[发明专利]在列车控制系统中应用基于IP地址的无线优先级的方法

说明书

技术领域

本发明属于列车控制领域，主要用于根据IP地址划分确定列车控制系统中数据信息的优先级，确保安全控制信息的优先实时传输。

背景技术

随着信息化的发展，通信技术、计算机技术的触角已延伸到社会生活的各个角落。任何领域内的自动化、信息化飞跃，都离不开这些技术的支持，列车信号控制领域也不例外。基于通信的列车控制系统（CBTC）就是通过连续、双向的车地通信来进行列车控制，从而实现列车安全性和系统运输效率的大幅度提高的。目前，CBTC技术也成为列车控制系统的主流技术。

车地通信采用无线方式的CBTC系统称为无线CBTC系统。无线CBTC系统的基本特点是：通过连续的车地通信而不是通过轨道电路来确定列车位置。一个列车车载控制器通过探测轨道上的应答器决定列车位置，在数据库中查找它们的方位，并测量自前一个探测到的应答器起已走行的距离。列车车载控制器通过使用列车到轨旁的双向无线通信向轨旁CBTC设备报告本列车的位置。双向通信也加强了对列车的运行和监督。因此，列车能够在保证与其他列车安全间隔的情况下，以更短的行车间隔运行，并提高列车控制的灵活性。

无线列车控制系统逻辑上主要分为三层：管理层、运算层和执行层。管理层主要提供列车自动控制和监测功能。运算层通过运行系统控制软件，负责列车安全间隔、列车允许速度和进路连锁等逻辑运算。运算结果以通信报文的形式通过数据通信子系统发送给执行单元。执行层主要分为两部分，轨旁控制设备和车载控制设备。其主要功能是解释来自运算层的指令，并根据这些指令设定列车速度和列车安全间隔来控制列车，同时传送有关列车的位置、速度、运行方向和车载控制器的状态等数据给运算层。各层的实体通过数据通信子系统（DCS）进行信息的交互。

从数据的安全属性上看，运算层和执行层之间传输的信息是涉及安全的控制信息，而管理层和运算层以及管理层和执行层之间传输的则是不涉及安全的信息，因此，作为信息传输媒介的数据通信子系统应该需要确保安全控制信息的优先传输。然而目前，所有安全信息和非安全信息在列车控制系统中的传输共享一个数据通信网络，且采用相同的数据传输等级，没有体现安全数据的优先级。

运算层与执行层轨旁设备之间的数据是通过有线网络传输的，而运算层与执行层车载设备之间的数据则是通过有线网络与无线网络共同传输的。有线网络在带宽上有足够的优势，同时它的优先级也可以通过成熟协议中的QoS设置（QoS（Quality of Service）服务质量，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。对关键应用和多媒体应用，当网络过载或拥塞时，QoS能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行）实现。因此，数据特别是安全控制数据在无线网络中传输的带宽和时延往往成为评判整个数据通信网络性能优劣的关键因素之一。如何根据列车控制系统的特点，保证安全控制数据在无线网络部分的优先传输，实现端到端优先级控制成为需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在列车控制系统中应用基于IP地址的无线优先级的方法，它可以针对列车控制系统信息传输的特点，优化数据通信子系统中的无线传输方式。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种在列车控制系统中应用基于IP地址的无线优先级的方法，其特征在于，为无线列车控制系统设备分配子网和相应IP地址，安全设备划分为安全子网，非安全设备划分为非安全子网；在无线信道优先传输安全子网的数据。

本发明的有益效果在于：针对列车控制系统信息传输的特点，优化数据通信子系统中的无线传输方式。对于区域控制中心发给车载控制器的指令，以及车载控制器回传到区域控制中心的有关列车位置、速度、运行方向和车载控制器的状态等相关的安全控制数据，确保其在无线网络中优先传输。

为管理层设备分配同一个子网的IP地址，成为非安全子网。

为运算层和执行层的设备分配同一个子网的IP地址，成为安全子网。

所述执行层的设备包括区域控制设备、轨旁控制设备和车载控制设备。

对数据包的源地址和目的地址进行分析，将源地址和目的地址为安全子网的数据包映射到MAC层的高优先级，在无线信道优先传输。

通过轨旁和车载无线单元对数据包的源地址和目的地址进行分析。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图1是基于IP地址无线优先级实现方式示意图；

附图2是区域控制设备和车载控制设备之间信息传输的端到端时延示意图；

附图3是无线列车控制系统示例图。