基于以太网通讯的城轨列车数据无线传输装置及方法

本发明涉及城轨列车数据无线传输，具体而言，尤其涉及一种基于以太网通讯的城轨列车数据无线传输装置及方法。

背景技术：

1、随着城市现代化建设的推进，社会对智慧轨道交通的呼声愈发强烈，车地无线传输系统承担着城市轨道列车与地面系统之间信息交互的重要职能，是实现城市轨道交通网络化和智能化运营的重要途径。然而，现阶段，轨道交通列车网络系统仍以mvb网络为主，受网络制式限制，mvb网络无法直接应用于车地间数据无线传输通信，更无法与各类新兴的智能化系统相兼容，拓展性差，限制了城市轨道交通智能化发展进程。

2、传统列车一般采用车载数据记录设备记录列车过程数据，个别系统出于商业机密角度考虑，将不便于外发的数据记录于自己的数据存储空间中，但无论哪种情景，当工作人员需要对列车过程数据进行分析时，需上车通过一根m12网线连接于数据记录设备手动下载数据，当需要a列车的b个设备的数据时，工作人员则需登上a列车，分别连接b个设备进行数据下载，同样，当需要对列车数据进行大数据分析的时候，工作人员需将设备数据逐一人工采集汇总，不仅费时费力，而且问题不能及时得到处理，问题处理的滞后性也给现场问题的分析和解决带来了一定的困难。同样，当工作人员需要对设备程序进行更新时，则需逐一手动连接设备更新，大批量列车的维护将耗费大量人力和工时，这样的车地交互方式，无法满足技术人员的设备维护需求，无法满足运营人员实时监控和调取各列车信息的需求，无法及时了解车辆状态，更无法适应当下大数据分析和智能化运营的智慧轨道交通发展需求。

3、随着列车网络通信技术的发展，列车面向乘客的信息愈发丰富，行业对智能化运营的需求与日俱增，基于以太网通信的列车网络逐渐进入人们的视野，以太网技术的应用使得轨道交通车地无线通信成为了可能，基于此，本发明提出一种基于以太网通讯的城轨列车数据无线传输装置及方法。

技术实现思路

1、根据上述提出的问题，提出一种基于以太网通讯的城轨列车数据无线传输装置及方法。本发明主要利用首个判定为无故障的远程数据传输设备通过交换机获取列车数据网络的数据，并通过对应的第一通讯设备无线传输至第二通讯设备，将列车数据网络的数据传输至地面处理系统进行处理，实现城轨列车与地面处理系统间数据的实时安全可靠交互，而城轨列车数据无线传输的应用可极大地提高列车运营管理的信息化、便捷化、实效性和可预见性，为城轨列车的运营商和设备供应商节省大量的人力物力财力。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一方面，本发明提供了一种基于以太网通讯的城轨列车数据无线传输装置，包括：

4、车载部分，包括干网；交换机，与所述干网连接，包括n个三层交换机和m个二层交换机，n为整数且n≥2，m为整数且m≥0；p个远程数据传输设备，所述远程数据传输设备与所述三层交换机连接，一个所述三层交换机最多连接一个所述远程数据传输设备，2≤p≤n；至少一个列车数据网络，与所述交换机连接；2个数据记录仪，所述数据记录仪与所述交换机连接，一个所述交换机最多连接一个所述数据记录仪；第一通讯设备，与所述远程数据传输设备对应连接；

5、地面处理系统，包括顺次连接的第二通讯设备、第一交换机和地面服务器，所述第二通讯设备与所述第一通讯设备无线连接，所述地面服务器与至少一个pc端连接，所述pc端与所述地面服务器处于同一局域网。

6、车地之间通讯数据加密传输。

7、进一步地，还包括：

8、子系统地面处理系统，包括顺次连接的第三通讯设备、第二交换机、子系统地面服务器和网闸，所述第三通讯设备与所述第一通讯设备无线连接，所述网闸与所述地面服务器连接。

9、进一步地，所述数据记录仪，包括：

10、载板，分别与mvb板、cpu板、背板总线连接；

11、电源板，与所述背板总线连接。

12、进一步地，所述远程数据传输设备包括gps/bds复合模块、wlan模块、lte模块和sim模块。

13、进一步地，在所述车载部分中，连接方式为以太网连接。

14、另一方面，本发明还提供了一种基于以太网通讯的城轨列车数据无线传输方法，包括：

15、数据记录仪包括主数据记录仪和从数据记录仪，所述主数据记录仪和所述从数据记录仪同时通过交换机获取所述列车数据网络的数据；

16、判断所述主数据记录仪是否故障；

17、若所述主数据记录仪无故障，所述主数据记录仪通过所述交换机将所述列车数据网络的数据传输至远程数据传输设备；

18、或者，所述交换机直接获取所述列车数据网络的数据并传输至所述远程数据传输设备；设置p个远程数据传输设备的优先级顺序，按照所述优先级顺序依次判断p个所述远程数据传输设备是否故障；

19、采用首个判定为无故障的所述远程数据传输设备通过所述交换机获取所述列车数据网络的数据，并通过对应的第一通讯设备无线传输至第二通讯设备；

20、所述第二通讯设备接收所述列车数据网络的数据并通过第一交换机传输至地面服务器；

21、所述地面服务器接收并处理所述列车数据网络的数据得到分析结果，将所述分析结果存储至所述地面服务器的数据库中；

22、接入局域网的任意一个pc终端通过访问指定网址与所述地面服务器的数据库建立关系并获取所述分析结果进行展示。

23、进一步地，若所述主数据记录仪有故障，所述从数据记录仪通过所述交换机将所述列车数据网络的数据传输至所述远程数据传输设备。

24、进一步地，所述远程数据传输设备预设无线传输制式优先级，所述无线传输制式包括lte网络制式、gps通信网络制式、bds网络制式和wlan网络制式；

25、所述远程数据传输设备按照所述无线传输制式优先级采用所述lte网络制式、所述gps通信网络制式、所述bds网络制式和所述wlan网络制式中的一种，并通过所述第一通讯设备进行无线传输；

26、当前所述无线传输制式出现故障时，所述远程数据传输设备按照所述无线传输制式优先级自动切换下一优先级的所述无线传输制式。

27、进一步地，所述远程数据传输设备按照所述无线传输制式优先级自动切换下一优先级的所述无线传输制式，包括：

28、若所述主数据记录仪无故障时，所述主数据记录仪缓存切换时间段对应的所述列车数据网络的数据；

29、当切换完成时，所述远程数据传输设备以200ns的周期优先传输缓存的所述列车数据网络的数据；

30、当缓存的所述列车数据网络的数据传输完成后，恢复1ms的周期传输剩余的所述列车数据网络的数据。

31、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

32、1、根据实际应用条件，选择合适的传输制式来进行数据传输，并在一种传输受限时，根据预先设定，自动切换传输制式以此保证数据传输的连续性。

33、2、针对数据传输受限，数据传输短时中断这一情况，设计断点续传机制，将因传输中断导致未下车数据暂存系统缓存区，待数据传输条件恢复后，缓存区数据优先派送，以此保证数据传输的连续性。

34、3、车载部分设计多链路传输通道，对数据进行第一层冗余，数据传送至远程数据传输设备后，远程数据传输设备可根据预设，选择优先路径派发数据，当优先路径受阻后，数据经由另一条路径下车，对数据进行第二层冗余。

35、4、在远程数据传输设备中建立安全策略，确保列车数据的安全性，在车地间传输的数据上加密，保障数据的安全性。

36、5、支持远程无线维护车载设备，规避了以往必须人工手动维护设备的弊端，节省了大量人力物力财力。

37、6、增强包容性，容许任何符合列车网络传输规则的设备和系统通过与第一通讯设备建立无线连接，实现远程数据交互，通过无线连接建立交互的通道，大幅降低布线等材料成本，节约整车空间，降低车重。

38、7、提高可拓展性，支持符合接入规则的其他系统接入系统，与列车进行数据交互，以实现各类基于车载数据的高级功能。

39、8、支持二次数据开发以及对各类信息进行数据挖掘，实现数据预测，使运维关键时间点前置，进而支撑预防性维修。各地列车实时将自身数据上传到中控，使中控可以对列车信息进行全方位的总体掌控。