一种轨道交通门系统网络架构及网络通信方法与流程

本发明属于网络通信，尤其是一种轨道交通门系统网络架构及网络通信方法。

背景技术：

1、现有轨道交通车辆一般采用多功能车辆总线mvb(multifunction vehicle bus)或标准以太网作为车辆骨干网络。随着行业的迅速发展，车辆的网络控制功能不断拓展，诊断数据不断增多，导致车辆网络对带宽和实时性的要求提高。mvb总线实时性较高，但通信速率只有1.5mbps，无法满足大带宽的要求；标准以太网带宽较大，但传输不具有确定性，无法保证控制数据的实时性。为了满足大带宽和高实时性的要求，车辆网络正逐步升级为实时以太网。

2、以车门系统为例，由于车门系统设备较多，为保证带宽和实时性要求，车门系统自身组成了一套内网，每车厢只保留两个节点与tcms(train control and managementsystem)网络相连。现有轨道交通车辆以太网架构中，车门系统由于门控单元dcu(doorcontrol unit)数量较多且dcu间的距离较远，车厢内车门系统自成内网，如图1所示。dcu区分主从，每节车厢有两个主门控单元mdcu，其余均为从门控单元ldcu。两个mdcu星型连接至列车以太网交换机中，mdcu和ldcu间链式连接，mdcu具备网关功能，只有mdcu上与交换机连接的端口可以和tcms通信，ldcu无法和tcms通信，dcu的标准化程度欠缺。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种所有dcu和tcms可直接通信，dcu标准化的轨道交通门系统网络架构及网络通信方法。

2、技术方案：本发明所述的轨道交通门系统网络架构，包括门控单元，门系统内所有所述门控单元链式连接，头部和尾部的所述门控单元连接至实时以太网交换机，组成环形网络拓扑，完成控制信息与维护信息的交互；所述门控单元与两个所述实时以太网交换机分别组成两个外网络平面，两个网络平面之间互为冗余；

3、所述实时以太网交换机与tcms连接，所有门控单元与tcms直接通信。

4、进一步地，每个所述外网络平面通过环网冗余协议将环路逻辑断开，每个门控单元在同一个外网络平面中的两个网口之间设置旁路继电器，每个门控单元实时对链路进行检测，出现断点后，将逻辑断开的环路闭合，实现断点的检测和链路切换。

5、进一步地，所述门控单元内置switch交换机模块；

6、所述switch交换机模块包括一个switch交换机，通过逻辑隔离形成两个内网络平面，分别与两个所述实时以太网交换机组成两个外网络平面；或者，

7、所述switch交换机模块包括两个switch交换机，通过物理隔离形成两个内网络平面，分别与两个所述实时以太网交换机组成两个外网络平面。

8、进一步地，所述所有门控单元与tcms直接通信包括：

9、tcms下发数据时，与两个实时以太网交换机相连的门控单元同时接收两路数据，并转发至下一个门控单元；转发完成后，该门控单元将重复帧消除并发送一路数据给cpu；

10、门控单元上传数据时，该门控单元将数据复制后发给相邻的门控单元，每个外网络平面的实时以太网交换机接收到一路数据并转发至tcms。

11、进一步地，两个所述实时以太网交换机之间的网络拓扑包括环形网络、线性网络或链路聚合网络。

12、本发明所述的轨道交通门系统网络通信方法，实时以太网交换机与tcms连接，门系统内所有门控单元与tcms直接通信；门系统内所有门控单元链式连接，头部和尾部的所述门控单元连接至实时以太网交换机，组成环形网络拓扑，完成控制信息与维护信息的交互；

13、所述门控单元与两个所述实时以太网交换机分别组成两个外网络平面，两个网络平面之间互为冗余。

14、进一步地，每个所述外网络平面通过环网冗余协议将环路逻辑断开，每个门控单元在同一个外网络平面中的两个网口之间设置旁路继电器，每个门控单元实时对链路进行检测，出现断点后，将逻辑断开的环路闭合，实现断点的检测和链路切换。

15、进一步地，所述门控单元内置switch交换机模块；

16、所述switch交换机模块包括一个switch交换机，通过逻辑隔离形成两个内网络平面，分别与两个所述实时以太网交换机组成两个外网络平面；或者，

17、所述switch交换机模块包括两个switch交换机，通过物理隔离形成两个内网络平面，分别与两个所述实时以太网交换机组成两个外网络平面。

18、进一步地，tcms下发数据时，与两个实时以太网交换机相连的门控单元同时接收两路数据，并转发至下一个门控单元；转发完成后，该门控单元将重复帧消除并发送一路数据给cpu；

19、门控单元上传数据时，该门控单元将数据复制后发给相邻的门控单元，每个外网络平面的实时以太网交换机接收到一路数据并转发至tcms。

20、进一步地，两个所述实时以太网交换机之间的网络拓扑包括环形网络、线性网络或链路聚合网络。

21、有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明的dcu标准化，无需区分主从dcu，dcu可直接与tcms通信；(2)本发明的网络架构具备环网冗余、链路冗余加旁路继电器技术，可预防两点故障，可靠性高；(3)本发明使用安全、可靠、确定的实时以太网，其兼具现场工业总线的确定性、实时性要求及标准以太网的大带宽要求，能够同时传输控制数据和维护数据，实现多网融合。

技术特征：

1.一种轨道交通门系统网络架构，其特征在于，包括门控单元，门系统内所有所述门控单元链式连接，头部和尾部的所述门控单元连接至实时以太网交换机，组成环形网络拓扑，完成控制信息与维护信息的交互；所述门控单元与两个所述实时以太网交换机分别组成两个外网络平面，两个外网络平面之间互为冗余；

2.根据权利要求1所述的轨道交通门系统网络架构，其特征在于，每个所述外网络平面通过环网冗余协议将环路逻辑断开，每个门控单元在同一个外网络平面中的两个网口之间设置旁路继电器，每个门控单元实时对链路进行检测，出现断点后，将逻辑断开的环路闭合。

3.根据权利要求1所述的轨道交通门系统网络架构，其特征在于，所述门控单元内置switch交换机模块；

4.根据权利要求1所述的轨道交通门系统网络架构，其特征在于，所述所有门控单元与tcms直接通信包括：

5.根据权利要求1所述的轨道交通门系统网络架构，其特征在于，两个所述实时以太网交换机之间的网络拓扑包括环形网络、线性网络或链路聚合网络。

6.一种轨道交通门系统网络通信方法，其特征在于，实时以太网交换机与tcms连接，门系统内所有门控单元与tcms直接通信；门系统内所有门控单元链式连接，头部和尾部的所述门控单元连接至实时以太网交换机，组成环形网络拓扑，完成控制信息与维护信息的交互；

7.根据权利要求6所述的轨道交通门系统网络通信方法，其特征在于，每个所述外网络平面通过环网冗余协议将环路逻辑断开，每个门控单元在同一个外网络平面中的两个网口之间设置旁路继电器，每个门控单元实时对链路进行检测，出现断点后，将逻辑断开的环路闭合。

8.根据权利要求6所述的轨道交通门系统网络通信方法，其特征在于，所述门控单元内置switch交换机模块；

9.根据权利要求6所述的轨道交通门系统网络通信方法，其特征在于，tcms下发数据时，与两个实时以太网交换机相连的门控单元同时接收两路数据，并转发至下一个门控单元；转发完成后，该门控单元将重复帧消除并发送一路数据给cpu；

10.根据权利要求6所述的轨道交通门系统网络通信方法，其特征在于，两个所述实时以太网交换机之间的网络拓扑包括环形网络、线性网络或链路聚合网络。

技术总结本发明公开了一种轨道交通门系统网络架构及网络通信方法，门系统内所有门控单元链式连接，头部和尾部的门控单元连接至实时以太网交换机，组成环形网络拓扑，完成控制信息与维护信息的交互；门控单元与两个所述实时以太网交换机分别组成两个外网络平面，两个外网络平面之间互为冗余；实时以太网交换机与TCMS连接，所有门控单元与TCMS直接通信。本发明的DCU标准化，无需区分主从DCU，DCU可直接与TCMS通信；网络架构具备环网冗余、链路冗余加旁路继电器技术，可预防两点故障，可靠性高。技术研发人员：张伟,黄莉莉,张贻南,陆驰宇,罗浩珏,许洪强,刘晓受保护的技术使用者：南京康尼机电股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25