[发明专利]基于以太网的列车通信网络拓扑结构

说明书

本发明提供一种基于以太网的列车通信网络拓扑结构，包括以太网骨干网和以太网编组网；以太网骨干网包括设置于划分单元的骨干网交换机，以太网编组网包括设置于各车厢的编组网交换机；其中，划分单元所包括的各车厢的编组网交换机相互连接构成一个环网；设置于划分单元中的第一中央控制单元与包含在该划分单元中的任一编组网交换机相连接；设置于划分单元中的骨干网交换机与包含在该划分单元中的任一编组网交换机相连接；各车厢包括的子系统设备与同设于车厢的编组网交换机相连接。列车采用ECN/ETB网络，控制数据和旅客娱乐信息数据可共享千兆带宽，实现控制、娱乐多网融合，极大的降低列车布线、设备成本及设备占用空间。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于以太网的列车通信网络拓扑结构。

背景技术

目前大多数列车网络控制系统采用的列车通信网络(Train CommunicationNetwork，简称TCN)总线结构，列车级采用绞线式列车总线(Wire Train Bus，简称WTB)实现跨单元、跨编组的列车级通信，承担重联数据传输功能，车辆级采用多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus，简称MVB)总线，实现车辆内部通信及控制，具体技术方案如中国标准动车组(长客)，其拓扑结构如图1所示，在目前的TCN总线方案中，通信网络分为两级结构：列车级和车辆级。整列车又分为两个单元，每4节车为一个单元。列车级采用WTB总线通信，通信速率为1.0Mbps，每个单元设置了两个WTB网关(GateWay，简称GW)作为WTB总线节点，节点间通过WTB总线通信承担列车重联功能，实现列车跨单元、跨编组通信。每个单元内的车辆级通信采用MVB总线，通信速率为1.5Mbps。每个单元内的车辆级通信采用MVB总线，通信速率为1.5Mbps，每个单元在头车设置两个中央控制单元(central control unit，简称CCU)，CCU作为MVB总线管理器与各子系统设备通信，并完成列车逻辑控制功能。

每个单元设置两个网关，列车通电时网关间建立通信并进行初运行，完成通信配置，确定总线主设备及每个节点地址等。完成初运行后通信建立，由网关将本单元控制指令、状态信息整理后通过WTB总线发送至其他单元或编组。每个单元的两个网关互为热备冗余，当工作网关故障时，备用网关自动切换。

WTB总线采用A\B两路双线冗余方案，控制数据在A、B两条链路中同时传送，单路断开时仍可使用另一链路完成通信，其冗余连接方式如图2所示。

每个单元设置两个中央控制单元(CCU1与CCU2)，CCU作为MVB主设备，对MVB总线进行调度，实现与单元内各子系统的通信。两个CCU互为热备冗余，当主CCU工作时，备用CCU处于监视状态，当工作CCU故障时，备用CCU自动切换。MVB总线采用A\B两路双线冗余方案，控制数据在A、B两条链路中同时传送，单路断开时仍可使用另一链路完成通信，其冗余方式与WTB总线基本一致。

随着列车控制技术的革新及旅客对乘车舒适度的需求，轨道交通列车向着高速化、智能化、舒适化等方向发展，列车通信网络中传输的数据类型不断增多，数据通信量也不断增大，这就要求列车通信网络应具备较高的通信容量，而目前应用于列车通信网络的TCN总线已遇到通信速率较低的技术瓶颈(MVB总线通信速率为1.5Mbps、WTB总线通信速率为1Mbps)，无法满足未来列车大数据量信息传输的需求。而目前以太网的优势已让其在英特网及部分工业领域广泛应用，现在列车上的以太网仅仅负责乘客信息系统和音、视频系统的数据传输，未能在列车控制和管理系统(Train Control and Management System，简称TCMS)中应用。

因此，亟需一种基于以太网的列车通信网络拓扑结构，以实现更高速率的数据传输。

发明内容

本发明提供一种基于以太网的列车通信网络拓扑结构，用以解决现有技术中的列车控制系统通信速率较低的技术问题。