一种牵引控制单元以太网软路由网关板卡的制作方法

本发明涉及轨道交通车辆，具体而言，尤其涉及一种牵引控制单元以太网软路由网关板卡。

背景技术：

1、牵引控制单元(tcu)作为列车控制系统中的动力环节是必不可少的，一个牵引控制单元主要由电源板、数字量输入板、数字量输出板、信号处理板、脉冲驱动及反馈板、数据记录板、以太网网关板、通用处理器板、phm板及机箱背板构成。

2、牵引控制单元需要通过以太网网关与列车网络系统进行通信，实现列车网络对牵引电机的控制，牵引控制单元安装在牵引变流柜中，也就是列车的底部，当前的平台各个模块板卡需要单独进行软件的下载，而且各个板卡记录的情况也只能单独通过以太网线进行上传在线观察，因此这对整体软件的更新以及数据的维护造成了非常大的麻烦。

3、现有tcu以太网网关板卡主要就是实现了协议的转换功能，诸如can协议转以太网协议等；此外目前tcu机箱板卡的软件下载以及数据上传监测都是单点的，即只能通过电脑单独连接板卡进行软件的下载，以及单独板卡的数据上传在线监测。该方案无法在列车运行中进行在线监测，列车启动后，由于牵引变流柜在车底下无法将电脑与相应的板卡连接，此外，软件需要逐一连接下载，非常不便。

4、列车以太网网关仅实现协议转换功能，实现列车网络系统数据与tcu内部板卡进行通信，而针对维护功能在tcu机箱的内部加上一个三层交换机，由交换机进行数据的分配，电脑直接连接交换机登录各个tcu内部板卡的节点进行相应的软件下载以及数据在线监测；该方案需要额外添加一个三层交换机，三层交换机成本非常大，而且在列车网络中，不允许将tcu内部的以太网ip地址暴露在外面，该方案由于加入三层交换机，会导致整车网络能够看到tcu内部的ip地址，一旦发生ip地址冲突或者交换机故障，会大大增加安全隐患。

技术实现思路

1、根据上述提出的技术问题，提供一种牵引控制单元以太网软路由网关板卡。本发明主要通过网关软路由的方式实现tcu内部板卡的程序统一更新和在线监测。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种牵引控制单元以太网软路由网关板卡，包括：以太网网关单元和网关软路由单元，其中：

4、所述以太网网关单元，包括对外的一路以太网接口和对内的两路can接口，对外的一路以太网接口连接到通信网络，对内的两路can接口连接到牵引控制单元内部板卡；

5、所述网关软路由单元，包括对外的一路以太网接口和对内的一路以太网接口，对外的一路以太网接口连接到维护网络，对内的一路以太网接口连接牵引控制单元内部的板卡；

6、牵引控制单元内部的板卡通过can总线与所述以太网网关单元进行通信，所述以太网网关单元根据具体协议通过对外的一路以太网接口连接的通信网络与整车网络进行数据通信；牵引控制单元内部的板卡通过对内的一路以太网接口与所述网关软路由单元进行通信，所述网关软路由单元根据软路由配置通过对外的一路以太网接口连接的维护网络与相应的维护设备进行通信。

7、进一步地，所述以太网软路由网关板卡通过对外的一路以太网接口和对内的can接口实现数据的转发。

8、进一步地，所述以太网软路由网关板卡通过对外的一路以太网接口和对内的一路以太网接口实现牵引控制单元内部板卡的软件更新下载和数据的在线监测通道。

9、进一步地，所述以太网网关单元为多种协议转换型网关，前面板为一路以太网通信接口，背板设置有can、rs485低速串行总线接口，支持大容量固态电子盘接口sata或pcie总线。

10、进一步地，所述网关软路由单元，前面板为一路以太网通信接口，背板设置一路以太网接口，通过对外的一路以太网接口连接上位机软件下载及上位机软件监测单元，通过对内的一路以太网接口连接牵引控制单元内部的数字量输入板、数字量输出板、信号处理板、脉冲驱动及反馈板、数据记录板、通用处理器板、phm板。

11、进一步地，所述网关软路由单元用于屏蔽牵引控制单元的内部板卡的ip地址，当将牵引控制单元的机箱连接到整车网络中时，网关对外的ip地址与牵引控制单元的内部板卡的ip地址分属不同的网段，整车网络无法观察到牵引控制单元内部的ip网段，实现ip隔离。

12、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

13、1、本发明提供的牵引控制单元以太网软路由网关板卡，在具备上位机软件的条件下，可以实现单一网关通过软路由的方式对内部板卡进行统一的程序更新和在线监测；

14、2、本发明提供的牵引控制单元以太网软路由网关板卡，能够屏蔽牵引控制单元的内部板卡的ip地址，即：当将牵引控制单元的机箱连接到整车网络中时，网关对外的ip地址与牵引控制单元的内部板卡的ip地址分属不同的网段，整车网络无法观察到牵引控制单元内部的ip网段，实现ip隔离，方便工作人员操作，节省了大量的人力物力。

15、基于上述理由本发明可在轨道交通车辆等领域广泛推广。

技术特征：

1.一种牵引控制单元以太网软路由网关板卡，其特征在于，包括：以太网网关单元和网关软路由单元，其中：

2.根据权利要求1所述的牵引控制单元以太网软路由网关板卡，其特征在于，所述以太网软路由网关板卡通过对外的一路以太网接口和对内的can接口实现数据的转发。

3.根据权利要求1所述的牵引控制单元以太网软路由网关板卡，其特征在于，所述以太网软路由网关板卡通过对外的一路以太网接口和对内的一路以太网接口实现牵引控制单元内部板卡的软件更新下载和数据的在线监测通道。

4.根据权利要求1所述的牵引控制单元以太网软路由网关板卡，其特征在于，所述以太网网关单元为多种协议转换型网关，前面板为一路以太网通信接口，背板设置有can、rs485低速串行总线接口，支持大容量固态电子盘接口sata或pcie总线。

5.根据权利要求1所述的牵引控制单元以太网软路由网关板卡，其特征在于，所述网关软路由单元，前面板为一路以太网通信接口，背板设置一路以太网接口，通过对外的一路以太网接口连接上位机软件下载及上位机软件监测单元，通过对内的一路以太网接口连接牵引控制单元内部的数字量输入板、数字量输出板、信号处理板、脉冲驱动及反馈板、数据记录板、通用处理器板、phm板。

6.根据权利要求1所述的牵引控制单元以太网软路由网关板卡，其特征在于，所述网关软路由单元用于屏蔽牵引控制单元的内部板卡的ip地址，当将牵引控制单元的机箱连接到整车网络中时，网关对外的ip地址与牵引控制单元的内部板卡的ip地址分属不同的网段，整车网络无法观察到牵引控制单元内部的ip网段，实现ip隔离。

技术总结
本发明提供一种牵引控制单元以太网软路由网关板卡，包括以太网网关单元和网关软路由单元，以太网网关单元包括分别连接到通信网络的对外的一路以太网接口和对内的两路CAN接口；网关软路由单元包括分别连接牵引控制单元内部的板卡的一路以太网接口和连接到对外维护网络的一路以太网接口；牵引控制单元内部的板卡通过CAN总线与以太网网关单元进行通信，以太网网关单元根据具体协议通过对外的一路以太网接口连接的通信网络与整车网络进行数据通信；牵引控制单元内部的板卡通过对内的一路以太网接口与网关软路由单元进行通信，网关软路由单元根据软路由配置通过对外的一路以太网接口连接的维护网络与相应的维护设备进行通信。

技术研发人员：王欣立,石小磊,李金池,于泽人
受保护的技术使用者：中车大连电力牵引研发中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12