[发明专利]一种列车冗余通信系统及方法

说明书

本发明公开了一种列车冗余通信系统，包括：互为冗余的至少两个主控单元，与每个主控单元均相连的设备组；主控单元包括主处理器和协处理器，主控单元的主处理器用于与设备组、其他主处理器进行通信得到通信数据；每个主控单元的协处理器用于根据本主控单元的主处理器的运行状态及通信数据，确定设备组的控制主和控制备用主。可见，在本方案中，在主控单元中添加了用于监视和诊断的协处理器，对主处理器的运行状态及通信数据综合决定设备组的控制主，从而从多角度实现了对设备组主权的切换，能及时发现数据传输中的故障，及时切换主控单元的控制主权，从保证网络控制系统的安全性；本发明还公开了一种列车冗余通信方法，同样能实现上述技术效果。

技术领域

本发明涉及冗余框架技术领域，更具体地说，涉及一种列车冗余通信系统及方法。

背景技术

目前，网络控制系统是高速列车、机车、城市轨道交通车辆的核心“神经系统”，其主控单元除了实现整车的控制、状态监视、故障诊断等功能外，还需要提供集车内外信息显示、播音对讲、视频监控于一体的在途服务与集列车运行安全状态感知、远程数据传输、旅客信息服务于一体的运营管理服务。这往往需要多种通信机制与主控单元配合完成，如采用MVB(Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线)实现列车牵引和制动等关键指令的传送、采用以太网对视频监控、旅客信息服务等高带宽数据进行传输、采用RS485与终端IO设备通信等。

随着轨道交通列车控制与服务业务的多样化发展，列车通信网络对控制系统的可信性和可靠性等安全性要求不断提升。为满足需求，最直接有效的方法是对网络控制系统采用主控单元冗余技术。传统的主控冗余方案一般是在单通信机制下实现1oo2(two outof two，1取2)的冗余架构，如基于MVB主备冗余的控制网络。这种方案只能依据主控单元是否正常工作来决定是否进行主权的切换，这种切换方式较为单一，而在正常的数据通信过程中，主控单元与设备之间通信是否正常，不仅仅与主控单元的状态决定。

因此，如何及时发现数据传输中的故障，及时切换主控单元的控制主权，从保证网络控制系统的安全性，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种列车冗余通信系统及方法，以实现及时发现数据传输中的故障，及时切换主控单元的控制主权，从保证网络控制系统的安全性。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种列车冗余通信系统，包括：

互为冗余的至少两个主控单元，以及与每个主控单元均相连的设备组；

其中，每个主控单元均包括主处理器和协处理器，每个主控单元的主处理器用于与设备组、其他主处理器进行通信，得到通信数据；每个主控单元的协处理器用于根据本主控单元的主处理器运行状态及通信数据，在所有主处理器中确定设备组的控制主和控制备用主；所述控制主用于对设备组进行控制管理。

其中，所述设备组的数量为N个，N个设备组通过N种通信机制的通信介质与每个主控单元的主处理器进行通信，构成N个子网；其中，N为大于1的正整数。

其中，在每个控制周期内，设备组、与设备组对应的控制主和与设备组对应的控制备用主之间按照预定的通信顺序，以广播的形式发送通信数据；其中，所述通信数据包括：控制主广播的主数据帧、控制备用主广播的备主数据帧、设备组广播的设备数据帧。

其中，所述主数据帧包括：生命信号、自身设备地址、自身设备身份、请求数据、控制数据和状态数据；所述备主数据帧包括：生命信号、自身设备地址、自身设备身份、响应数据和状态数据；所述设备数据帧包括：生命信号、自身设备地址、自身设备身份和响应数据；

其中，状态数据为：广播主数据帧/备主数据帧的主处理器对所有通信介质的控制身份的故障状态。