[发明专利]列车网关冗余控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于列车通信领域，尤其涉及一种列车网关冗余的控制系统和方法。

背景技术

IEC61375-1标准规定的TCN列车通信网络，是目前应用最为广泛的列车通信标准，我国也引入该标准，作为中国列车通信网络的推荐标准。TCN标准规定了WTB和MVB两级总线结构实现对列车的控制，即连接各节车辆的绞线式列车总线WTB总线和连接车辆内部设备的多功能车辆总线MVB总线。

根据TCN标准，WTB总线和MVB总线的物理层和链路层是不同的，列车网关负责实现WTB总线和MVB总线之间的通信协议转换，完成两级总线间过程数据、消息数据以及监视数据的交换。当列车根据运营需求进行编组或者解编时，网关能识别列车的网络拓扑变化，并根据新的网络拓扑重新配置整车的网络控制系统，从而实现列车间的互联、互通、互操作。

网关是TCN网络通信系统中的关键设备，当列车网关发生故障时，车辆之间的数据通信将会出现中断，列车无法正常安全运行。网关根据功能可划分为CPU、WTB、MVB等多个功能模块。其中WTB模块完成WTB总线的初运行功能，以及过程数据、消息数据和监视数据通信功能；MVB模块完成MVB总线的过程数据、消息数据和监控数据通信功能；CPU模块是网关主控单元，运行网关软件，实现列车总线和车辆总线之间的数据通信协议转换功能。当列车重联编组或解编组时，引发初运行，网关能自动完成编组中各个节点的地址分配、方向识别，并获取列车拓扑信息。

为满足列车网络控制系统的可靠性要求，现有技术中，通常采用关键设备冗余技术：针对网关采用双网关冗余配置，即主网关和备份网关，其中，主网关处于激活状态实现网关功能，备份网关不参与总线通信，即冗余双网关在总线上表现为单个网关节点；备份网关通过冗余链路，判断在预设时间内主网关生命信号未发生变化，则切换为主网关，接替原主网关实现列车级和车辆级通信，确保列车的正常运行。故障网关将通过看门狗复位重启，成为新的备份网关。

但是上述现有技术中的以下问题：(1)现有网关冗余检测仅判断主网关生命信号变化情况，不能及时获取主网关的状态信息，当主网关发生故障时，备用网关切换成主网关，备份网关将以新的节点加入总线，可能引发主权竞争，延长初运行时间；因为WTB总线初运行时，列车通信处于瘫痪状态，尽管有保证安全的逻辑，仍应尽量减少初运行时间；(2)现有网关冗余检测链路为单线，当出现冗余链路故障时，将误发生冗余切换，造成总线混乱，影响列车网络正常通信。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种列车网关冗余控制系统及其控制方法，该发明的主网关与备份网关可实时获取双方状态信息，以在备份网关切换为主网关时，以主网关工作状态加入至总线，避免了主权竞争，缩短了初运行时间。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种列车网关冗余控制系统，包括第一网关，第二网关，以及连接第一网关和第二网关的中央控制单元，第一网关与第二网关之间连接有可传递信息的冗余链路，第一网关和第二网关内设置有信息存储模块、识别模块、总线执行模块、采集模块、判断模块、调取模块以及冗余控制模块，其中，采集模块连接冗余链路，用于采集对方网关通过冗余链路传递的对方网关信息；信息存储模块内设有预设的静态配置信息，信息存储模块连接采集模块，信息存储模块用于采集模块采集的信息按预设时间存储，并将存储信息反馈至总线执行模块；识别模块连接于信息存储模块，用于读取信息存储模块中预设的静态配置，识别自身网关是否为主网关，并形成主网关信息和备份网关信息；总线执行模块连接识别模块，用于根据识别模块识别的网关信息选择是否参与总线执行，如识别模块识别为主网关，则该网关参与总线执行，并将该网关信息实时传递至中央控制单元，反之，则断开总线执行；判断模块连接识别模块和采集模块，用于通过接收识别模块和采集模块的信息判断对方网关是否发生故障并作出回应；调取模块连接判断模块和信息存储模块，用于接收判断模块判定的主网关故障信息，进一步调取信息存储模块中最近一次存储的对方网关信息；冗余控制模块的输入端连接调取模块，输出端连接总线执行模块，用于根据调取模块的输出进入至总线执行模块的执行。

作为本发明的进一步优化，第一网关和第二网关进一步包括有自检模块，自检模块连接采集模块，用于采集自身网关状态信息。

作为本发明的进一步优化，自检模块外连有看门狗，自检模块自检正常，则在预设时间内喂食看门狗；自检模块自检不正常，则停止喂食看门狗。