一種鐵路貨運(yùn)列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鐵路貨運(yùn)列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該貨運(yùn)列車由機(jī)車和掛在機(jī)車后的多個(gè)車輛組成，機(jī)車和車輛上均設(shè)有傳感器和網(wǎng)絡(luò)控制器，包括部署在每個(gè)機(jī)車和車輛上的傳感器和網(wǎng)絡(luò)控制器，傳感器通過(guò)近場(chǎng)無(wú)線通信方式與網(wǎng)絡(luò)控制器通信，而機(jī)車和車輛上的網(wǎng)絡(luò)控制器作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)；所述網(wǎng)絡(luò)控制器接收傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)并進(jìn)行分析和處理，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供網(wǎng)絡(luò)互連服務(wù)。發(fā)明構(gòu)建了貨運(yùn)列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，使得列車與車輛之間形成網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，在貨運(yùn)列車復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了貨運(yùn)列車運(yùn)行的智能信息化。
【專利說(shuō)明】一種鐵路貨運(yùn)列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電子通信【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及鐵路貨運(yùn)列車車載網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、管理以及應(yīng)用，是一種實(shí)現(xiàn)鐵路貨運(yùn)列車智能化的基礎(chǔ)設(shè)施。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，信息技術(shù)已在鐵路機(jī)車和客車上得到了較廣泛的應(yīng)用，但因部分技術(shù)和貨運(yùn)車輛無(wú)電源限制，無(wú)法安裝車載監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)于貨運(yùn)車輛的安全監(jiān)測(cè)和其他信息監(jiān)測(cè)分析主要依賴于地面監(jiān)測(cè)和地面系統(tǒng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，解決了貨運(yùn)車輛車載安全監(jiān)測(cè)的技術(shù)限制。而車載網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)車載安全監(jiān)控的基礎(chǔ)，對(duì)于鐵路客車而言，采用有線連接實(shí)現(xiàn)列車各節(jié)點(diǎn)的連接建立車載網(wǎng)路。由于貨運(yùn)車輛需要頻繁編組，采用有線連接缺乏實(shí)際的可行性，需要采用無(wú)線技術(shù)建立車載網(wǎng)絡(luò)。列車網(wǎng)絡(luò)建立后，一方面可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)貨運(yùn)車輛運(yùn)行安全狀態(tài)，并將這些數(shù)據(jù)及時(shí)地傳輸?shù)狡湫畔⑾到y(tǒng)；另一方面，可以利用采集的綜合信息、定位系統(tǒng)等提供增值服務(wù)，提高服務(wù)效率和經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]而構(gòu)建鐵路貨運(yùn)列車車載網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前還存在著以下突出的問(wèn)題:1、列車編組經(jīng)常發(fā)生調(diào)整，有線連接方式不適用于貨運(yùn)列車車載網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建；2、機(jī)車與列車車輛之間缺少網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)施，組網(wǎng)與服務(wù)能力受限制多；3、貨運(yùn)列車車輛一般不具備單獨(dú)的供電設(shè)施，需要自供電能供給數(shù)據(jù)采集設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備；4、貨運(yùn)列車的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，為保證可靠性要求車載信息化裝置進(jìn)行多方面的特殊設(shè)計(jì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對(duì)上述現(xiàn)有存在的問(wèn)題和不足，本實(shí)用新型的目的是提供了一種鐵路貨運(yùn)列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0005]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種鐵路貨運(yùn)列車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該貨運(yùn)列車由機(jī)車和掛在機(jī)車后的多個(gè)車輛組成，機(jī)車和車輛上均設(shè)有傳感器和網(wǎng)絡(luò)控制器，包括部署在每個(gè)機(jī)車和車輛上的傳感器和網(wǎng)絡(luò)控制器，傳感器通過(guò)近場(chǎng)無(wú)線通信方式與網(wǎng)絡(luò)控制器通信，而機(jī)車和車輛上的網(wǎng)絡(luò)控制器作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)；所述網(wǎng)絡(luò)控制器接收傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)并進(jìn)行分析和處理，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供網(wǎng)絡(luò)互連服務(wù)。
[0006]所述設(shè)在機(jī)車上的網(wǎng)絡(luò)控制器具有移動(dòng)通信接入模塊和衛(wèi)星通信模塊。
[0007]所述機(jī)車上的網(wǎng)絡(luò)控制器作為無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)，后續(xù)車輛上的網(wǎng)絡(luò)控制器依次作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成線性拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。
[0008]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型構(gòu)建了貨運(yùn)列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，使得列車與車輛之間形成網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，在貨運(yùn)列車復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了貨運(yùn)列車運(yùn)行的智能信息化；同時(shí)本實(shí)用新型中的控制裝置具有接收車輛上各類信息收集裝置傳感數(shù)據(jù)的能力，并可以對(duì)各類信息收集裝置進(jìn)行配置；車輛控制裝置還具有多種方式的無(wú)線通信能力，機(jī)車和車輛控制裝置之間可以組成無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，具有無(wú)線電力中繼能力，并完成地址分配和車輛號(hào)解析從而實(shí)現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)尋址即相應(yīng)的服務(wù)；車輛控制裝置同時(shí)具有自供電，在產(chǎn)生自身運(yùn)行所必須的電力能源后，還可以對(duì)各類車載信息收集裝置無(wú)線供電；控制裝置具有可管理能力，可進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程管理；該裝置的可靠性、冗余性以及自清潔機(jī)制，使之適應(yīng)自然環(huán)境。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型所述列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架示意圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型所述列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的控制裝置互聯(lián)示意圖；
[0011]圖3為本實(shí)用新型所述列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中根節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4為本實(shí)用新型所述列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中新節(jié)點(diǎn)加入車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)后的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表；
[0013]圖5為本實(shí)用新型所述列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中新節(jié)點(diǎn)加入無(wú)線車載網(wǎng)絡(luò)的流程示意圖；
[0014]圖6為本實(shí)用新型所述列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中機(jī)車上的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖7為本實(shí)用新型所述列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表信息；
[0016]圖8為本實(shí)用新型所述列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中機(jī)車上的控制裝置的遠(yuǎn)程控制接口示意圖；
[0017]圖9為本實(shí)用新型所述機(jī)車上的控制裝置的外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖10本實(shí)用新型所述車輛上的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖11為本實(shí)用新型所述信息收集裝置采集的數(shù)據(jù)格式示意圖；
[0020]圖12本實(shí)用新型所述陣列信息收集裝置采集算法的流程示意圖；
[0021]圖13為本實(shí)用新型所述車輛上的控制裝置遠(yuǎn)程控制界面的示意圖；
[0022]圖14本實(shí)用新型所述信息收集裝置的無(wú)線電力中繼單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖15本實(shí)用新型所述車輛上的控制裝置的外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖16本實(shí)用新型所述信息收集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖17本實(shí)用新型所述陣列信息收集裝置采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖18為本實(shí)用新型所述光伏充電板接收控制裝置的電力中繼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0028]如圖1所示，貨運(yùn)列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)包括控制裝置和信息收集裝置。在機(jī)車和車輛的控制裝置之間、各車輛控制裝置之間、車輛控制裝置與信息收集裝置之間通信與供電均無(wú)線纜連接，構(gòu)成一個(gè)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，控制裝置還具備多種通信能力，如移動(dòng)通信接入(如GPRS)和衛(wèi)星通信(如北斗短報(bào)文)等，且信息收集裝置與控制裝置之間，以及控制裝置之間都具備冗余的無(wú)線通信信道。其中，列車車載信息收集裝置，包括測(cè)距信息收集裝置、測(cè)溫信息收集裝置、測(cè)速信息收集裝置、激光位移信息收集裝置等，用于控制和實(shí)時(shí)采集列車運(yùn)行過(guò)程中的各類信息；信息收集裝置還具有無(wú)線通信能力，可以將傳感信息發(fā)送到本機(jī)車/車輛控制裝置；信息收集裝置具備無(wú)線纜受電能力，可以通過(guò)本機(jī)車/車輛控制裝置對(duì)其供電；信息收集裝置具備遠(yuǎn)程管理能力，可以通過(guò)本機(jī)車/車輛控制裝置對(duì)其工作狀態(tài)、采集頻率等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；信息收集裝置具有冗余性配置。
[0029]如圖2所示，本實(shí)用新型貨運(yùn)列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)如下:從列車機(jī)車開(kāi)始，與多個(gè)車輛控制裝置節(jié)點(diǎn)組成了一個(gè)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，即列車級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)間都建立了多條冗余的無(wú)線通信信道，整個(gè)列車將作為I個(gè)子網(wǎng)，子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)至少為I個(gè)(機(jī)車節(jié)點(diǎn))，考慮到列車的實(shí)際編組情況，子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上限為120個(gè)。如圖3所示，每個(gè)加入子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)上均維護(hù)一張網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表，該狀態(tài)表標(biāo)識(shí)了子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的序列號(hào)和控制裝置標(biāo)識(shí)ID，該標(biāo)識(shí)ID與機(jī)車或車輛的車號(hào)具有一一對(duì)應(yīng)的綁定關(guān)系。每個(gè)機(jī)車或車輛上的控制裝置接收對(duì)應(yīng)信息收集裝置傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0030]具體而言，列車級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立以機(jī)車節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)按編組連接順序加入子網(wǎng)。當(dāng)一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)加入子網(wǎng)時(shí)，根節(jié)點(diǎn)將該狀態(tài)表發(fā)送給新節(jié)點(diǎn)，新節(jié)點(diǎn)更新?tīng)顟B(tài)表項(xiàng)后向根節(jié)點(diǎn)回執(zhí)該狀態(tài)表。同理，當(dāng)?shù)贜個(gè)節(jié)點(diǎn)加入子網(wǎng)時(shí)，第N-1個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)將自身的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表發(fā)送給第N個(gè)節(jié)點(diǎn)，第N個(gè)節(jié)點(diǎn)更新?tīng)顟B(tài)表項(xiàng)后將該狀態(tài)表回執(zhí)給N-1節(jié)點(diǎn)。因此，子網(wǎng)建立后除首尾節(jié)點(diǎn)外各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)表中都會(huì)包含自身、前向和后向三個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息。節(jié)點(diǎn)最終的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表信息如圖4所示，新節(jié)點(diǎn)加入無(wú)線車載網(wǎng)絡(luò)除了進(jìn)行常規(guī)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證外，還需進(jìn)行額外的編組信息和傳感信息驗(yàn)證，以確保該節(jié)點(diǎn)屬于本次列車編組。貨運(yùn)列車車載網(wǎng)絡(luò)采用分布式的認(rèn)證方式，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)其后向節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份認(rèn)證。
[0031]如圖6所示，部署在列車機(jī)車上的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該控制裝置使用高速架構(gòu)的處理器芯片，具有大容量存儲(chǔ)和多種外圍通信接口。另外，機(jī)車控制裝置具有以太網(wǎng)接口用以連接列車通信網(wǎng)，具有冗余信道的無(wú)線局域網(wǎng)芯片(例如W1-Fi芯片等)用以與其他車輛節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信，此外還具有衛(wèi)星導(dǎo)航芯片和移動(dòng)通信芯片(例如GPRS芯片等)，可以通過(guò)短報(bào)文和短信息的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。以上外圍通信接口可在不同的情況下提供通信服務(wù)，當(dāng)機(jī)車控制裝置未接入列車通信網(wǎng)時(shí)，可通過(guò)衛(wèi)星短報(bào)文或短信息向遠(yuǎn)程報(bào)告列車運(yùn)行的必要狀態(tài)參數(shù)。機(jī)車上的控制裝置用于與其他車輛節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信，存儲(chǔ)和管理車載網(wǎng)絡(luò)車輛節(jié)點(diǎn)應(yīng)用信息，提供列車車載網(wǎng)絡(luò)車號(hào)解析和動(dòng)態(tài)地址分配并響應(yīng)遠(yuǎn)程控制指令和進(jìn)行車輛節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理。
[0032]如圖6所示的機(jī)車控制裝置同時(shí)具有本地的大容量存儲(chǔ)和嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，可將本次列車所有車輛節(jié)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)并通過(guò)通信接口導(dǎo)出。本地存儲(chǔ)為不少于2GB的RAM和64GB的Flash ROM,支持內(nèi)存和本地盤(pán)的混合數(shù)據(jù)庫(kù)模式，并提供標(biāo)準(zhǔn)接口。圖中，機(jī)車控制裝置還具有列車車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的DHCP功能和車輛編號(hào)地址解析功能。對(duì)于新加入車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，將向機(jī)車控制裝置發(fā)起DHCP Request請(qǐng)求，機(jī)車控制裝置返回DHCP ACK應(yīng)答，并從預(yù)先設(shè)置好的該車次子網(wǎng)地址池中為新節(jié)點(diǎn)分配IP地址。
[0033]如圖7所示，本實(shí)用新型中對(duì)每列列車子網(wǎng)預(yù)先分配一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)地址，例如，網(wǎng)絡(luò)號(hào)可以為10.10.0.0/24或者其他C類地址。對(duì)于列車子網(wǎng)建立后，機(jī)車節(jié)點(diǎn)將向所有節(jié)點(diǎn)廣播一個(gè)狀態(tài)請(qǐng)求包，其中包括子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)、機(jī)車節(jié)點(diǎn)網(wǎng)關(guān)地址和機(jī)車節(jié)點(diǎn)序號(hào)信息，各節(jié)點(diǎn)接收到請(qǐng)求包后，將自身的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表信息發(fā)送到機(jī)車節(jié)點(diǎn)，從而機(jī)車節(jié)點(diǎn)將獲得如圖8所示的整個(gè)列車子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表信息。
[0034]本實(shí)用新型中，采用可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表格式，除了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)序列號(hào)和控制裝置標(biāo)識(shí)ID外，還采用IP地址、移動(dòng)通信地址運(yùn)營(yíng)商服務(wù)號(hào)(ICCID號(hào))、衛(wèi)星短報(bào)文通信地址等擴(kuò)展屬性。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)車節(jié)點(diǎn)將提供一種地址解析服務(wù)，給定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)表中的任何一項(xiàng)內(nèi)容可以解析出網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的其它通信地址。
[0035]如圖8所示，機(jī)車控制裝置還具有如圖所示的遠(yuǎn)程管理接口，其原理是在機(jī)車控制裝置中部署嵌入式Web服務(wù)器，從而可以通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)器的接口對(duì)機(jī)車控制裝置進(jìn)行配置。為保證裝置的運(yùn)行安全，對(duì)于該接口的操作將通過(guò)一種基于數(shù)字證書(shū)的簽名服務(wù)保證遠(yuǎn)程管理指令的完整性，同時(shí)對(duì)于裝置的操作將產(chǎn)生用于安全審計(jì)的詳細(xì)日志記錄。
[0036]機(jī)車控制裝置封裝在一個(gè)如圖9所示的封閉的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，具有防塵、防潮、防振和耐熱的特性，通過(guò)增大外殼表面積增強(qiáng)裝置散熱功能，同時(shí)電磁兼容性(EMC)性能良好，具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力。
[0037]如圖10所示，為部署于列車車輛上的控制裝置的結(jié)構(gòu)。該車輛控制裝置用于接收車輛上各類信息收集裝置的采集信息，與其他車輛節(jié)點(diǎn)互聯(lián)并與機(jī)車節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行無(wú)線通信，響應(yīng)遠(yuǎn)程控制指令和進(jìn)行設(shè)備管理并向車輛上部署的信息收集裝置進(jìn)行無(wú)線電力中繼。圖10示出了實(shí)施例的車輛控制裝置，該控制裝置使用高速架構(gòu)的處理器芯片，具有多種外圍通信接口，并具備無(wú)線電力中繼能力。另外，車輛控制裝置具有特定的信息收集裝置通信芯片，該芯片基無(wú)線通信協(xié)議與車輛上的信息收集裝置互聯(lián)，并通過(guò)如圖11所示的特定的應(yīng)用層數(shù)據(jù)格式標(biāo)識(shí)信息收集裝置的類型、位置、編號(hào)和工作狀態(tài)信息。車輛控制裝置支持陣列信息收集裝置數(shù)據(jù)采集，即完成同一對(duì)象采集的信息收集裝置陣列中至少具有3個(gè)采集節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)如圖12所示的數(shù)據(jù)采集算法確定采樣值。
[0038]在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)車/車輛控制裝置可以:(1)進(jìn)行初始化操作；(2)根據(jù)列車運(yùn)行狀態(tài)控制運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換；(3)根據(jù)車輛運(yùn)行狀態(tài)控制車輛上各類信息收集裝置的采樣對(duì)象、采樣類別和采樣頻率；(4)通過(guò)衛(wèi)星授時(shí)進(jìn)行時(shí)間同步；(5)通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行定位確定節(jié)點(diǎn)位置信息；(6)進(jìn)行硬件檢測(cè)；(7)接收遠(yuǎn)程命令和參數(shù)配置。該控制指令可通過(guò)信息收集裝置通信芯片以及無(wú)線電力中繼的強(qiáng)度傳遞到信息收集裝置，具體過(guò)程為:
[0039]①.機(jī)車/車輛控制裝置根據(jù)測(cè)速信息收集裝置判定列車運(yùn)行狀態(tài)；
[0040]②.由列車運(yùn)行狀態(tài)判定需要進(jìn)行采樣的信息收集裝置類型、位置和采樣頻率；[0041 ] ③.機(jī)車/車輛控制裝置發(fā)送采樣指令到信息收集裝置；
[0042]④.信息收集裝置接收到指令后，進(jìn)入相應(yīng)的采樣工作狀態(tài)；
[0043]⑤.機(jī)車/車輛控制裝置停止對(duì)不需要采樣的信息收集裝置進(jìn)行無(wú)線電力中繼，使之進(jìn)入休眠狀態(tài)。
[0044]同時(shí)，圖10所示的車輛控制裝置還可以具備冗余通信信道的無(wú)線局域網(wǎng)芯片(例如W1-Fi芯片等)以及移動(dòng)通信芯片(例如GPRS等)和衛(wèi)星導(dǎo)航芯片，可根據(jù)車輛的不同運(yùn)行情況選擇不同的數(shù)據(jù)通信信道。車輛在未加入編組的狀態(tài)下，一般不需要進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信，因此無(wú)線局域網(wǎng)芯片處于休眠狀態(tài)，僅通過(guò)衛(wèi)星短報(bào)文方式向遠(yuǎn)程報(bào)告必要的車輛狀態(tài)信息。而車輛一旦加入列車編組，則需要通過(guò)車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向機(jī)車節(jié)點(diǎn)報(bào)告車輛狀態(tài)信息，此時(shí)將通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)芯片進(jìn)行通信。各類通信信道提供了一種高可用性通信服務(wù)，當(dāng)某一信道故障時(shí)車輛控制裝置可切換到另一通信信道中，從而保證了節(jié)點(diǎn)通信服務(wù)的可靠性。
[0045]作為優(yōu)選方案，車輛控制裝置還可以提供機(jī)車節(jié)點(diǎn)的DHCP中繼服務(wù)。由于列車編組較長(zhǎng)時(shí)，后端節(jié)點(diǎn)可能無(wú)法直接連接機(jī)車節(jié)點(diǎn)，因此可以將中間節(jié)點(diǎn)作為車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的DHCP中繼代理。當(dāng)后端新加入節(jié)點(diǎn)廣播DHCP Discovery和DHCP Request報(bào)文時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)將該報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給機(jī)車節(jié)點(diǎn)，并將機(jī)車節(jié)點(diǎn)應(yīng)答的DHCP Offer和DHCP Ack報(bào)文廣播給新加入節(jié)點(diǎn)。
[0046]車輛控制裝置同樣具有如圖13所示的遠(yuǎn)程管理接口，通過(guò)在車輛控制裝置中部署嵌入式Web服務(wù)器，從而可以通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)器的CGI接口對(duì)車輛控制裝置進(jìn)行配置。為保證裝置的運(yùn)行安全，對(duì)于該接口的操作也將通過(guò)一種基于數(shù)字證書(shū)的簽名服務(wù)保證遠(yuǎn)程管理指令的完整性，同時(shí)對(duì)于裝置的操作將產(chǎn)生用于安全審計(jì)的詳細(xì)日志記錄。注:1、車輛控制裝置ID編號(hào)與車輛編號(hào)信息一致；2、操作指令中，指明控制裝置的操作類型，如配制變更、喚醒/休眠、數(shù)據(jù)采集處理命令、網(wǎng)絡(luò)配置命令、告警命令等，最多支持128種操作指令；3、數(shù)據(jù)區(qū)可包括配置參數(shù)、返回列車運(yùn)行狀態(tài)值、電源管理信息、采集數(shù)據(jù)分析結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)配置腳本等；4、MD5校驗(yàn)包括對(duì)指令數(shù)據(jù)進(jìn)行MD5校驗(yàn)，保證傳輸數(shù)據(jù)完整性。
[0047]如圖10所示的車輛控制裝置具有智能化電源管理和無(wú)線電力中繼能力，可以控制自身的工作能耗并根據(jù)采樣需求對(duì)車輛上的信息收集裝置進(jìn)行無(wú)線供電。車輛控制裝置具有大容量可充電電池，正常工作模式下待機(jī)時(shí)間不少于24小時(shí)，智能化電源管理支持系統(tǒng)休眠、喚醒功能。如圖14所示，車輛控制裝置從車輛發(fā)電裝置上獲得5V輸入電源，并通過(guò)光電轉(zhuǎn)換模塊能量轉(zhuǎn)換為低頻長(zhǎng)波紅外線或激光，并照射信息收集裝置的光伏電池板，從而向信息收集裝置進(jìn)行無(wú)線供電。
[0048]車輛控制裝置封裝在一個(gè)如圖15所示的封閉的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，具有防塵、防潮、防振和耐熱的特性，通過(guò)增大外殼表面積增強(qiáng)裝置散熱功能，同時(shí)EMC性能良好，具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力。裝置在物理布置上最接近現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可靠近應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配并支持懸掛、捆綁、嵌入、粘貼等多種安裝方式，無(wú)需進(jìn)行車輛上的額外布線。車輛控制裝置，用于采集車輛的運(yùn)行狀態(tài)信息并發(fā)送到車輛控制裝置上進(jìn)行處理。
[0049]如圖16所示的車輛信息收集裝置，具有如圖17所示的陣列信息收集裝置采集功能，信息收集裝置A、信息收集裝置B和信息收集裝置C分別為獨(dú)立信息收集裝置，可以分別測(cè)量數(shù)據(jù)，并輸出信號(hào)。地線1801從外部接入地線，電源1802從外部接入電源，信號(hào)線1803為三根接外信號(hào)線。
[0050]車輛信息收集裝置通過(guò)如圖18所示的光伏電池板接收控制裝置的電力中繼。該裝置包括光伏電池板、納米防污涂料、激光發(fā)射器、鋁合金制三角固定框體和大容量拉法電容；大容量拉法電容為信息收集裝置提供數(shù)據(jù)采集所需的電力，當(dāng)日光充足時(shí)，光伏電池板會(huì)對(duì)電容進(jìn)行充電，當(dāng)日光不充足時(shí)，通過(guò)車輛控制裝置電力中繼發(fā)射的紅外或激光照射電池板為電容充電。
[0051]綜上所述，本實(shí)用新型提供了一種鐵路貨運(yùn)列車車載網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法和具體的實(shí)施例，可以提供貨運(yùn)列車的通信基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)一步提升鐵路貨運(yùn)列車的智能化，具有很高的推廣價(jià)值。
[0052]本實(shí)用新型提供的一種貨運(yùn)列車車載網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建思路和裝置原型是對(duì)眾多實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案的方法和途徑的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵路貨運(yùn)列車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該貨運(yùn)列車由機(jī)車和掛在機(jī)車后的多個(gè)車輛組成，其特征在于:機(jī)車和車輛上均設(shè)有傳感器和網(wǎng)絡(luò)控制器，包括部署在每個(gè)機(jī)車和車輛上的傳感器和網(wǎng)絡(luò)控制器，傳感器通過(guò)近場(chǎng)無(wú)線通信方式與網(wǎng)絡(luò)控制器通信，而機(jī)車和車輛上的網(wǎng)絡(luò)控制器作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)；所述網(wǎng)絡(luò)控制器接收傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)并進(jìn)行分析和處理，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供網(wǎng)絡(luò)互連服務(wù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鐵路貨運(yùn)列車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于:所述設(shè)在機(jī)車上的網(wǎng)絡(luò)控制器具有移動(dòng)通信接入模塊和衛(wèi)星通信模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鐵路貨運(yùn)列車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于:所述機(jī)車上的網(wǎng)絡(luò)控制器作為無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)，后續(xù)車輛上的網(wǎng)絡(luò)控制器依次作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成線性拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。
【文檔編號(hào)】H04L29/08GK204231413SQ201420282290
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】沈玲玲, 李常, 劉豐, 呂從東 申請(qǐng)人:沈玲玲