[發(fā)明專利]一種列車、列車通信網(wǎng)絡及其動態(tài)構建方法

有效

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• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN112849214B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 黃科清;賓華佳;劉金榕;羅方旋;唐品
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: B61L15/00
• 分類號: B61L15/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 徐偉

本發(fā)明提供了一種列車、列車通信網(wǎng)絡及其動態(tài)構建方法。本發(fā)明所提供的列車通信網(wǎng)絡的各個多功能車輛總線子網(wǎng)包括兩個相鄰的控制節(jié)點，各個控制節(jié)點分別配置在列車的各節(jié)車廂，列車通信網(wǎng)絡的動態(tài)構建方法包括：同步若干多功能車輛總線子網(wǎng)中各種同類型設備的設備地址；同步若干多功能車輛總線子網(wǎng)的通信端口地址；以及對于各個控制節(jié)點，動態(tài)分配其所在多功能車輛總線子網(wǎng)的子網(wǎng)編號以及各個控制節(jié)點的自身節(jié)點編號。根據(jù)本發(fā)明所提供的列車、列車通信網(wǎng)絡及其動態(tài)構建方法能夠根據(jù)靈活編組的列車動態(tài)構建列車的通信網(wǎng)絡，并且能夠解決通信節(jié)點定位及通信傳輸問題。

技術領域

本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡領域，尤其涉及應用于軌道交通列車的控制通信網(wǎng)絡及其構建。

背景技術

近年來，隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，城市軌道交通線路的客流構成復雜，城市軌道交通線路全日客流時間分布隨季節(jié)和日間的波動差異較大采用固定編組模式的列車運行方式，會在非高峰時段產生列車運能浪費，又會在高峰時段造成列車擁擠不堪。

針對軌道交通線路的客流波動，即針對客流在全天不同時段、不同區(qū)段的差異性，在保證各時段地鐵列車服務頻率較優(yōu)的條件下，可以有變化地開行不同編組的列車，即采用靈活編組，對不同編組長度的列車進行聯(lián)掛和拆解作業(yè)，靈活調整列車編組長度，動態(tài)匹配運力與客流需求，既能保證列車滿載率，減少空跑，合理優(yōu)化各時段地鐵列車的滿載率，同時又能提高發(fā)車頻率和服務水平，并可在一定程度上節(jié)省運營成本，可以有效解決運力浪費及服務水平低下問題。因此，靈活編組的運營方式對客流變化較大的城市軌道交通線路具有重要意義，既可以很好地滿足旅客出行需求，又可節(jié)省運營成本，具有較高的推廣價值。

高速列車為保證旅客乘車的安全與舒適，需對機車和車輛的各種設備進行可靠地控制、監(jiān)測和診斷。隨著現(xiàn)場總線技術的發(fā)展，這種過程控制已從集中型的直接控制系統(tǒng)發(fā)展成為基于網(wǎng)絡的分布式控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)車載數(shù)據(jù)通信的國際標準化，國際電工技術委員會IEC于1999年通過了一項列車通信網(wǎng)絡專用標準TCN(Train Communication Network；IEC-61375-1)。該標準將列車通信網(wǎng)絡分成用于連接各節(jié)可動態(tài)編組的列車級通信網(wǎng)絡WTB(Wire Train Bus：絞接式列車總線)和用于連接車輛內固定設備的車輛通信網(wǎng)絡MVB(Multifunction Vehicle Bus：多功能車輛總線)。

列車通信網(wǎng)絡是一種面向控制、連接車載設備的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，是分布式列車控制系統(tǒng)的核心，其集列車控制系統(tǒng)、故障檢測與診斷系統(tǒng)以及旅客信息服務系統(tǒng)于一體，以車載微機為主要技術手段，并通過網(wǎng)絡實現(xiàn)列車各個系統(tǒng)之間的信息交換，最終達到對車載設備的集散式監(jiān)視、控制和管理目的，實現(xiàn)列車控制系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡化與信息化。

列車通信網(wǎng)絡即列車控制、診斷信息數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，其將列車微機控制系統(tǒng)的各個層次、各個單元之間連接起來，作為系統(tǒng)信息交換和共享的渠道，從而實現(xiàn)全列車環(huán)境下的信息交換。列車通信網(wǎng)絡是鐵路列車車輛之間和車輛內部可編程設備互連傳送控制、檢測與診斷信息的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。它是用于列車這一流動性大、環(huán)境惡劣、可靠性要求高、實時性強、與控制系統(tǒng)緊密相關的特殊的計算機網(wǎng)絡。

由于TCN是專門為列車通信網(wǎng)絡制定的標準，在實時性、可靠性、可管理性、介質訪問控制方法、尋址方式、通信服務種類等方面有著一定的優(yōu)勢。TCN分為兩層結構，分別是WTB和MVB(請參考圖1來理解TCN網(wǎng)絡的結構)。(1)連接列車中各車廂的絞接式列車級總線(WTB)，WTB是一種串行數(shù)據(jù)通信總線，主要設計用于經(jīng)常相互聯(lián)掛和解編的重聯(lián)車輛，總線能自己組態(tài)。(2)連接一個車輛內設備的多功能車輛級總線(MVB)，MVB是主要用于有互操作性和互換性要求的互聯(lián)設備之間的串行數(shù)據(jù)通信總線，總線能快速響應。各段MVB總線在網(wǎng)關的連接下連接到列車的WTB總線。

也就是說，為了實現(xiàn)城市軌道交通列車的靈活編組，不僅僅需要動態(tài)變化列車車廂的數(shù)量，還需要動態(tài)構建列車通信網(wǎng)絡。即當靈活編組物理通信網(wǎng)絡構建好后，如何動態(tài)實現(xiàn)不同編組形式(2、4、6、8、10、12編組形式)內部各基本單元編組的節(jié)點標識、定位及數(shù)據(jù)轉發(fā)等。