[发明专利]一种车载集总式电子控制平台

说明书

本发明公开了一种车载集总式电子控制平台，包括中央处理单元和执行单元，在其通信系统中运用实时以太网和光纤通信技术替代WTB总线和MVB总线，在中央处理单元之间采用实时以太网通讯，在中央处理单元与执行单元之间采用全双工光纤通信。使得在提高系统信息传输速率的同时提高了通信的可靠性，另外通过将牵引、制动、网络、信号系统的深度融合，可简化控制系统组成，提高控制系统集成度，提高控制系统整体实时性，降低系统总体成本，降低系统维护难度。

技术领域

本发明涉及列车控制技术领域，尤其涉及一种车载集总式电子控制平台。

背景技术

近几年来，我国高铁、地铁、机车车辆需求猛增，轨道交通行业发展迅速，列车以及列车设备的制造水平也在逐渐提高，已经能成功制造出各种功能的列车。国外的列车控制系统平台技术主要掌握在西门子、庞巴迪、克诺尔以及阿尔斯通等大公司手中，国内这几年也越来越重视相关技术的研究，能够提供列车控制设备的公司越来越多，市场竞争非常激烈。

现有列车网络控制系统大多使用列车通信网络(TCN)，TCN采用两级总线结构：绞线式列车总线(WTB)和多功能车辆总线(MVB)。TCN网络主要实现重要设备的控制、状态监视和故障诊断，从而保证列车安全可靠的运行，并为司机或机械师提供故障处理指南，为检修维护提供数据支持。WTB总线用于不同牵引单元之间的数据传输，物理上采用两根冗余的双绞线，WTB总线的传输速率为1Mbit/s，两个牵引单元之间的网关通过WTB总线连接，通过网关与本单元的MVB总线相连进行数据交换。车辆总线采用MVB总线，物理层上采用两对冗余的双绞线总线结构，传输速率为1.5Mbit/s，用于本牵引单元内部的数据传输，所有具有MVB通讯接口的子系统都能可靠接入。TCN网络拓扑结构如图1所示，包括：GW(网关)、REP(MVB中继器)、CCU(中央控制单元)、WTD(无线传输装置)、IOM(输入输出模块)、TCU(牵引控制单元)、BCU(制动控制单元)。

虽然当前列车控制系统在国内的应用相对成熟，但是其总拓扑结构较为复杂，WTB总线和MVB总线传输速率较慢，信号链路冗长，在列车复杂的运行环境下，容易出现通信故障，一旦出现故障通常会导致请客下线，严重时还需等待救援。此外，上述总线拓扑结构涉及的产品和板卡种类较多。因此，现有列车控制系统对系统的实时性、可靠性、可维护性和控制系统总成本提出了巨大的挑战。

发明内容

本发明针对上述的当前列车控制系统拓扑结构复杂、信息传输速率慢以及涉及的产品和板卡种类繁多的技术问题，提出一种车载集总式电子控制平台，能够提高列车控制系统信息传输速率和通信的可靠性，同时可以有效的提高系统的可维护性，并且降低系统的总成本。

为了达到上述目的，本发明提供了一种车载集总式电子控制平台，其中，包括中央处理单元和执行单元，所述中央处理单元之间采用实时以太网通讯，所述中央处理单元与所述执行单元之间采用全双工光纤通信。

上述车载集总式电子控制平台，其中，所述中央处理单元包括中央处理单元系统电源板，中央处理单元CPU板和具有相同背板连接器的若干IO板卡。

上述车载集总式电子控制平台，其中，所述中央处理单元CPU板采用FPGA+DSP+ARM架构，FPGA接收所述IO板卡采集的数据，并对所述数据进行预处理，通过FPGA内部的共享内存将预处理后的所述数据传递至DSP和ARM。

上述车载集总式电子控制平台，其中，所述IO板卡根据自身种类信息以及背板槽位ID与所述FPGA发送的CAN通信节点进行通信。

上述车载集总式电子控制平台，其中，所述执行单元包括电源板、执行单元CPU板、运算采集板、光纤接口板和具有相同背板连接器的若干IO板卡。

上述车载集总式电子控制平台，其中，所述电源板包括为所述执行单元CPU板、运算采集板、通信观测板和IO板卡供电的执行单元系统电源板、为所述光纤接口板供电的驱动电源板、为IO板卡外接的传感器供电的传感器电源板。