[发明专利]基于U形网络拓扑结构的轨道交通列车车门冗余网络系统

说明书

本发明公开了一种基于U形网络拓扑结构的轨道交通列车车门冗余网络系统，包括车厢数量匹配的车辆级以太网网络单元，各车辆级以太网网络单元包括两个主车门控制单元和多个本地车门控制单元，实现轨道交通列车车门的以太网网络冗余功能，使得以太网网络上若发生单点故障，不会出现数据丢包情况且网络故障恢复时间0ms，有效提升列车车门网络的安全性与可靠性，本发明仅占用列车以太网交换机的两个以太网网口，且整个车门网络采用U形网络拓扑结构连接，相比于传统的星形网络拓扑，可节省以太网交换机数量和网络线缆，极大降低车辆制造成本，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及轨道交通列车门技术领域，具体涉及一种基于U形网络拓扑结构的轨道交通列车车门冗余网络系统。

背景技术

目前，市面上的轨道交通列车的车门通信网络主要采用星形拓扑结构，少量采用链式拓扑结构，这两种类型的通信网络拓扑结构都不具备冗余功能。而且，IEC（国际电工委员会）发布了高可用性工业自动化通信网络协议集（IEC 62439-1~7），共七个标准文件，定义了七种协议。协议分别如下：媒介冗余协议（Media Redundancy Protocol，MRP）、并行冗余协议（Parallel Redundancy Protocol，PRP）、高可用无缝环网协议（High-availabilitySeamless Redundancy，HSR）、跨网冗余协议（Cross-network Redundancy Protocol，CRP）、信标冗余协议（Beacon Redundancy Protocol，BRP）、分布式冗余协议（DistributedRedundancy Protocol，DRP）和环路冗余协议（Ring-based Redundancy Protocol，RRP）。

针对上述的现有技术，由于当前人们对轨道交通列车车门的通信网络可靠性要求越来越高，不具备冗余功能的星形和链式的网络拓扑结构难以满足要求，如图1和图2所示。IEC62439协议集定义的MRP、PRP和HSR协议可适用于轨道交通列车车门通信网络，但都具备一定的缺点：MRP协议单节点线路异常后，有网络故障恢复时间，会导致数据丢包，不满足车门对可靠性的要求；PRP协议无网络故障恢复时间，但网络连接方式会占用列车较多的以太网网口；HSR协议无网络故障恢复时间，但实现复杂，需要特殊的数据链路层。现有技术的不足表现在图1的星形以太网拓扑结构图中为若以太网线路故障，与其连接的DCU（车门控制单元）即失去通信功能（如DCU8）；图2的链式以太网拓扑结构图，以太网线路故障，与其连接后续所有DCU（车门控制单元）即失去通信功能，而且，DCU7与DCU8直接连接会导致网络形成逻辑环路，产生网络风暴。

因此，通过上述陈述，如何解决车门控制单元（DCU）与列车控制系统（TCMS）之间的以太网网络冗余问题，是当前需要解决的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术无法解决车门控制单元（DCU）与列车控制系统（TCMS）之间的以太网网络冗余问题。本发明的基于U形网络拓扑结构的轨道交通列车车门冗余网络系统，实现轨道交通列车车门的以太网网络冗余功能，使得以太网网络上若发生单点故障，不会出现数据丢包情况且网络故障恢复时间0ms，有效提升列车车门网络的安全性与可靠性，本发明仅占用列车以太网交换机的两个以太网网口，且整个车门网络采用U形网络拓扑结构连接，相比于传统的星形网络拓扑，可节省以太网交换机数量和网络线缆，极大降低车辆制造成本，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于U形网络拓扑结构的轨道交通列车车门冗余网络系统，包括车厢数量匹配的车辆级以太网网络单元，各车辆级以太网网络单元包括两个主车门控制单元和多个本地车门控制单元，

所述两个主车门控制单元和多个本地车门控制单元均设置有两个网口，且两个主车门控制单元两个网口配置有具备独立的MAC，各个本地车门控制单元两个网口配置成共用一个MAC，