

作为优选，未设置中央控制器的车厢内的上行中继器和下行中继器之间可相互通信。

作为优选，所述中央控制器连接北斗天线，和/或，4g-lte模块。

作为优选，统一车厢内的上行中继器和下行中继器之间采用冗余中继通信。

作为优选，以车辆行进的方向为基准，每节车厢上，上行中继器一侧的射频发送天线设置在车厢尾处，射频接收天线设置在车厢头处；下行中继器一侧的射频发送天线设置在车厢头处，射频接收天线设置在车厢尾处。

作为优选，上行中继器的信号输入端连接至该上行中继器的信号输出端，形成上行旁路；下行中继器的信号输入端连接至下行中继器的信号输出端，形成下行旁路；上行旁路和下行旁路上均设置有旁路开关。

作为优选，射频发送天线和射频接收天线之间的数据传输范围小于相邻车辆车头和车尾之间的距离，且保证射频发送天线发射的信号在射频接收天线接收信号的范围内。

作为优选，相邻车厢的射频发送天线和射频接收天线位于车厢的同一侧，同一车厢的射频发送天线和射频接收天线位于车厢的异侧。

本实用新型还提供了的货运列车网络通信系统，有益效果在于：构建了一种基于近场通信的列车网络系统，尤其适用于货运列车，解决了现有技术中，货运列车车厢间没有通信网络的技术问题。该方案将全列车厢串联成通信网络，每节车厢可与上下级车厢间近场通信，避免间隔车厢间的干扰，提高信息安全性，并可确定各车厢在列车的相互位置，支持列车网络动态编组建立拓扑，同时无线解决频繁解编装卸货频繁插拔通信连接器的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本实用新型第一种实施方式列车网络结构示意图；

图2为本实用新型单节车厢内网络结构示意图；

图3为接收天线接收范围示意图；

图4为发送天线和接收天线直道通信示意图；

图5为发送天线和接收天线弯道通信示意图；

图6为本实用新型第二种实施方式列车网络结构示意图；

1-上行中继器，2-下行中继器，3-中央控制器，4-头车，5-中间车，6-尾车。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了一种列车网络系统，用于构建一种基于近场通信的全列车辆车厢间的网络系统，尤其适用于货运列车。货运列车网络系统结构参考图1，包括：

中继通信系统：包括设置在车厢内的中继器，中继器包括射频发送天线和射频接收天线；

近场通信标签：设置在每节车厢上；

读写器：设置在每节车厢上，可读写近场通信标签内容；标签内容可记载车辆车厢号等信息；

相邻车辆的中继器可经射频发送天线和射频接收天线通信，一方面，可通过中继器之间的通信在车厢之间传递诸如司控信号等信息，另一方面，读写器可将近场通信标签内容发送至本车或相邻车辆的中继器，进而可获取相邻车辆的信息，并经中继器转发至其他车辆，进而可支持列车网络动态编组建立拓扑。

更进一步的，中继通信系统的结构还包括：

上行中继器1：设置在每节车厢内，相邻车厢的上行中继器之间可相互通信，构成车头至车尾的上行通信网；

下行中继器2：设置在每节车厢内，相邻车厢的下行中继器之间可相互通信，构成车尾至车头的下行通信网；

中央控制器3：至少一个，设置在一节车厢内，可与本节车厢的上行中继器1和下行中继器2通信，中央控制器1设置有rs232通讯接口，外接其他设备；中央控制器3可以在每节车厢内均设置一个，或者选择设置在部分车厢中，例如可以在奇数车厢或偶数车厢中间隔配置。

头车和尾车的上行中继器1和下行中继器2可相互通信，形成整列环形通信网。

结合图1，头车4、尾车6和若干节中间车5的车厢内，均设置有两个中继器，一个为上行中继器1，一个为下行中继器2，从头车4向尾车5的方向，上行中继器1顺次连接，可相互通信，由尾车6向头车4的方向，下行中继器2顺次连接，可相互通信。如此，以头车4为首端节点，头车4、中间车5和尾车6形成一个半封闭的环形通信网络。至少一个中央控制器3作为全列的中心，用于接收全列的数据。进而，头车4可以获取各节车厢内的数据，实现全列的监控。

中央控制器3连接北斗天线，还可以选择连接4g-lte模块，用于车地通信，将中央控制器3接收的数据传递至地面。

作为一种优选的实施方式，参考图6，未设置中央控制器3的车厢内的上行中继器1和下行中继器2之间可相互通信。上行中继器1和下行中继器2之间采用冗余中继通信，其中一路通信线路故障时，仍可采用第二路通信线路通信，以提高列车通信网络整体的可靠性。

以上结构实现了一种支持分段通信的列车网络，可以将数个车的网络作为一个局域网段，自动形成环网，减少串联环节带来的时延。

进一步参考图6，为了解决上行通信网络和下行通信网络的可靠性，上行中继器1的信号输入端连接至该上行中继器1的信号输出端，形成上行旁路；下行中继器2的信号输入端连接至下行中继器2的信号输出端，形成下行旁路；上行旁路和下行旁路上均设置有旁路开关。当上行主网络通道或者下行主网络通道上的某一个上行中继器1或下行中继器2发生故障时，可选择该中继器临接的旁路开关所在的通路，保证列车通信网络整体的可靠性。

更具体的说，上行中继器1连接有射频发送天线和射频接收天线，上行中继器1之间无线通信；下行中继器2连接有射频发送天线和射频接收天线，下行中继器2之间无线通信。射频发送天线和射频接收天线均采用rfid射频天线；读写器和近场通信标签为设置在每节车厢上的rfid读写器和rfid射频标签，所述读写器读写射频标签信息，并经所述rfid射频天线与相邻车辆进行标签信息通信。相邻车辆之间采用有源rfid近场定向通信，波特率不小于1mbps，载波频率2.4ghz，具有定向传输、身份验证及数据保密特性。

参考图3至图5，以车辆行进的方向为基准，每节车厢上，上行中继器一侧的射频发送天线设置在车厢尾处，射频接收天线设置在车厢头处；下行中继器一侧的射频发送天线设置在车厢头处，射频接收天线设置在车厢尾处。相邻车厢的射频发送天线和射频接收天线位于车厢的同一侧，同一车厢的射频发送天线和射频接收天线位于车厢的异侧。

由于车厢数量多，导致射频发送天线和射频接收天线的数量较多，为了避免间隔车厢之间天线之间的干扰，使射频发送天线和射频接收天线之间的数据传输范围小于或等于相邻车辆车头和车尾之间的距离，且保证射频发送天线发射的信号在射频接收天线接收信号的范围内。以两节车厢之间的间距为1.5米为例，接收天线的接收范围为20厘米。则，以接收天线为中心的20厘米圆范围内，都可以保证信号被接收。只需要保证发送天线发送范围在该接收范围内即可保证在直线行驶或转弯时，信号均被接收。

列车头车数据经上行中继器顺次传递至可传递至各车厢，每节车厢的信息可通过射频标签进行读写。相邻车辆之间通过rfid装置获取对方的车辆id信息和业务数据，数据量大约为200字节。经中央控制器3传递至各车厢相应的仪器或设备，中央控制器3可采集获取各车厢数据。整个网络系统采用自定义协议，主从式轮训；多个列车中心按照车辆顺位轮流做主。为避免传输延时过多，中继器采用将接收的数据直接调制放大转发，同时通过rs-232与中央控制器交换数据。上行中继器1和下行中继器2共享内存，数据同时向两个方向传输。接到机车发出排序命令时中继器不直接转发数据。

该系统可极大提高货运列车车厢之间的数据通信效率。以头车发送制动指令信号为例，该指令信号经车厢间的无线网络系统迅速传递至各车厢，各车厢可迅速做出制动响应，极大加快响应时间，减小制动距离。

该列车网络采用近场通信动态组网技术解决临线串扰和信息安全，并可确定各车厢在列车的相互位置，无线替代有线解决频繁解编装卸货频繁插拔通信连接器等问题。该列车网络系统可被配置于各种类型列车，尤其是货运列车，在个别车厢ab端不一致也可建立网络，另外，串联结构可以用于确定车厢的位置顺序和车厢的ab端在列车中的方向，梯形拓扑保证网络自愈性，提高系统的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。