[发明专利]WTB／MVB列车通信网关

说明书

技术领域

本发明涉及列车网络控制系统技术领域，尤其涉及一种WTB/MVB列车通信网关。

背景技术

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(Train Communication Network，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(Wire Train Bus，列车总线)和车辆级的MVB(Multifunction Vehicle Bus，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、FAR Systems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。

发明内容

本发明提供一种WTB/MVB列车通信网关，以解决现有技术中的一项或多项问题。

本发明提供一种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。