[发明专利]一种基于以太网的列车通信网络交换装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及列车通信领域，特别涉及一种基于以太网的列车通信网络交换装置及系统。

背景技术

随着列车运行速度的提高，列车结构越来越复杂，对列车安全、可靠及高效运行提出了更高的要求，现代高速动车组采用动力分散模式，列车牵引、制动等设备分散布置在动车组各车辆上，其控制方式与传统机车牵引客车模式有很大区别。列车通信网络应用于列车控制、监视，包括列车故障诊断和旅客信息系统的各个方面，新的服务不断得到应用，例如视频监视、网络诊断、旅客信息安全、图像识别、录像查询和无线以太网的接入等，使得列车通信信息数据传输量巨增。然而，传统的现场总线能实现列车车厢自动编组、小流量数据网络实时性高等特点，但随着传输量巨增的数据信息，现场总线因传输效率低已很难满足列车对大容量信息数据传输的实时性要求。

因此，近年来出现了具有传输效率高的以太网应用于列车上，然而列车的运行安全较大程度取决于控制、故障诊断等大量信息数据的实时性传输和网络的稳定性，但CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)通信机制的以太网具有局限性，当多个节点同时发送数据时，会发生数据抢占信道的情况，某些数据将要等待其它数据传输完毕后再发送至信道中，因此很容易产生较大的网络时延，甚至数据的丢失，造成了数据传输的不确定性，故，在实时性和稳定性方面还达不到列车通信网络的应用要求。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中应用于列车上的以太网传输实时性低的技术缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种基于以太网的列车通信网络交换装置。

根据本发明实施例的一种基于以太网的列车通信网络交换装置，包括：RS485接口模块，用于为列车上具有RS485接口的设备提供接口；M12网络接口模块，用于为列车车载设备提供网络接口；交换模块，用于通过VLAN对所述RS485接口模块以及M12网络接口模块接收的数据信息进行数据信息传输及交换；CPU模块，用于配置所述交换模块的寄存器，使所述交换模块实现生成树协议、VLAN、流控制及数据优先级；SPI模块，用于为所述CPU模块与所述交换模块提供寄存器控制信道。

上述技术方案中，所述CPU模块还包括：程序烧写模块，用于向所述CPU模块烧写所需程序；晶振模块，用于向所述CPU模块、所述交换模块提供时钟信号；PLL时钟模块，用于向所述CPU模块、所述交换模块提供时钟信号；复位模块，用于对所述CPU模块、所述交换模块进行复位；电源模块，用于为所述CPU模块、所述交换模块提供电源。

上述技术方案中，所述交换模块包括：从/主机选择模块，用于决定所述交换模块作为主机或从机；

上述技术方案中，所述M12网络接口模块还包括：以太网接口保护模块，用于对所述交换模块在电平突变时起保护作用；网络变压器模块，用于对所述交换模块的信号进行电平耦合及电气隔离。

上述技术方案中，所述RS485接口模块还包括：RS485/以太网网关模块，用于实现不同协议下的两种协议的互连。

上述技术方案中，所述交换模块的型号为KS8995MA。

本发明实施例提供的一种基于以太网的列车通信网络交换装置，通过交换模块实现生成树协议、VLAN、流控制及数据优先级；生成树冗余能为列车通信网络提供较高的稳定性保障，当列车通信网络出现故障时，能很快地恢复列车通信网络的正常工作；流控制能有效地防止列车通信网络中的数据丢失，当交换模块缓冲区中的数据量大于其转发能力时，通知信息源停止发送数据；列车中的数据有过程数据和信息数据，不同数据对实时性有不同的要求，例如控制信息数据对实时性要求较高，而视频信息数据相对较低，交换模块的数据优先级功能使高实时性要求的数据优先转发，从而保障了列车通信网络中信息数据的实时性。

本发明是为了克服上述现有技术中应用于列车上的以太网传输实时性低的技术缺陷，根据本发明的另一方面，提供了一种基于以太网的列车通信网络交换系统。

根据本发明实施例的一种基于以太网的列车通信网络交换系统，包括：若干上述交换装置，其分别位于列车每节车厢内，用于传输及交换每节车厢的数据信息。

本发明实施例提供的一种基于以太网的列车通信网络交换系统，通过交换装置对各节车厢的数据信息进行传输及交换，使交换系统对列车上大量的数据传输具有较高的实时性。

附图说明

图1是本发明基于以太网的列车通信网络交换装置结构示意图；

图2是本发明基于以太网的列车通信网络交换系统结构示意图。

具体实施方式