一种用于市域铁路临时限速服务器的无线接口单元及装置的制作方法

本发明属于铁路信号处理，具体涉及一种用于市域铁路临时限速服务器的无线接口单元及装置。

背景技术：

1、临时限速服务器(temporary speed restriction server,tsrs)设备适用于市域铁路控制，其在市域铁路列控系统中主要承担临时限速管理、运行计划转发、站台门控制、列车折返控制等功能，与适用于ctcs-2/3级列控系统的tsrs相比，新增了与gprs无线通信网络的接口，tsrs通过gprs无线通信网络与车载设备建立双向通信，以交互列车位置、运行计划、站台门状态、折返灯状态等信息。无线接口单元是适用于市域铁路tsrs设备的一个子系统，承担tsrs与gprs无线通信网络的接口功能。无线接口单元子系统采用主备冗余设计，利用浮动ip技术进行承载网络自动切换，通过第三方仲裁机制进行系统状态控制，能有效提升tsrs与车载设备通信的稳定性。

2、在目前已广泛应用于我国高速铁路的ctcs-2/3级列控系统中，临时限速服务器不与车载设备通信，不包含gprs无线通信网络接口，其设备结构如图1所示。而在适用于市域铁路列控系统的tsrs中，新增了与gprs无线通信网络的接口。基于系统可用性和网络性能的考虑，tsrs与gprs无线通信网络的接口采用两路独立物理通道，但只与车载设备建立一路逻辑连接，此逻辑连接承载在两路物理通道中的一路，系统应实现两路物理承载网络的自动切换，同时，由于tsrs与gprs无线通信网络的接口服务器采用主备冗余设计，因此需要通过系统状态控制进行主备系切换以提升系统的可用性。

3、然而，现有技术中承载网络切换需要在tsrs端的每个物理网络上都配置单独的业务ip，由车载端手动选择承载网络，承载网络切换流程复杂；此外，需要通过系间通信获取对端设备状态已实现系统状态控制，缺少第三方仲裁机制，可能出现系统状态竞争现象，进而影响系统使用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种用于市域铁路临时限速服务器的无线接口单元及装置，实现了实现车地间交互列车位置、运行计划、站台门状态、折返灯状态等信息，满足了市域铁路列控系统的需求。

2、本发明提供的一种用于市域铁路临时限速服务器的无线接口单元及装置，用于临时限速服务器与gprs无线通信网络通信。

3、无线接口单元包含无线接口单元i系及无线接口单元ii系，无线接口单元i系与无线接口单元ii系为主备冗余设计；无线接口单元i系和无线接口单元ii系通过交叉直连方式与通信机i系和通信机ii系通信，无线接口单元i系和无线接口单元ii系通过两路独立物理通道与gprs网络设备通信，无线接口单元i系和无线接口单元ii系分别通过单独通道向维护终端单向发送日志信息；无线接口单元i系和无线接口单元ii系与其他设备的通信均通过以太网实现。

4、进一步地，所述无线接口单元i系及无线接口单元ii系均采用通用工业控制计算机实现。

5、进一步地，所述无线接口单元的软件采用c语言实现。

6、进一步地，所述无线接口单元的软件包括主模块、通信模块以及辅助工作模块；

7、主模块用于完成无线接口单元的应用初始化操作，若初始化成功则进入主循环，若失败则在日志中记录失败原因，并且退出程序；通信模块用于实现无线接口单元的承载网络自动切换；辅助功能模块用于提供日志记录、队列实现及看门狗功能。

8、进一步地，所述主模块的控制软件循环周期固定为20ms，若软件的执行时间小于20ms，则调用系统函数sleep补充等待时间实现周期定时控制。

9、进一步地，所述通信模块采用基于浮动ip的承载网络自动切换方式实现承载网络自动切换，具体包括：

10、当检测到某个承载网络通道中断时，首先从当前主无线接口单元中删除业务ip，若删除成功则启动计时器，若删除失败则重启当前主无线接口单元以实现ip完全清除；当计时器达到设定时间后，则在当前从无线接口单元中完成业务ip的配置，若配置失败则重启当前从无线接口单元再重新完成业务ip的配置；在完成配置后，无线接口单元发送arp命令刷新网络路由配置，完成承载网络自动切换过程。

11、进一步地，所述通信模块采用基于第三方仲裁机制的系间系统状态控制方式维护承载网络自动切换过程，具体包括：

12、s1、无线接口单元i系和无线接口单元ii系将接口单元状态、网络通道状态信息同时发送至通信机i系和通信机ii系，其中，无线接口单元i系发送的信息为网络通道1状态及无线接口单元i系状态，无线接口单元ii系发送的信息为网络通道2状态及无线接口单元-ii系状态；

13、s2、通信机i系和通信机ii系判断网络通道1状态，若为网络通道1状态为断路状态，则判断网络通道2状态执行s3；否则判断网络通道2状态执行s4；

14、s3、若网络通道2状态为通路状态，则输出令无线接口单元i系为备用及无线接口单元ii系为主用的命令；否则输出令无线接口单元i系为备用及无线接口单元ii系为备用的命令；

15、s4、若网络通道2状态为断路状态，则输出令无线接口单元i系为主用及无线接口单元ii系为备用的命令；否则执行s5；

16、s5、判断无线接口单元i系的状态，若无线接口单元i系为主用，则输出令无线接口单元i系为主用及无线接口单元ii系为备用的命令；若无线接口单元i系为备用，则判断无线接口单元ii系的状态，若无线接口单元ii系为主用则输出令无线接口单元i系为备用及无线接口单元ii系为主用的命令，若无线接口单元ii系为备用则输出令无线接口单元i系为主用及无线接口单元ii系为备用的命令。

17、有益效果：

18、1、本发明通过在适用于ctcs2/3级列控系统的tsrs设备上增加无线接口单元子系统，实现了车地间列车位置、运行计划、站台门状态、折返灯状态等信息的交互，满足了市域铁路列控系统需求。

19、2、本发明采用浮动ip技术实现了承载网络的自动切换，简化了承载网络切换流程，进一步地，本发明设计了第三方仲裁机制实现系统状态控制，有效防止系统状态竞争现象出现，提升了tsrs与车载设备通信的稳定性。

技术特征：

1.一种用于市域铁路临时限速服务器的无线接口单元及装置，其特征在于，包含无线接口单元i系及无线接口单元ii系，无线接口单元i系与无线接口单元ii系为主备冗余设计；无线接口单元i系和无线接口单元ii系通过交叉直连方式与通信机i系和通信机ii系通信，无线接口单元i系和无线接口单元ii系通过两路独立物理通道与gprs网络设备通信，无线接口单元i系和无线接口单元ii系分别通过单独通道向维护终端单向发送日志信息；无线接口单元i系和无线接口单元ii系与其他设备的通信均通过以太网实现。

2.根据权利要求1所述的无线接口单元及装置，其特征在于，所述无线接口单元i系及无线接口单元ii系均采用通用工业控制计算机实现。

3.根据权利要求1所述的无线接口单元及装置，其特征在于，所述无线接口单元的软件采用c语言实现。

4.根据权利要求1所述的无线接口单元及装置，其特征在于，所述无线接口单元的软件包括主模块、通信模块以及辅助工作模块；

5.根据权利要求4所述的无线接口单元及装置，其特征在于，所述主模块的控制软件循环周期固定为20ms，若软件的执行时间小于20ms，则调用系统函数sleep补充等待时间实现周期定时控制。

6.根据权利要求4所述的无线接口单元及装置，其特征在于，所述通信模块采用基于浮动ip的承载网络自动切换方式实现承载网络自动切换，具体包括：

7.根据权利要求4所述的无线接口单元及装置，其特征在于，所述通信模块采用基于第三方仲裁机制的系间系统状态控制方式维护承载网络自动切换过程，具体包括：

技术总结
本发明公开了一种用于市域铁路临时限速服务器的无线接口单元及装置，通过在适用于CTCS2/3级列控系统的TSRS设备上增加无线接口单元子系统，实现了车地间列车位置、运行计划、站台门状态、折返灯状态等信息的交互，满足了市域铁路列控系统需求。

技术研发人员：许镇,李士祥,郭伟,董志通,郑长宗,臧一佩,尤瑞君,魏东冬,辛未,白帅,赵梦瑶,刘逸明,唐德璋
受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13