列车融合控制系统及方法技术方案

本申请实施例提供一种列车融合控制系统及方法，所述系统包括：分别设置在列车中且经由TSN网络进行通信连接的TSN交换机、融合控制单元和执行控制单元；所述TSN交换机为所述TSN网络的主时钟发布源；所述融合控制单元用于对所述列车的整车及各个子系统进行集中控制，并经由所述TSN交换机连接至所述TSN网络；所述执行控制单元用于对其对应的所述子系统的执行机构进行执行控制，并经由所述TSN交换机连接至所述TSN网络。本申请能够有效提高列车控制的时效性及可靠性，能够有效减少控制单元的硬件开销等成本，并能够有效提高列车控制的通信实时性及可靠性。实时性及可靠性。实时性及可靠性。

【技术实现步骤摘要】
列车融合控制系统及方法


[0001]本申请涉及自动控制
，具体涉及列车融合控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着技术的发展，城轨车辆的网络控制系统由早期的简单的车载监视系统发展为网络化的列车控制与管理系统。列车控制与管理系统(TCMS，Train Control and Management System)，通过列车通信网络技术，构建了整车的控制与管理系统，实现全列车辆的控制、监视、及诊断功能，完成城轨车辆的所有控制任务。整车的控制功能，由中央控制单元实现，各子系统的控制由各子系统的控制单元实现，中央控制单元与各子系统之间采用网络通信实现信息交互，应用较为广泛的总线如符合IEC61375国际标准的TCN总线(绞线式列车总线WTB及多功能车辆总线MVB)，CAN总线及以太网等。
[0003]然而，现有的列车控制系统存在控制功能分散导致控制时效性较低、控制单元数量较多而造成资源浪费以及通信可靠性无法保证等问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的问题，本申请提供一种列车融合控制系统及方法，能够有效提高列车控制的时效性及可靠性，能够有效减少控制单元的硬件开销等成本，并能够有效提高列车控制的通信实时性及可靠性。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：
[0006]第一方面，本申请提供一种列车融合控制系统，包括：分别设置在列车中且经由TSN网络进行通信连接的TSN交换机、融合控制单元和执行控制单元；
[0007]所述TSN交换机为所述TSN网络的主时钟发布源；
[0008]所述融合控制单元用于对所述列车的整车及各个子系统进行集中控制，并经由所述TSN交换机连接至所述TSN网络；
[0009]所述执行控制单元用于对其对应的所述子系统的执行机构进行执行控制，并经由所述TSN交换机连接至所述TSN网络。
[0010]进一步地，每个所述子系统均对应至少一个所述执行控制单元，以使所述融合控制单元通过所述TSN网络向一个子系统的所述执行控制单元发送控制指令，该执行控制单元基于该控制指令控制对应的执行机构并将对应的控制结果通过所述TSN网络发送至所述融合控制单元；而后所述融合控制单元根据控制效果继续计算并生成对子系统对应的执行控制单元的新控制命令，将该新控制命令通过所述TSN网络分别发送至对应的所述执行控制单元，以使收到所述新控制命令的所述执行控制单元完成目标控制功能。
[0011]进一步地，所述TSN交换机有多个，各个所述TSN交换机分别设置在所述列车中的各个车厢内；
[0012]各个所述TSN交换机之间经由级联线路连接。
[0013]进一步地，所述TSN交换机包括：TSN交换模块；
[0014]所述TSN交换模块设有用于接入设备的目标通道，并用于进行不同优先等级业务数据的流量调度。
[0015]进一步地，所述TSN交换机中设有通过级联线路连接的两个所述TSN交换模块，以使该TSN交换机中的两个所述TSN交换模块构成彼此隔离的冗余子网。
[0016]进一步地，所述目标通道为双路冗余通道，所述融合控制单元通过所述双路冗余通道接入所述TSN交换机中的TSN交换模块。
[0017]进一步地，所述融合控制单元包括：相互连接的CPU子单元和TSN通信板卡；
[0018]所述CPU子单元用于对所述列车的整车及各个子系统进行集中控制，并设有功能安全通信协议；
[0019]所述CPU子单元经由所述TSN通信板卡接入所述TSN交换机中的TSN交换模块。
[0020]进一步地，所述融合控制单元中设有两个所述CPU子单元；
[0021]两个所述CPU子单元均经由所述TSN通信板卡通过所述双路冗余通道接入所述TSN交换机中的TSN交换模块。
[0022]进一步地，所述执行控制单元包括：CPU通信子单元、分别连接至该CPU通信子单元的采集子单元和输出控制子单元；
[0023]所述CPU通信子单元用于将控制软件及通信功能进行集成处理，且分别与所述TSN交换机和所述融合控制单元之间通信连接；
[0024]所述采集子单元用于基于其对应的所述子系统的采集需求配置对应的采集功能，所述采集功能包括数字量采集、模拟量采集及PWM采集；
[0025]所述输出控制子单元用于根据其对应的所述子系统的输出需求配置对应的输出控制功能，所述输出控制功能包括数字量输出控制、模拟量输出控制及PWM输出控制。
[0026]进一步地，所述TSN交换机、融合控制单元和执行控制单元中分别设有电源模块。
[0027]第二方面，本申请提供一种列车融合控制方法，应用所述的列车融合控制系统实现，每个所述子系统均对应至少一个所述执行控制单元；所述列车融合控制方法包括：
[0028]所述融合控制单元通过所述TSN网络向一个子系统的所述执行控制单元发送控制指令，该执行控制单元基于该控制指令控制对应的执行机构并将对应的控制结果通过所述TSN网络发送至所述融合控制单元；
[0029]所述融合控制单元根据控制效果继续计算并生成对子系统对应的执行控制单元的新控制命令，将该新控制命令通过所述TSN网络分别发送至对应的所述执行控制单元，以使收到所述新控制命令的所述执行控制单元完成目标控制功能。
[0030]由上述技术方案可知，本申请提供的一种列车融合控制系统及方法，系统包括：分别设置在列车中且经由TSN网络进行通信连接的TSN交换机、融合控制单元和执行控制单元；所述TSN交换机为所述TSN网络的主时钟发布源；所述融合控制单元用于对所述列车的整车及各个子系统进行集中控制，并经由所述TSN交换机连接至所述TSN网络；所述执行控制单元用于对其对应的所述子系统的执行机构进行执行控制，并经由所述TSN交换机连接至所述TSN网络，通过采用对所述列车的整车及各个子系统进行集中控制的融合控制单元替代原网络控制系统架构下的中央控制单元和各个子系统的控制功能模块，能够有效提高列车控制的时效性及可靠性；通过采用仅保留执行机构控制相关的简化控制功能的执行控制单元替代原网络控制系统架构下的各个子系统的控制功能模块，能够有效降低融合控制
单元和执行控制单元之间的数据传输频率，并能够有效减少控制单元的硬件开销等成本，进而能够避免资源浪费；通过设置TSN交换机来实现融合控制单元与子系统执行控制单元之间采用TSN网络进行通信，能够有效提高列车控制的通信实时性及可靠性，能够更好地满足列车快启快停、精准停车等控制需求，提高列车控制效果。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。
[0032]图1是本申请实施例中的列车融合控制系统的结构示意图。
[0033]图2是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种列车融合控制系统，其特征在于，包括：分别设置在列车中且经由TSN网络进行通信连接的TSN交换机、融合控制单元和执行控制单元；所述TSN交换机为所述TSN网络的主时钟发布源；所述融合控制单元用于对所述列车的整车及各个子系统进行集中控制，并经由所述TSN交换机连接至所述TSN网络；所述执行控制单元用于对其对应的所述子系统的执行机构进行执行控制，并经由所述TSN交换机连接至所述TSN网络。2.根据权利要求1所述的列车融合控制系统，其特征在于，每个所述子系统均对应至少一个所述执行控制单元，以使所述融合控制单元通过所述TSN网络向一个子系统的所述执行控制单元发送控制指令，该执行控制单元基于该控制指令控制对应的执行机构并将对应的控制结果通过所述TSN网络发送至所述融合控制单元；而后所述融合控制单元根据控制效果继续计算并生成对子系统对应的执行控制单元的新控制命令，将该新控制命令通过所述TSN网络分别发送至对应的所述执行控制单元，以使收到所述新控制命令的所述执行控制单元完成目标控制功能。3.根据权利要求1所述的列车融合控制系统，其特征在于，所述TSN交换机有多个，各个所述TSN交换机分别设置在所述列车中的各个车厢内；各个所述TSN交换机之间经由级联线路连接。4.根据权利要求3所述的列车融合控制系统，其特征在于，所述TSN交换机包括：TSN交换模块；所述TSN交换模块设有用于接入设备的目标通道，并用于进行不同优先等级业务数据的流量调度。5.根据权利要求4所述的列车融合控制系统，其特征在于，所述TSN交换机中设有通过级联线路连接的两个所述TSN交换模块，以使该TSN交换机中的两个所述TSN交换模块构成彼此隔离的冗余子网。6.根据权利要求4所述的列车融合控制系统，其特征在于，所述目标通道为双路冗余通道，所述融合控制单元通过所述双路冗余通道接入所述TSN交换机中的TSN交换模块。7.根据权利要求6所述的列车融合控制系统，其特征在于，所述融...

【专利技术属性】
技术研发人员：高枫，赵红卫，张顺广，朱广超，李洋涛，夏菲，韩广顺，李小勇，夏好广，马可，张波，曹宏发，杨伟君，薛江，刘东辉，李玉山，李瑮冉，孟红芳，林荣文，田敬东，王乐，杨万坤，
申请(专利权)人：北京纵横机电科技有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所铁科纵横天津科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：