轨道车辆及其列车通信网络系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种列车通信网络(TCN)系统以及具有该TCN系统的轨道车辆。该TCN系统包括：第一多功能车辆总线(MVB1)，其连接到各个车厢中与列车牵引、列车制动或列车安全相关的控制单元；第二多功能车辆总线(MVB2)，其连接到各个车厢中与列车牵引、列车制动或列车安全无关的单元；其中，所述第一多功能够车辆总线(MVB1)和第二多功能车辆总线(MVB2)均连接到所述轨道车辆的一个车辆控制单元(VCU)。

【技术实现步骤摘要】

本技术总体涉及轨道车辆，尤其涉及一种轨道车辆上使用的列车通信系统。
技术介绍
随着中国城镇化的快速发展、城市人口的直线上升，城际、城市轨道交通因其效率高、乘客的承载能力强且对环境影响小等因素而逐步成为城镇居民的重要交通工具。城际、城市轨道交通目前已经演变为采用电力驱动的轨道车辆，例如城际列车、地铁、城铁和轻轨等。典型的电力驱动的轨道车辆通常采用列车通信网络(TCN：TrainCommunicationNetwork)系统进行控制。TCN系统特别适用于实现轨道车辆运行的彼此连接和控制。TCN例如可以包括多功能车辆总线(MVB：MultifunctionVehicleBus)和绞线式列车总线(WTB)。WTB主要用于列车级通信，特别适用于车辆间的通信以及在运营过程中车辆的动态编组。MVB是一种主要用于车辆内部的通信总线，其主要在具有互操作性和互换性要求的互连设备之间传递数据和信号。对于那些具有相同结构的列车且不需要动态编组的情况而言，TCN系统中就不需要WTB总线，而是由贯穿所有车厢(Car/Coach)的MVB构成各车厢之间的通信媒介。MVB因其具有高实时性和高可靠性而广为应用于轨道车辆中。图1示例性地示出了一种列车及其TCN系统的示意图。根据需要，列车可以包括更多节车厢。一个列车可以包括例如至少一个带受电弓的动车Mp、至少一个带司机室的拖车Tc，还可以包括不带受电弓的动车M和/或普通拖车T。图1的上部示例性地示出一个6节车厢编组的列车，其头尾分别为两个带司机室的拖车Tc，两个带受电弓的动车Mp分别紧邻两个Tc，中间是两个不带受电弓的动车M，从而形成Tc-Mp-M-M-Mp-Tc的编组形式。简便起见，图1中仅仅示出了该6节编组列车中两节彼此相连的动车M和Mp车厢内的TCN系统的示意图。在图1所示的列车内，TCN系统包括贯穿各个车厢的MVB总线，各个控制单元或设备均连接到该MVB总线上。具体地，TCN系统的设备主要包括一个贯穿各个车厢的MVB主干线MVB_B、位于各个车厢内的连接到该MVB_B上的中继器R、每节车厢内连接到中继器R的车厢内MVB总线MVB_C。中继器R用于连接各个MVB区段，完成信号转发功能。列车上的各个控制设备，例如牵引控制单元TCU、制动控制单元BCU、主门控器MDCU、车厢内的暖通空调系统HVAC、逆变器系统APS等均连接到MVB总线上，并经MVB总线传递控制信号或数据，从而实现基于网络的分布式控制。图1中还示出了传统的连接各个车厢的一个列车公共连接线Train_Line，其可以在MVB总线故障时依然提供最基础的信号通信。但是，由于Train_Line的通信能力有限，其上并不能传递复杂的数据和控制信号。如图1所示，所有设备或控制单元都连接到同一个MVB总线上。也就是说，与牵引、制动或列车安全相关的重要控制信号，以及涉及例如暖通空调和门控的普通控制信号一同在同一个MVB总线上传递。
技术实现思路
本技术的一个目的在于提供一种轨道车辆中使用的列车通信网络系统，其能够增强轨道车辆上重要控制信号(例如驱动/牵引、制动、安全等)的可靠性，并提供对这些重要控制信号的优先处理。根据本技术的一个方面，本技术提出了一种用于轨道车辆的列车通信网络系统，其特征在于，包括：第一多功能车辆总线，其连接到各个车厢中与列车牵引、列车制动或列车安全相关的控制单元；第二多功能车辆总线，其连接到各个车厢中与列车牵引、列车制动或列车安全无关的单元；其中，所述第一多功能够车辆总线和第二多功能车辆总线均连接到所述轨道车辆的一个车辆控制单元。优选地，所述与列车牵引、列车制动或列车安全相关的控制单元包括：制动控制单元、牵引控制单元和辅助逆变系统中至少之一。优选地，所述与列车牵引、列车制动或列车安全无关的单元包括：暖通空调系统中的各个单元、门控器或乘客信息系统。这种双MVB总线的方案在列车内提供两个分立的MVB总线，这两个MVB总线由同一个车辆控制单元控制。这样，与列车牵引、制动和列车安全相关的重要信号和与此无关的非重要信号就在分立的两个MVB总线上传递。由此，与列车牵引、制动和列车安全相关的重要信号不需要与总线上其他非重要信号竞争即可被优先传递。而且，即使第二多功能车辆总线因例如暖通空调设备等故障而中断通信，用于传递重要信号的第一MVB依然可以可靠地传递与列车牵引、制动和列车安全相关的重要信号。因而，双MVB总线方案可以提供更加可靠和有竞争优势的列车通信网络系统。优选地，所述第一和第二多功能车辆总线中每一个上连接有至少一个外设接口智能终端，其能够连接到不具有多功能车辆总线接口的至少一个外围设备。外设接口智能终端可以实现非MVB接口到MVB接口的转换，从而能够连接到其他非MVB接口的外围设备。这可拓展可连接到MVB上的设备。优选地，连接到所述第一多功能车辆总线的外设接口智能终端输入或输出与列车牵引、列车制动或列车安全相关的第一信号。优选地，列车通信网络系统，其特征在于，还包括：安装于同一车厢内的两个外设接口智能终端，其中一个连接到所述第一多功能车辆总线，另一个连接到所述第二多功能车辆总线，所述两个外设接口智能终端处理相同的所述第一信号。优选地，所述安装有两个外设接口智能终端的车厢为带司机室的拖车或带受电弓的动车。更为优选地，安装于所述带司机室的拖车内的所述两个外设接口智能终端均连接到一个司控台。在同一车厢内提供两个分别连接到第一和第二多功能车辆总线的外设接口智能终端可以使得重要的控制信号同时在两个MVB总线上传递，即使其中一个MVB因故障而通信中断，另一个MVB还可以继续进行通信。这就提高了列车通信网络系统的可靠性。考虑到涉及列车牵引、制动和列车安全的重要信号多出现在带有司机室的拖车Tc和带有受电弓的动车Mp内，因而至少在Tc和Mp中之一内提供冗余的外围设备智能终端。优选地，所述车辆控制单元包括：第一MVB板卡，其连接到所述第一多功能车辆总线；第二MVB板卡，其连接到所述第二多功能车辆总线。实现这种双MVB总线方案，只需要在车辆控制单元内增加一个MVB板卡，并铺设相关总线线路即可实现。由此，这种双MVB总线方案可以在增加有限成本情况下大幅度提供列车通信网络系统的可靠性和竞争优势。根据另一个方面，本技术还提出了一种轨道车辆，其包括如上所述的列车通信网络系统。下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对切换装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。附图说明以下附图仅对本技术做示意性说明和解释，并不限定本技术的范围。图1示出了现有轨道车辆中MVB拓扑结构的示意图。图2示出了根据本技术一个实施例的轨道车辆中MVB拓扑结构的示意图。图3示出了根据本技术另一个实施例的TCN系统的结构示意图。具体实施方式为了对技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本技术的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本技术相关的部分，它们并不代表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于轨道车辆的列车通信网络(TCN)系统，其特征在于，包括：第一多功能车辆总线(MVB1)，其连接到各个车厢中与列车牵引、列车制动或列车安全相关的控制单元；第二多功能车辆总线(MVB2)，其连接到各个车厢中与列车牵引、列车制动或列车安全无关的单元；其中，所述第一多功能够车辆总线(MVB1)和第二多功能车辆总线(MVB2)均连接到所述轨道车辆的一个车辆控制单元(VCU)。

【技术特征摘要】
1.一种用于轨道车辆的列车通信网络(TCN)系统，其特征在于，包括：第一多功能车辆总线(MVB1)，其连接到各个车厢中与列车牵引、列车制动或列车安全相关的控制单元；第二多功能车辆总线(MVB2)，其连接到各个车厢中与列车牵引、列车制动或列车安全无关的单元；其中，所述第一多功能够车辆总线(MVB1)和第二多功能车辆总线(MVB2)均连接到所述轨道车辆的一个车辆控制单元(VCU)。2.如权利要求1所述的列车通信网络(TCN)系统，其特征在于，所述与列车牵引、列车制动或列车安全相关的控制单元包括：制动控制单元(BCU)、牵引控制单元(TCU)和辅助逆变系统(APS)中至少之一。3.如权利要求1所述的列车通信网络(TCN)系统，其特征在于，所述与列车牵引、列车制动或列车安全无关的单元包括：暖通空调系统(HVAC)中的各个单元、门控器(DCU)或乘客信息系统(PIS)。4.如权利要求1所述的列车通信网络(TCN)系统，其特征在于，所述第一和第二多功能车辆总线(MVB1、MVB2)中每一个上连接有至少一个外设接口智能终端(SKS)，其能够连接到不具有多功能车辆总线(MVB)接口的至少一个外围设备。5.如权利要求4所述的列车通信网络(TCN)系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，赵研峰，姚吉隆，
申请(专利权)人：西门子中国有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11