高速動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的mvb/eth網(wǎng)關(guān)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種用于軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制領(lǐng)域，具體涉及一種 高速動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的CRH3型動(dòng)車組MVB網(wǎng)關(guān)采用TCN網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，TCN(IEC61375)標(biāo)準(zhǔn)適用 于CRH3型列車的數(shù)據(jù)通信，它包括車輛與車輛間的數(shù)據(jù)通信及車輛內(nèi)的數(shù)據(jù)通信。TCN列 車總線廣泛應(yīng)用于鐵路機(jī)車車輛、動(dòng)車組及城軌車輛中，CRH1/3/5列車均使用TCN系統(tǒng)。
[0003] TCN列車總線一般分為兩部分：MVB (多功能車輛總線）和WTB (絞線式列車總線）。 其中，WTB使用專用屏蔽雙絞線電纜。電線的布置采用冗余原則，在車輛的每一側(cè)各有一根 電纜，以適應(yīng)頻繁改變其組成的列車組。MVB可使用雙絞線或光纖介質(zhì)，不同的介質(zhì)可以直 接通過(guò)中繼器互相連接。MVB由一個(gè)集中的總線控制器控制。
[0004] TCN列車層次結(jié)構(gòu)為：每節(jié)車有一個(gè)WTB/MVB網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，各節(jié)車之間的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通 過(guò)WTB列車總線互聯(lián)起來(lái)。這樣，每節(jié)車既可以單獨(dú)通過(guò)MVB總線進(jìn)行控制，又可以通過(guò)網(wǎng) 關(guān)控制其它車輛或者接收其它車輛的運(yùn)行命令。只要協(xié)調(diào)好每節(jié)車輛之間的控制關(guān)系，就 可以實(shí)現(xiàn)整列車的控制。
[0005] 現(xiàn)有的高速動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)單純使用MVB網(wǎng)絡(luò)存在如下不足：通用性差，MVB標(biāo)準(zhǔn) 實(shí)現(xiàn)困難、成本高、設(shè)備復(fù)雜且容錯(cuò)能力較差。為此，同時(shí)采用ETH網(wǎng)絡(luò)與MVB網(wǎng)絡(luò)是高速 軌道車輛中網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。而現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有提出用于ETH網(wǎng)絡(luò)和MVB網(wǎng)絡(luò)之間 進(jìn)行連接的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 為了解決如上現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于提供一種穩(wěn)定可靠地 實(shí)現(xiàn)ETH網(wǎng)絡(luò)與MVB網(wǎng)絡(luò)之間通訊的高速動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案。
[0008] 一種高速動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備，所述MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備設(shè)置于所 述高速動(dòng)車組內(nèi)并用于所述高速動(dòng)車組內(nèi)MVB網(wǎng)絡(luò)和ETH網(wǎng)絡(luò)之間的通訊，且所述MVB/ETH 網(wǎng)關(guān)設(shè)備至少包括：控制板卡，其用于控制MVB網(wǎng)絡(luò)與ETH網(wǎng)絡(luò)之間的通訊；信息塊傳輸端 板卡，其具有用于與相鄰的車輛中的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接的多個(gè)ETH網(wǎng)絡(luò)接口；第一交換 機(jī)板卡，其具有用于與所述MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備所安裝的車輛內(nèi)的各ETH網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接的多 個(gè)ETH網(wǎng)絡(luò)接口；以及電源板卡，其用于為所述MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備提供電源。上述方案提供 了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的基本技術(shù)方案。
[0009] 進(jìn)一步地，所述MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備還包括用于調(diào)試的第二交換機(jī)板卡，其具有至 少一個(gè)用于調(diào)試所述MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的ETH網(wǎng)絡(luò)接口。這樣能夠提高本實(shí)用新型的MVB/ ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的可靠性，方便維護(hù)。
[0010] 優(yōu)選地，所述控制板卡、信息塊傳輸端板卡和所述第一交換機(jī)板卡也分別具有至 少一個(gè)用于調(diào)試的ETH網(wǎng)絡(luò)接口。
[0011] 優(yōu)選地，所述MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備具有多個(gè)第一交換機(jī)板卡，所述多個(gè)第一交換機(jī) 板卡并聯(lián)/串聯(lián)設(shè)置。
[0012] 具體地，所述控制板卡為CPU板卡，該CPU板卡具有至少兩個(gè)ETH網(wǎng)絡(luò)接口和至少 兩個(gè)MVB網(wǎng)絡(luò)接口。需要說(shuō)明的是，該CPU板卡為中央處理器板卡，其至少應(yīng)該具有轉(zhuǎn)換網(wǎng) 絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)并處理網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的功能。
[0013] 優(yōu)選地，僅在所述高速動(dòng)車組的一個(gè)車輛中設(shè)置一個(gè)所述MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備，所 述高速動(dòng)車組中的ETH網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均通過(guò)該MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)置與MVB網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。
[0014] 優(yōu)選地，所述MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的長(zhǎng)、寬、高的尺寸的比的范圍在3.5 :1 :1. 5至 3.7 :1 :1. 8。所述MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的重量不超過(guò)5千克。
[0015] 優(yōu)選地，為了避免電源對(duì)其它部件工作性能的影響，所述電源板卡為屏蔽電源板 卡。
[0016] 更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述信息塊傳輸端板卡具有4個(gè)ETH網(wǎng)絡(luò)接口和1個(gè)調(diào)試接口； 所述第一交換機(jī)板卡具有7個(gè)ETH網(wǎng)絡(luò)接口；并且所述電源板卡具有1個(gè)電源輸入接口。
[0017] 在這里需要說(shuō)明的是，上述MVB網(wǎng)絡(luò)即在【背景技術(shù)】中所說(shuō)明的多功能車輛總線， 而ETH網(wǎng)絡(luò)則為工業(yè)ETH網(wǎng)絡(luò)。
[0018] 通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型提供了一種穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)ETH網(wǎng)絡(luò)與MVB 網(wǎng)絡(luò)之間通訊的高速動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 下面，將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中：
[0020] 圖1示出了本實(shí)用新型的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備在高速動(dòng)車組中連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2示出了本實(shí)用新型的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的外觀示意圖；
[0022] 圖3示出了包括本實(shí)用新型的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的高速動(dòng)車組部分網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)示意圖；
[0023] 圖4示出了電源接口和ETH網(wǎng)絡(luò)接口的接口示意圖；
[0024] 圖5示出了本實(shí)用新型的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的軟件工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為使本實(shí)用新型的實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用 新型的實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯 然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新 型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0026] 首先對(duì)工業(yè)ETH網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)要的說(shuō)明。工業(yè)ETH網(wǎng)絡(luò)提供了針對(duì)制造業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 的數(shù)據(jù)傳輸?shù)腅TH網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，利用了交換ETH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有很高的 網(wǎng)絡(luò)安全性、可操作性和實(shí)效性，最大限度地滿足了用戶和生產(chǎn)廠商的需求。工業(yè)ETH網(wǎng) 絡(luò)的低成本、高時(shí)效、高擴(kuò)展性及高智能等特點(diǎn)，使其廣泛的應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。新的 IEC61375標(biāo)準(zhǔn)中將ETH網(wǎng)絡(luò)列入了車輛網(wǎng)和列車網(wǎng)，本實(shí)用新型就是針對(duì)具有車載ETH網(wǎng) 絡(luò)情況下提供一種可以MVB網(wǎng)絡(luò)與ETH網(wǎng)路之間的通訊的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
[0027] 下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。其中 圖1示出了本實(shí)用新型的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備在高速動(dòng)車組中連接結(jié)構(gòu)示意圖，其中示出了 MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備在高速動(dòng)車組的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接位置；圖2示出了本實(shí)用新型的MVB/ETH 網(wǎng)關(guān)設(shè)備的外觀示意圖，其中僅示出了該MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備一方向的視圖；圖3示出了包括 本實(shí)用新型的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的高速動(dòng)車組部分網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，以利于本領(lǐng)域 技術(shù)人員對(duì)MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的具體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行理解。
[0028] 本實(shí)用新型的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)用于接收列車網(wǎng)絡(luò)的MVB數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)到ETH網(wǎng)絡(luò)設(shè)備， 或?qū)TH網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)至MVB網(wǎng)絡(luò)（但需要提前進(jìn)行相關(guān)配置），并用于形成列車ETH網(wǎng) 絡(luò)總線，連接各車輛的ETH網(wǎng)絡(luò)，以及車輛上的各控制設(shè)備ETH網(wǎng)絡(luò)接口。
[0029] MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以僅包括作為控制板卡的CPU板卡、作為信息塊傳輸端板卡 的ETB板卡、電源板卡和第一交換機(jī)板卡四種模塊組成，當(dāng)高速動(dòng)車組具有8節(jié)車輛時(shí)，并 且需要在各車輛中安裝MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的情況下，在1車和8車中將MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備 優(yōu)選安裝于司機(jī)室電器柜；在2-7車中將MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備優(yōu)選地安裝于乘客室電器柜。 MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的殼體的示意圖如附圖2所示，設(shè)備重量約5千克，尺寸為：
[0030] 482. 5 (長(zhǎng)）X 132 (寬）X 240 (高），單位：毫米（mm)
[0031] 下面對(duì)本實(shí)施方式中的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的各板卡的功能說(shuō)明如下：
[0032] I) ETB板卡（信息塊傳輸端板卡）：實(shí)現(xiàn)ETH網(wǎng)絡(luò)列車級(jí)通訊功能。該板卡具有4 個(gè)ETH網(wǎng)絡(luò)接口（M12)，分別與相鄰的車輛的ETH網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)連接；并保留了一個(gè)調(diào)試與管理 接口（RS232)。
[0033] 2) PWR板卡（電源板卡）：將DCllOV轉(zhuǎn)換為各板卡用電。該板卡具有1個(gè)電源輸 入接口（Ml2 A-Code Male)。
[0034] 3) CPU板卡：實(shí)現(xiàn)了 MVB網(wǎng)絡(luò)與ETH網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換功能，優(yōu)選地僅在頭車配置。該板卡 具有兩個(gè)ETH網(wǎng)絡(luò)接口（Μ12 D-Code Female，下同），用于調(diào)試；還有2個(gè)MVB接口，用于 MVB網(wǎng)絡(luò)通訊。
[0035] 4) SWT1-SWT4板卡（第一交換機(jī)板卡）：實(shí)現(xiàn)ETH網(wǎng)絡(luò)車輛級(jí)通訊功能。每個(gè)板卡 (SWT1-SWT 4)具有7個(gè)ETH網(wǎng)絡(luò)接口（M12)，用于連接本車輛內(nèi)的各設(shè)備，即車輛級(jí)最多連 接28個(gè)設(shè)備。
[0036] 5) SWT5板卡（第二交換機(jī)板卡）具有2個(gè)ETH網(wǎng)絡(luò)接口（RJ45)，用于調(diào)試作用。
[0037] 另外需要說(shuō)明的是，電源是設(shè)備工作的動(dòng)力來(lái)源，同時(shí)還要適應(yīng)苛刻的車載供電 條件，如電壓波動(dòng)大、突然斷電、負(fù)載變化大、發(fā)熱大等，電源設(shè)計(jì)不合理，既可能由于供電 電源不穩(wěn)定引起板卡不能工作或損壞板卡，還可能造成各種各樣比較隱蔽、難以復(fù)現(xiàn)排查 的故障，使用戶形成系統(tǒng)工作不穩(wěn)定的印象，因此完成優(yōu)秀的電源設(shè)計(jì)是保證設(shè)備穩(wěn)定性 和安全性的重要前提。高速動(dòng)車組直流母線供電為DC110V。電源為DC110V/DC5V電源，將 外界輸入直流電源轉(zhuǎn)換成常用直流工作電壓，使用隔離電源模塊將電壓轉(zhuǎn)換成各元器件工 作需要的電壓范圍，保證單個(gè)板卡的電源不正常不至于影響其它板卡的工作，有利于保護(hù) 板卡和快速定位板卡故障。其中中央處理器設(shè)掉電通知和延時(shí)保護(hù)功能。
[0038] 而中央處理器板卡是本實(shí)用新型的MVB/ETH網(wǎng)關(guān)設(shè)備的核心，使用傳統(tǒng)的單片機(jī) 已完全不能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大量數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、存儲(chǔ)和發(fā)送的需求，考