WTB／MVB列车通信网关制造技术

本发明专利技术提供了一种WTB/MVB列车通信网关，包括：列车总线WTB通信模块，用于采集和控制WTB数据；多功能车辆总线MVB通信模块，用于采集和控制MVB数据；嵌入式CPU模块，通过其对外扩展并行总线分别与所述WTB通信模块和所述MVB通信模块连接，用于分别处理所述WTB数据和所述MVB数据，并输出相应的监控数据流；其中，所述WTB通信模块、所述MVB通信模块及所述嵌入式CPU模块集成于标准板卡，以安装至中央控制单元机箱并由所述中央控制单元机箱的背板总线提供电源。本发明专利技术采用模块化设计使用灵活，采用标准板卡便于集成至标准机箱，有利于提高与列车网络控制系统其他部件的协调工作。

【技术实现步骤摘要】
WTB/MVB列车通信网关
本专利技术涉及列车网络控制系统
，尤其涉及一种WTB/MVB列车通信网关。
技术介绍
列车网络控制系统是高速动车组最核心的子系统之一。它像人的大脑一样指挥列车各个子系统协调工作，保证列车安全、平稳、快速运行。目前，国内外运营的高速动车组多数采用国际列车网络通信标准IEC61375-1规定的TCN(TrainCommunicationNetwork，列车通信网络)技术实现列车网络控制系统数据通信。TCN网络采用WTB加MVB的两级总线结构：列车级的WTB(WireTrainBus，列车总线)和车辆级的MVB(MultifunctionVehicleBus，多功能车辆总线)两级总线。两级总线通过WTB/MVB列车通信网关即TCN网关进行通信。TCN网关负责实现列车级WTB通信、参与车辆级MVB通信、以及完成WTB和MVB两级总线间过程数据、消息数据以及监视数据的交换。当列车根据运营需求进行编组或者解编时，TCN网关能识别列车网络拓扑的变化，重新配置列车的网络控制系统，从而实现列车间的互联、互通、互操作。由于TCN网关在列车网络控制系统中的关键作用，国内外许多厂商和科研机构对其展开了重点研究，国外西门子、庞巴迪、EKE、UniControls、FARSystems等知名公司都拥有自己的TCN网关产品，但这些网关产品使用的芯片和技术比较陈旧，性能相对落后。而且，这些网关通常是列车网络控制系统中一个独立部件，与列车网络控制系统其他部件的协调仍是个难题。国内大连理工大学、株洲所、北车大连研发中心、北京交通大学等单位开展了TCN网关的研究，部分单位还开发了相应的网关产品。但对于TCN网关的研究和开发还存在一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术提供一种WTB/MVB列车通信网关，以解决现有技术中的一项或多项问题。本专利技术提供一种WTB/MVB列车通信网关，包括：列车总线WTB通信模块，用于采集和控制WTB数据；多功能车辆总线MVB通信模块，用于采集和控制MVB数据；嵌入式CPU模块，通过其对外扩展并行总线分别与所述WTB通信模块和所述MVB通信模块连接，用于分别处理所述WTB数据和所述MVB数据，并输出相应的监控数据流；其中，所述WTB通信模块、所述MVB通信模块及所述嵌入式CPU模块集成于标准板卡，以安装至中央控制单元机箱并由所述中央控制单元机箱的背板总线提供电源。一个实施例中，所述标准板卡为6U板卡。一个实施例中，所述WTB通信模块包括WTB线路驱动单元和WTB通信协议控制器；所述WTB线路驱动单元与WTB总线连接，用于驱动收发WTB数据；所述WTB通信协议控制器连接于所述WTB线路驱动单元和所述嵌入式CPU模块之间，用于对WTB数据进行通信控制。一个实施例中，所述WTB线路驱动单元支持双线冗余。一个实施例中，所述WTB通信协议控制器基于FPGA芯片实现，负责曼彻斯特编码、译码、HDLC协议实现、主辅通道切换、信号品质监视、线路干扰诊断及冗余线路切换中的一个或多个。一个实施例中，所述WTB通信协议控制器基于的FPGA芯片为XC3S400A芯片。一个实施例中，所述MVB通信模块包括：MVB线路驱动单元和MVB通信协议控制器；所述MVB线路驱动单元与MVB总线连接，用于驱动收发MVB数据；所述MVB通信协议控制器连接于所述MVB线路驱动单元和所述嵌入式CPU模块之间，用于对MVB数据进行通信控制。一个实施例中，所述MVB线路驱动单元支持双线冗余。一个实施例中，所述MVB通信协议控制器基于FPGA芯片实现，负责曼彻斯特编译码、帧时序控制、数据帧报文分析、MVB交换内存访问控制、仲裁逻辑、宿时间监视及主控逻辑中的一个或多个。一个实施例中，所述MVB通信协议控制器还用于被配置为MVB总线管理器。一个实施例中，所述MVB通信协议控制器通过PC104总线接口与所述嵌入式CPU模块交换MVB数据。一个实施例中，所述嵌入式CPU模块包括闪存、内存、处理器、服务串口及以太网口，所述处理器用于处理所述WTB数据和所述MVB数据。一个实施例中，所述处理器采用ARM9芯片AT91SAM9263实现。一个实施例中，所述处理器基于嵌入式实时操作系统QNX实现。本专利技术实施例的WTB/MVB列车通信网关采用标准板卡，能够集成至中央控制单元机箱，安装简单方便，WTB/MVB列车通信网关能够方便地与中央控制单元机箱中的其他板卡连接，能够更加方便地与中央控制单元协调工作，解决了现有网关作为列车网络控制系统中一个独立部件，难以与列车网络控制系统其他部件协调的难题。而且，采用标准板卡后，WTB/MVB列车通信网关能够通过中央控制单元机箱的背板总线供电，不需要外接电源，供电方式简单。本专利技术实施例的WTB/MVB列车通信网关中的WTB通信模块110、MVB通信模块120及嵌入式CPU模块130采用模块化设计，可以根据工程项目不同，灵活地开发使用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1是本专利技术一实施例的WTB/MVB列车通信网关的结构示意图；图2是本专利技术一实施例的WTB/MVB列车通信网关安装于6U板卡的示意图；图3是本专利技术一实施例的安装于6U板卡的WTB/MVB列车通信网关集成至中央控制单元机箱的示意图；图4是本专利技术一实施例的WTB/MVB列车通信网关的结构示意图；图5是本专利技术一实施例中网关软件功能的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。针对现有列车通信网关难以与列车网络控制系统其他部件的协调等问题，本专利技术提出了一种新的WTB/MVB列车通信网关即TCN(TrainCommunicationNetwork，列车通信网络)网关，以更好地完成数据通信、数据路由、列车动态编组等功能。图1是本专利技术一实施例的WTB/MVB列车通信网关的结构示意图。如图1所示，WTB/MVB列车通信网关100包括列车总线WTB通信模块110、多功能车辆总线MVB通信模块120及嵌入式CPU模块130。列车总线WTB通信模块110用于采集和控制WTB数据。多功能车辆总线MVB通信模块120用于采集和控制MVB数据。嵌入式CPU模块130通过其对外扩展并行总线131分别与WTB通信模块110和MVB通信模块120连接，用于分别处理WTB数据和所述MVB数据，并输出相应的监控数据流。优选实施例中，WTB通信模块110、MVB通信模块120及嵌入式CPU模块130集成于标准板卡，以安装至中央控制单元机箱并由所述中央控制单元机箱的背板总线提供电源。本专利技术实施例的WTB/MVB列车通信网关采用标准板卡，能够集成至中央控制单元机箱，安装简单方便，WTB/MVB列车通信网关能够方便地与中央控制单元机箱中的其他板卡连接，能够更加方便地与中央控制单元协调工作，解决了现有网关作为列车本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种WTB/MVB列车通信网关，其特征在于，包括：列车总线WTB通信模块，用于采集和控制WTB数据；多功能车辆总线MVB通信模块，用于采集和控制MVB数据；嵌入式CPU模块，通过其对外扩展并行总线分别与所述WTB通信模块和所述MVB通信模块连接，用于分别处理所述WTB数据和所述MVB数据，并输出相应的监控数据流；其中，所述WTB通信模块、所述MVB通信模块及所述嵌入式CPU模块集成于标准板卡，以安装至中央控制单元机箱并由所述中央控制单元机箱的背板总线提供电源。

【技术特征摘要】
1.一种WTB/MVB列车通信网关，其特征在于，包括：列车总线WTB通信模块，用于采集和控制WTB数据；多功能车辆总线MVB通信模块，用于采集和控制MVB数据；嵌入式CPU模块，通过其对外扩展并行总线分别与所述WTB通信模块和所述MVB通信模块连接，用于分别处理所述WTB数据和所述MVB数据，并输出相应的监控数据流；其中，所述WTB通信模块、所述MVB通信模块及所述嵌入式CPU模块集成于标准板卡，以安装至中央控制单元机箱并由所述中央控制单元机箱的背板总线提供电源。2.如权利要求1所述的WTB/MVB列车通信网关，其特征在于，所述标准板卡为6U板卡。3.如权利要求1所述的WTB/MVB列车通信网关，其特征在于，所述WTB通信模块包括WTB线路驱动单元和WTB通信协议控制器；所述WTB线路驱动单元与WTB总线连接，用于驱动收发WTB数据；所述WTB通信协议控制器连接于所述WTB线路驱动单元和所述嵌入式CPU模块之间，用于对WTB数据进行通信控制。4.如权利要求3所述的WTB/MVB列车通信网关，其特征在于，所述WTB线路驱动单元支持双线冗余。5.如权利要求3所述的WTB/MVB列车通信网关，其特征在于，所述WTB通信协议控制器基于FPGA芯片实现，负责曼彻斯特编码、译码、HDLC协议实现、主辅通道切换、信号品质监视、线路干扰诊断及冗余线路切换中的一个或多个。6.如权利要求5所述的WTB/MVB列车通信网关，其特征在于，所述WTB通信协议控制器基于的FPGA芯片为XC3S400A芯片。...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱广超，赵红卫，闫迷军，李小勇，郑斌，李洋涛，侯峰，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院，北京纵横机电技术开发公司，中国铁道科学研究院机车车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11