一种基于MVB总线的热备车载ATP设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于MVB总线的热备车载ATP设备，其内部单元使用MVB总线进行通信，实时保持热备双系间的同步比较处理，既保证了双系热备系统的安全输出，又避免带来因双系运行状态不一致而带来的可用性降低的问题，可以满足单系故障后在不停车情况下自动切换到另一系，实现了系统的无扰切换，极大的提高了设备故障时的行车效率。

A hot standby vehicle ATP device based on MVB bus

The invention discloses a hot standby vehicle ATP device based on MVB bus. The internal unit uses the MVB bus to communicate, and keeps the synchronous comparison processing between the two lines in real time. It not only ensures the safe output of the dual system thermal standby system, but also avoids the problem of reducing the availability caused by the inconsistency of the dual system running state. In order to meet the single line failure and automatically switch to another system in the case of no parking, the system is switched without disturbance, which greatly improves the driving efficiency of the equipment failure.

【技术实现步骤摘要】
一种基于MVB总线的热备车载ATP设备
本专利技术涉及铁道科学
，尤其涉及一种基于MVB总线的热备车载ATP设备。
技术介绍
我国高速铁路已进入了快速发展时期。为了确保高速列车的安全运行，迫切需要装备性能先进、安全、可靠、高效的列车运行控制系统。CTCS-3级列控系统是基于无线通信实现列控车载设备(ATP)与无线闭塞中心(RBC)的双向信息传输的列控系统，其中列控车载设备(ATP)是整个列控系统车载设备的核心。列控车载设备(ATP)根据地面设备提供的行车许可、线路参数、临时限速等信息和动车组参数，按照目标距离连续速度控制模式生成动态速度曲线，监控列车安全运行。ATP主要由车载主机和车载外围设备组成，并通过车载设备外部接口与列车、动态监测设备等外部设备连接。车载主机由主控单元(VC)、无线传输单元(RT)、列车接口单元(TI)、应答器信息接收模块(BTM)、轨道电路信息读取器(TCR)、司法/数据记录单元(JRU)、人机界面单元(DMI)以及测速测距单元(SD)等组成。目前主要的ATP设备虽然设计了双系冗余结构，但有的是双系冷备，有的是双系温备。在列车运行过程中，当单系发生故障后，不管是冷备还是温备的方式，都需要制动停车后切换到另一系，影响了行车效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于MVB总线的热备车载ATP设备，该热备ATP设备内部单元使用MVB总线进行通信，单系故障后在不停车情况下能自动切换到另一系；当单系故障时，可实现系统的无扰切换，在保证安全的前提下大幅提高了行车效率。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于MVB总线的热备车载ATP设备，包括：采用2乘2取2结构的双系ATP设备，每一系ATP设备均包括：主控单元、无线传输单元、列车接口单元、轨道电路信息读取器以及测速测距单元；每一系ATP设备中的单元均通过MVB总线连接为互联互通结构；其中，一系ATP设备配置为主系，另一系ATP设备配置为备系；双系ATP设备中的主控单元同时进行任务调度，并独立运算后生成相同的控制数据信息；控制策略为：主系ATP设备中的主控单元输出控制数据信息，用于控车；备系ATP设备备用，其主控单元生成的控制数据信息仅维持与主系同步的状态；当主系ATP设备宕机后，备系ATP设备升级为主系控车并由其中的主控单元输出控制数据信息；MVB设计采用自适应切换机制，双系ATP设备中的主控单元都配置为MVB主站并配置有MVB总线调度表；由主系ATP设备中的主控单元首先作为主站传输主帧，备系ATP设备中的主控单元则作为备用主站实时监测总线上的主帧信息；当主系ATP设备故障时，备系ATP设备中的主控单元检测到主帧信息中断超过等待门限，则由备系ATP设备中的主控单元传输主帧，实现主/备系的双主自适应切换。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，热备ATP设备内部单元使用MVB总线进行通信，实时保持热备双系间的同步比较处理，既保证了双系热备系统的安全输出，又避免带来因双系运行状态不一致而带来的可用性降低的问题，可以满足单系故障后在不停车情况下自动切换到另一系，实现了系统的无扰切换，极大的提高了设备故障时的行车效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于MVB总线的热备车载ATP设备的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的无线传输单元的数据交互示意图图3为本专利技术实施例提供的列车接口单元的数据交互示意图；图4为本专利技术实施例提供的应答器信息接收模块的数据交互示意图；图5为本专利技术实施例提供的轨道电路信息读取器的数据交互示意图；图6为本专利技术实施例提供的司法数据记录单元的数据交互示意图；图7为本专利技术实施例提供的人机界面单元的数据交互示意图；图8为本专利技术实施例提供的测速测距单元的数据交互示意图；图9为本专利技术实施例提供的基于MVB总线的热备车载ATP设备的配置示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例提供一种基于MVB总线的热备车载ATP设备，包括：采用2乘2取2结构的双系ATP设备，如图1所示，每一系ATP设备(即图1中的“I系、II系”)均包括：主控单元(VC)、无线传输单元(RT)、列车接口单元(TI)、轨道电路信息读取器(TCR)以及测速测距单元(SD)；每一系ATP设备中的所有单元均通过MVB总线连接为互联互通结构。其中，一系ATP设备配置为主系，另一系ATP设备配置为备系；双系ATP设备中的主控单元同时进行任务调度，并独立运算后生成相同的控制数据信息；控制策略为：主系ATP设备中的主控单元输出控制数据信息，用于控车；备系ATP设备备用，其主控单元生成的控制数据信息仅维持与主系同步的状态；当主系ATP设备宕机后，备系ATP设备升级为主系控车并由其中的主控单元输出控制数据信息；MVB设计采用自适应切换机制，双系ATP设备中的主控单元都配置为MVB主站并配置有MVB总线调度表；由主系ATP设备中的主控单元首先作为主站发起传输主帧，备系ATP设备中的主控单元则作为备用主站实时监测总线上的主帧信息；当主系ATP设备故障时，备系ATP设备中的主控单元检测到主帧信息中断超过等待门限，则由备系ATP设备中的主控单元传输主帧，实现主/备系的双主自适应切换。本专利技术实施例中，ATP设备主系与备系关系主要体现在其内部的控制单元上，其余的无线传输单元、列车接口单元、轨道电路信息读取器以及测速测距单元与相应主控单元的主备关系保持一致。热备车载ATP设备还包含的司法/数据记录单元(JRU)、人机界面单元(DMI)、应答器信息接收模块(BTM)中，JRU和DMI为单套启动，没有主备关系，BTM单套启动，每一套BTM中的双系BTM主机的主备关系与主控单元的主备保持一致；具体的将在后文做详细介绍。本专利技术实施例中，所述MVB总线上各单元的通信采用安全协议，在安全协议中使用CRC校验保证数据的完整性，使用时间戳来保证数据的合时性；其中时间戳采用2个字节，这2个字节为32位系统时间戳的低16位，高16位为隐藏信息不实际传输；CRC校验采用4个字节，CRC的校验范围为传输的上层数据、完整的32位时间戳及端口号。数据通信处理满足故障-安全原则。为了便于理解，下面针对热备车载ATP设备中所有单元工作机制进行介绍。1、主控单元双系ATP设备中的主控单元(VC)采用独立运行方式，并进行双系主控单元的同步。每一个任务调度周期，均进行两个主控单元的同步，实现了输入数据和输出数据的一致性；当双系运行状态不一致时，两个主控单元不再发送同步数据。当主系ATP设备中的主控单元故障(宕机)时，备系将升级为主系；如果是备系ATP设备中的主控单元故障，则由主系ATP设备中的主控单元单系控车。2、无线传输单元双系ATP设备中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MVB总线的热备车载ATP设备，其特征在于，包括：采用2乘2取2结构的双系ATP设备，每一系ATP设备均包括：主控单元、无线传输单元、列车接口单元、轨道电路信息读取器以及测速测距单元；每一系ATP设备中的单元均通过MVB总线连接为互联互通结构；其中，一系ATP设备配置为主系，另一系ATP设备配置为备系；双系ATP设备中的主控单元同时进行任务调度，并独立运算后生成相同的控制数据信息；控制策略为：主系ATP设备中的主控单元输出控制数据信息，用于控车；备系ATP设备备用，其主控单元生成的控制数据信息仅维持与主系同步的状态；当主系ATP设备宕机后，备系ATP设备升级为主系控车并由其中的主控单元输出控制数据信息；MVB设计采用自适应切换机制，双系ATP设备中的主控单元都配置为MVB主站并配置有MVB总线调度表；由主系ATP设备中的主控单元首先作为主站传输主帧，备系ATP设备中的主控单元则作为备用主站实时监测总线上的主帧信息；当主系ATP设备故障时，备系ATP设备中的主控单元检测到主帧信息中断超过等待门限，则由备系ATP设备中的主控单元传输主帧，实现主/备系的双主自适应切换。

【技术特征摘要】
1.一种基于MVB总线的热备车载ATP设备，其特征在于，包括：采用2乘2取2结构的双系ATP设备，每一系ATP设备均包括：主控单元、无线传输单元、列车接口单元、轨道电路信息读取器以及测速测距单元；每一系ATP设备中的单元均通过MVB总线连接为互联互通结构；其中，一系ATP设备配置为主系，另一系ATP设备配置为备系；双系ATP设备中的主控单元同时进行任务调度，并独立运算后生成相同的控制数据信息；控制策略为：主系ATP设备中的主控单元输出控制数据信息，用于控车；备系ATP设备备用，其主控单元生成的控制数据信息仅维持与主系同步的状态；当主系ATP设备宕机后，备系ATP设备升级为主系控车并由其中的主控单元输出控制数据信息；MVB设计采用自适应切换机制，双系ATP设备中的主控单元都配置为MVB主站并配置有MVB总线调度表；由主系ATP设备中的主控单元首先作为主站传输主帧，备系ATP设备中的主控单元则作为备用主站实时监测总线上的主帧信息；当主系ATP设备故障时，备系ATP设备中的主控单元检测到主帧信息中断超过等待门限，则由备系ATP设备中的主控单元传输主帧，实现主/备系的双主自适应切换。2.根据权利要求1所述的一种基于MVB总线的热备车载ATP设备，其特征在于，所述MVB总线上各单元的通信采用安全协议，在安全协议中使用CRC校验保证数据的完整性，使用时间戳来保证数据的合时性；其中时间戳采用2个字节，这2个字节为32位系统时间戳的低16位，高16位为隐藏信息不实际传输；CRC校验采用4个字节，CRC的校验范围为传输的上层数据、完整的32位时间戳及端口号。3.根据权利要求1所述的一种基于MVB总线的热备车载ATP设备，其特征在于，双系ATP设备中的主控单元采用独立运行方式，每一个任务调度周期，均进行两个主控单元的同步，实现了输入数据和输出数据的一致性；当双系运行状态不一致时，两个主控单元不再发送同步数据。4.根据权利要求1所述的一种基于MVB总线的热备车载ATP设备，其特征在于，双系ATP设备中的无线传输单元RT还进行数据同步；每一系ATP设备中的无线传输单元RT均包括：相互连接的RT安全单元和RT非安全单元；双系ATP设备的RT安全单元分别与各自相应的主控单元进行MVB通信，双系ATP设备的RT非安全单元同时与两个GSM-R电台进行RS422流控通信；主系ATP设备中的RT非安全单元配置本系与电台的RS422输出使能允许信号，连接两个GSM-R电台进行数据收发；备系ATP设备中的RT非安全单元配置本系与电台的RS422输出使能禁止信号，只接收两个GSM-R电台的数据，不向其发送数据；当主备切换时，新升的主系ATP设备中的RT非安全单元自动改为配置本系与电台的RS422输出使能允许信号，与两个GSM-R电台进行数据收发。5.根据权利要求1所述的一种基于MVB总线的热备车载ATP设备，其特征在于，每一系ATP设备中的列车接口单元分别与各自相应的主控单元及列车接口交互输入及输出信号；当主系ATP设备的主控单元控车时，屏蔽备系ATP设备中列车接口单元的输出。6.根据权利要求1所述的一种基于MVB总线...

【专利技术属性】
技术研发人员：程剑锋，冯凯，岳林，穆进超，王鹏，农梅，刘育君，季舒青，惠子南，刘基全，周博渊，谢俊红，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院通信信号研究所，北京市华铁信息技术开发总公司，中国铁道科学研究院，北京锐驰国铁智能运输系统工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11