[发明专利]一种列车、列车通信网络及其动态构建方法

说明书

本发明提供了一种列车、列车通信网络及其动态构建方法。本发明所提供的列车通信网络的各个多功能车辆总线子网包括两个相邻的控制节点，各个控制节点分别配置在列车的各节车厢，列车通信网络的动态构建方法包括：同步若干多功能车辆总线子网中各种同类型设备的设备地址；同步若干多功能车辆总线子网的通信端口地址；以及对于各个控制节点，动态分配其所在多功能车辆总线子网的子网编号以及各个控制节点的自身节点编号。根据本发明所提供的列车、列车通信网络及其动态构建方法能够根据灵活编组的列车动态构建列车的通信网络，并且能够解决通信节点定位及通信传输问题。

技术领域

本发明涉及通信网络领域，尤其涉及应用于轨道交通列车的控制通信网络及其构建。

背景技术

近年来，随着城市轨道交通的快速发展，城市轨道交通线路的客流构成复杂，城市轨道交通线路全日客流时间分布随季节和日间的波动差异较大采用固定编组模式的列车运行方式，会在非高峰时段产生列车运能浪费，又会在高峰时段造成列车拥挤不堪。

针对轨道交通线路的客流波动，即针对客流在全天不同时段、不同区段的差异性，在保证各时段地铁列车服务频率较优的条件下，可以有变化地开行不同编组的列车，即采用灵活编组，对不同编组长度的列车进行联挂和拆解作业，灵活调整列车编组长度，动态匹配运力与客流需求，既能保证列车满载率，减少空跑，合理优化各时段地铁列车的满载率，同时又能提高发车频率和服务水平，并可在一定程度上节省运营成本，可以有效解决运力浪费及服务水平低下问题。因此，灵活编组的运营方式对客流变化较大的城市轨道交通线路具有重要意义，既可以很好地满足旅客出行需求，又可节省运营成本，具有较高的推广价值。

高速列车为保证旅客乘车的安全与舒适，需对机车和车辆的各种设备进行可靠地控制、监测和诊断。随着现场总线技术的发展，这种过程控制已从集中型的直接控制系统发展成为基于网络的分布式控制系统。为实现车载数据通信的国际标准化，国际电工技术委员会IEC于1999年通过了一项列车通信网络专用标准TCN(Train Communication Network；IEC-61375-1)。该标准将列车通信网络分成用于连接各节可动态编组的列车级通信网络WTB(Wire Train Bus：绞接式列车总线)和用于连接车辆内固定设备的车辆通信网络MVB(Multifunction Vehicle Bus：多功能车辆总线)。

列车通信网络是一种面向控制、连接车载设备的数据通信系统，是分布式列车控制系统的核心，其集列车控制系统、故障检测与诊断系统以及旅客信息服务系统于一体，以车载微机为主要技术手段，并通过网络实现列车各个系统之间的信息交换，最终达到对车载设备的集散式监视、控制和管理目的，实现列车控制系统的智能化、网络化与信息化。

列车通信网络即列车控制、诊断信息数据通信网络，其将列车微机控制系统的各个层次、各个单元之间连接起来，作为系统信息交换和共享的渠道，从而实现全列车环境下的信息交换。列车通信网络是铁路列车车辆之间和车辆内部可编程设备互连传送控制、检测与诊断信息的数据通信网络。它是用于列车这一流动性大、环境恶劣、可靠性要求高、实时性强、与控制系统紧密相关的特殊的计算机网络。

由于TCN是专门为列车通信网络制定的标准，在实时性、可靠性、可管理性、介质访问控制方法、寻址方式、通信服务种类等方面有着一定的优势。TCN分为两层结构，分别是WTB和MVB(请参考图1来理解TCN网络的结构)。(1)连接列车中各车厢的绞接式列车级总线(WTB)，WTB是一种串行数据通信总线，主要设计用于经常相互联挂和解编的重联车辆，总线能自己组态。(2)连接一个车辆内设备的多功能车辆级总线(MVB)，MVB是主要用于有互操作性和互换性要求的互联设备之间的串行数据通信总线，总线能快速响应。各段MVB总线在网关的连接下连接到列车的WTB总线。

也就是说，为了实现城市轨道交通列车的灵活编组，不仅仅需要动态变化列车车厢的数量，还需要动态构建列车通信网络。即当灵活编组物理通信网络构建好后，如何动态实现不同编组形式(2、4、6、8、10、12编组形式)内部各基本单元编组的节点标识、定位及数据转发等。