一种城市轨道交通列车重联系统的控制方法、电子设备和存储介质与流程

1.本技术涉及城市轨道交通列车通信网络系统技术领域，具体地，涉及一种城市轨道交通列车重联系统的控制方法、电子设备和存储介质。

背景技术：

2.以太网技术以及实时工业以太网已经成为技术标准并成为列车网络主流技术，包括普通以太网以及profinet等。随着技术的发展，以及对控制安全的要求，多业务承载额要求，时间敏感网络(tsn，time-sensitive networking)技术逐渐出现。列车应用tsn技术也成为研究的重点。tsn是一项从视频音频数据领域延伸至工业领域、汽车领域的技术。tsn最初来源于音视频领域的应用需求，当时该技术被称为avb(ethernet audio/videobridging，以太网音视频桥接技术)，由于针对音视频网络需要较高的带宽和最大限度的实时，借助avb能较好的传输高质量音视频。2006年，ieee802.1工作组成立avb音频视频桥接任务组，并在随后的几年里成功解决了音频视频网络中数据实时同步传输的问题。这一点立刻受到来自汽车和工业等领域人士的关注。2012年，avb任务组在其章程中扩大了时间确定性以太网的应用需求和适用范围，并同时将任务组名称改为现在的：tsn任务组。tsn是以以太网为基础的新一代网络标准，具有时间同步、延时保证等确保实时性的功能。
3.列车重联的场景下，tsn技术受到了限制。由于列车在运行时，所有设备的ip地址分配都是固定的，交换机的配置，如vlan(virtual local area network，虚拟局域网)，优先级管理等也都时确定的，不能随意更改。在运行中修改ip地址，列车控制系统，tcms(train control and management system，列车控制和管理系统)都有可能因为不到正确的通信对象而发生危险。特别是tsn技术，为了提升同步的精度，tsn技术对每个以太网接口的ip地址，主从模式，时间分片，通信优先级等都进行了严格的设定，一旦修改将无法保证通信的实时性。但是列车在重联时，由于控制系统会按照重联列车数量增加，tcms数量加倍，各种其他设备加倍，并且这些设备的以太网ip地址等都是相同的，相当于同一个tsn上网络会出现多个相同ip地址的设备，而tsn技术是一种基于vlan的技术，工作在以太网的链路层，无法对ip地址进行识别与管理，这就造成这个网络无法工作。传统的接口手段是增加一个路由器，编组的列车通过路由器通信，但是这回增加重联后的列车端对端通信的延时，tsn网络无法发挥其全部性能。现有技术中如下图1所示：如果没有中间的路由器，左右两侧的etb(ethernet train backbone，以太骨干网络)网络直连组成同一个大的etb网络时，那么两个atp(automatic train protection，列车自动保护系统)或其他设备因为都使用ip1，而造成网络上具有两个相同ip地址的设备而无法正常工作。

技术实现要素：

4.本发明提供了一种城市轨道交通列车重联系统的控制方法，使得多编组重联列车无需路由器而重新工作在同一个tsn网络中技术方案。
5.本发明提供的一种城市轨道交通列车重联系统的控制方法，包括：
6.所述城市轨道交通列车重联系统包括：基于tsn的列车网络和安全计算机平台；所述基于tsn的列车网络与所述安全计算机平台连接；所述基于tsn的列车网络取消了中间的路由器，两个etb网络组成同一个etb网络；cnc(centralized network configuration，集中网络配置)和cuc(centralized ue configuration，集中用户配置)实现基于tsn的列车网络的管理与配置；
7.所述安全计算机平台接收列车的行驶方向、位置、速度和车钩联挂信息后，依据列车的位置和速度信息确定配置数据在网络配置文件的中位置；
8.安全计算机平台开始检测车钩联挂信号和速度信号；
9.当检测到车钩联挂信号有效，并且列车速度信号为零，施加制动后，安全计算机平台将获取的配置数据发送给基于tsn的列车网络进行配置；
10.配置成功后，基于tsn的列车网络回读配置数据，并发送给安全计算机平台，安全计算机与配置数据比较后，确认无误，则重联成功，列车可以运行，否则重联失败。
11.可选的，
12.步骤所述安全计算机平台将获取的配置数据发送给基于tsn的列车网络进行配置之前还包括安全计算机平台对每个配置文件进行校验，确保配置文件没有出现错误。
13.可选的，
14.安全计算机平台对每个配置文件进行校验，确保配置文件没有出现错误包括：当配置文件某一个数据块出现错误时，则跳过此数据块，读取下一块数据，以此类推，如果最后一个联挂的列车没有配置数据可以使用，则整车部能配置，重联终止。
15.可选的，
16.安全计算机平台依据列车的位置和速度信息确定需要的数据在网络配置文件的中位置的规则包括：依据位置，行驶方向不同的信息，为每个车确定唯一的配置数据。
17.可选的，
18.所述安全计算机平台功能安全等级为sil-4(safety integrity level-4，第四安全完整性等级)。
19.可选的，
20.所述安全计算机平台包括：2oo3或2oo2架构。
21.可选的，
22.列车行驶方向由ats(automatic transfer switching equipment，自动转换开关电器)提供。
23.可选的，
24.所述网络配置文件基于tsn的列车网络，包括各个tsn终端设备的ip地址，tsn网络的vlan划分，各个通信对象的优先级控制，tsn交换机的时间片划分等配置文件。
25.本发明还提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如上述方法中的步骤。
26.本发明还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时运行如上述方法中的步骤。
27.相对于现有技术本技术具有如下技术效果：本技术在进行重联时，安全计算机平
台根据列车的位置和行驶方向来确定列车所需的配置数据在网络配置文件中的位置，并在配置文件校验通过后将配置数据发送给cnc和cuc，以实现基于tsn的列车网络的管理与配置，从而保证了整个网络的实时特性。
附图说明
28.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
29.图1为现有技术中基于tsn的列车网络的结构示意图；
30.图2为本技术中一种城市轨道交通列车重联系统的基于tsn的列车网络的结构示意图；
31.图3为本技术中一种城市轨道交通列车重联系统结构示意图；
32.图4为本技术中一种城市轨道交通列车重联系统的控制方法流程图。
具体实施方式
33.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本技术的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.本技术提供了一种城市轨道交通列车重联系统的控制方法，其中，所述城市轨道交通列车重联系统包括：基于tsn的列车网络和安全计算机平台；所述基于tsn的列车网络与所述安全计算机平台连接；所述基于tsn的列车网络取消了中间的路由器，两个etb网络组成同一个etb网络；cnc和cuc实现基于tsn的列车网络的管理与配置；所述安全计算机平台接收列车的行驶方向、位置、速度和车钩联挂信息后，依据列车的位置和速度信息确定配置数据在网络配置文件的中位置；安全计算机平台开始检测车钩联挂信号和速度信号；当检测到车钩联挂信号有效，并且列车速度信号为零，施加制动后，安全计算机平台将获取的配置数据发送给基于tsn的列车网络进行配置；配置成功后，基于tsn的列车网络回读配置数据，并发送给安全计算机平台，安全计算机与配置数据比较后，确认无误，则重联成功，列车可以运行，否则重联失败。本技术在进行重联时，安全计算机平台根据列车的位置和行驶方向来确定列车所需的配置数据，并将配置数据发送给cnc和cuc，以实现基于tsn的列车网络的管理与配置，从而保证了整个网络的实时特性。
35.具体地说，所述安全计算机平台将获取的配置数据发送给基于tsn的列车网络进行配置之前还包括安全计算机平台对每个配置文件进行校验，确保配置文件没有出现错误。本技术通过对每个配置文件进行校验，实现了配置文件的正确性。
36.进一步地，所述安全计算机平台对每个配置文件进行校验，确保配置文件没有出现错误包括：当配置文件某一个数据块出现错误时，则跳过此数据块，读取下一块数据，以此类推，如果最后一个联挂的列车没有配置数据可以使用，则整车部能配置，重联终止。本技术在进行配置文件时，若配置文件的任一数据块出现错误时，则丢弃该数据块，并将其下一个数据块作为该列车的配置数据，保证了配置数据的正确性。
37.进一步地，所述安全计算机平台依据列车的位置和速度信息确定需要的数据在网
络配置文件的中位置的规则包括：依据位置，行驶方向不同的信息，为每个车确定唯一的配置数据。本技术在确定数据块在配置文件中的位置时，基于列车的位置和行驶方向，保证了列车所配置数据的唯一性。
38.进一步地，所述安全计算机平台功能安全等级为sil-4；所述安全计算机平台包括：2oo3或2oo2架构。本技术中安全计算机平台是为了保证对tsn网络管理设置的设备，功能安全等级为sil-4，以达到安全计算的目的其中，所述列车行驶方向由ats提供。
39.具体地说，所述网络配置文件基于tsn的列车网络，包括各个tsn终端设备的ip地址，tsn网络的vlan划分，各个通信对象的优先级控制，tsn交换机的时间片划分等配置文件。本技术基于tsn网络实现对etb和ecn的配置文件，保证了配置文件的真实性。
40.本技术提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行以实现一种城市轨道交通列车重联系统的控制方法。
41.本技术提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现一种城市轨道交通列车重联系统的控制方法。
42.请参阅图2，本实施例取消了现有技术中间的路由器，对各个系统，如atp，ato(automatic train operation，列车自动运行装置)，ecms(electrica lcontrol management system，发电厂电气监控管理系统)等系统的ip地址进行重新分配，使得两个etb网络组成同一个etb网络，保证整个网络的实时特性。
43.下面对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。
44.参阅图3中cnc是集中网络配置，cuc是集中用户配置，两个设备实现对tsn网络的管理与配置，同一个网络中可以有1或多个。网络配置文件时对基于tsn网络对etb和ecn(ethernet consist network，以太组成网络)的配置文件，包括各个tsn终端设备的ip地址，tsn网络的vlan划分，各个通信对象的优先级控制，tsn交换机的时间片划分等配置文件。一个示例的网络配置文件数据结构如下，真实的配置文件更加复杂，并且是根据每个车的不同而部同的。本表格仅为下面描述方便，容易理解而设计。
45.[0046][0047]
本实施例中所述城市轨道交通列车重联系统包括：基于tsn的列车网络和安全计算机平台；所述基于tsn的列车网络与所述安全计算机平台连接；
[0048]
安全计算机平台是为了保证对tsn网络管理设置的设备，功能安全等级为sil-4，以达到安全计算的目的。安全计算机平台可以采用2oo3，2oo2等各种架构。列车位置和速度数据以及车钩联挂信号是由信号系统提供的列车关键数据，功能安全等级为sil-4。列车行驶方向由ats提供。其他数据可能包括列车制动数据，故障信息，列车运行控制系统配置数据等。在本架构下，网络配置文件是一个数据文件，存储在安全计算机平台中，当需要地基于tsn的列车网络配置时，安全计算机平台将配置数据发送到cnc和cuc，由cnc和cuc配置整个网络。
[0049]
这里cnc+cuc可以是独立的硬件设备也可以是一个集成到安全计算机平台的软件功能组件。
[0050]
图4为本技术中一种城市轨道交通列车重联系统的控制方法流程图，如图图4所
示，包括：
[0051]
步骤1：信号系统将需要重联的列车的位置和速度发送给安全计算机平台；
[0052]
步骤2：安全计算机平台依据列车的位置和速度信息确定需要的数据在网络配置文件的中位置；
[0053]
所述城市轨道交通列车重联系统的控制方法包括：基于tsn的列车网络和安全计算机平台；所述基于tsn的列车网络与所述安全计算机平台连接；重联开始后，信号系统将需要重联的列车的位置和速度发送给安全计算机平台，安全计算机平台依据列车的位置和速度信息确定需要的数据在网络配置文件的中位置。一个推荐的规则如下：
[0054]
假如a车位于上行1km处，而b车位于上行1km+500m处，那么a车则从配置文件a数据块获取数据，b车在从b数据块读取数据，而如果存在c车，位于1km+500处，而b车位于1km+600m处，则b车读取c数据库的数据，c车读取b数据块的数据。总体目标是依据位置，行驶方向等不同的信息，为每个车确定唯一的配置数据。
[0055]
步骤3：安全计算机平台对每个配置文件进行校验；
[0056]
安全计算机平台对每个配置文件进行校验，确保配置文件没有出现错误。当配置文件某一个数据块出现错误时，则跳过此数据块，读取下一块数据。如a数据库出错，而b，c数据库正确，则a车配置数据为b数据块，b车配置数据为c数据库，以此类推，如果最后一个联挂的列车没有配置数据可以使用，则整车不能配置，重联终止。
[0057]
步骤4：安全计算机平台在配置文件校验通过后，检测车钩信号是否有效；
[0058]
如果文件配置正确，则安全计算机开始检测车钩联挂信号和零速度信号。
[0059]
步骤5：安全计算机平台读取配置文件相应位置的配置数据，并将配置数据发送给cnc和cuc，以对整个网络以及各个接入设备的网口进行配置；
[0060]
当检测到车钩联挂信号有效，并且列车速度为零，施加制动后，安全计算机平台将获取的配置数据发送给cnc和cuc对整个网络以及各个接入设备的网口进行配置。
[0061]
步骤6：cnc和cuc回读各个配置文件，并发送给安全计算机平台进行校验；
[0062]
配置成功后，各个设备和cuc/cnc回读配置数据，并发送给安全计算机平台
[0063]
步骤7，安全计算机平台校验回读文件是否通过，并在校验通过后重联成功。
[0064]
安全计算机平台与配置数据比较后，确认无误，则重联成功，列车可以运行。否则重联失败。
[0065]
综上所述，本技术将列车网络和各个设备的配置文件以统一的配置文件统一管理；利用sil-4的安全计算机平台对配置文件进行管理，对配置结果进行监督；sil-4的安全计算机平台承担cnc和cuc功能；基于列车的位置信息和行进方向确定每个重联的列车的设备的配置数据。
[0066]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0067]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种城市轨道交通列车重联系统的控制方法，其特征在于，包括：所述城市轨道交通列车重联系统包括：基于tsn的列车网络和安全计算机平台；所述基于tsn的列车网络与所述安全计算机平台连接；所述基于tsn的列车网络取消了中间的路由器，两个etb网络组成同一个etb网络；cnc和cuc实现基于tsn的列车网络的管理与配置；所述安全计算机平台接收列车的行驶方向、位置、速度和车钩联挂信息后，依据列车的位置和速度信息确定配置数据在网络配置文件的中位置；安全计算机平台开始检测车钩联挂信号和速度信号；当检测到车钩联挂信号有效，并且列车速度信号为零，施加制动后，安全计算机平台将获取的配置数据发送给基于tsn的列车网络进行配置；配置成功后，基于tsn的列车网络回读配置数据，并发送给安全计算机平台，安全计算机与配置数据比较后，确认无误，则重联成功，列车可以运行，否则重联失败。2.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车重联系统的控制方法，其特征在于：步骤所述安全计算机平台将获取的配置数据发送给基于tsn的列车网络进行配置之前还包括安全计算机平台对每个配置文件进行校验，确保配置文件没有出现错误。3.根据权利要求2所述的城市轨道交通列车重联系统的控制方法，其特征在于：安全计算机平台对每个配置文件进行校验，确保配置文件没有出现错误包括：当配置文件某一个数据块出现错误时，则跳过此数据块，读取下一块数据，以此类推，如果最后一个联挂的列车没有配置数据可以使用，则整车部能配置，重联终止。4.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车重联系统的控制方法，其特征在于：安全计算机平台依据列车的位置和速度信息确定需要的数据在网络配置文件的中位置的规则包括：依据位置，行驶方向不同的信息，为每个车确定唯一的配置数据。5.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车重联系统的控制方法，其特征在于：所述安全计算机平台功能安全等级为sil-4。6.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车重联系统的控制方法，其特征在于：所述安全计算机平台包括：2oo3或2oo2架构。7.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车重联系统的控制方法，其特征在于：列车行驶方向由ats提供。8.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车重联系统的控制方法，其特征在于：所述网络配置文件基于tsn的列车网络，包括各个tsn终端设备的ip地址，tsn网络的vlan划分，各个通信对象的优先级控制，tsn交换机的时间片划分等配置文件。9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如权利要求1-8任一所述方法中的步骤。10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时运行如权利要求1-8任一所述方法中的步骤。

技术总结

本申请实施例提供一种城市轨道交通列车重联系统的控制方法、电子设备和存储介质，使得多编组重联列车无需路由器而重新工作在同一个TSN网络中技术方案。该方法包括：安全计算机平台接收列车的行驶方向、位置、速度和车钩联挂信息后，依据列车的位置和速度信息确定配置数据在网络配置文件的中位置；安全计算机平台开始检测车钩联挂信号和零速度信号；当检测到车钩联挂信号有效，并且列车速度为零，施加制动后，安全计算机平台将获取的配置数据发送给基于TSN的列车网络进行配置；配置成功后，基于TSN的列车网络回读配置数据，并发送给安全计算机平台，安全计算机与配置数据比较后，确认无误，则重联成功，列车可以运行，否则重联失败。败。败。