多功能車輛總線mvb網(wǎng)絡系統(tǒng)冗余設計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及符合TCN(TrainCommunicat1n Network)標準的MVB(Multifunct1nVehicle Bus)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，具體的講，涉及一種多功能車輛總線MVB網(wǎng)絡系統(tǒng)冗余設計方法；本發(fā)明對提高MVB通信網(wǎng)絡可靠性具有重要的意義，可廣泛應用于鐵路機車、動車組、地鐵列車及城市軌道交通車輛等實時性要求較高的工業(yè)控制領域。
【背景技術】
[0002]隨著列車高速化、自動化的發(fā)展，越來越多的列車采用了列車通信網(wǎng)絡TCN，列車通信網(wǎng)絡是集現(xiàn)代列車控制、狀態(tài)檢測、故障診斷及旅客服務等信息傳輸為一體的高性能綜合控制系統(tǒng)，多功能車輛總線MVB是該系統(tǒng)的重要組成部分；MVB總線是用于在列車上設備之間傳送和交換數(shù)據(jù)的標準通信介質，MVB總線最多支持4095個設備，由一個中心總線管理器控制，簡單的傳感器和智能站共存在于同一條總線上。
[0003]通常MVB網(wǎng)絡系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣，如何提高網(wǎng)絡的可靠性一直是學術界研究的熱點，而采用冗余設計方法來提高MVB網(wǎng)絡系統(tǒng)的可靠性是目前最常用的方法，一定程度地提高了 MVB網(wǎng)絡系統(tǒng)的可靠性；但現(xiàn)有方法都只針對物理介質層面進行冗余，且只應用于總線型網(wǎng)絡，缺乏通用性；因此，本發(fā)明采用二模熱冗余方法進行MVB網(wǎng)絡系統(tǒng)環(huán)型冗余設計，并提出一種相應的MVB故障檢測協(xié)議FDPM (Fault Detect1n Protocol for MVB),以提高MVB冗余網(wǎng)絡系統(tǒng)的可靠性及通用性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決MVB通信網(wǎng)絡存在的上述問題，本發(fā)明的目的是研究一種多功能車輛總線MVB網(wǎng)絡系統(tǒng)冗余設計方法，可廣泛應用于鐵路機車、動車組、地鐵列車及城市軌道交通車輛等實時性要求較高的MVB網(wǎng)絡通信系統(tǒng)中，提高MVB通信網(wǎng)絡的可靠性。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術解決方案:一種多功能車輛總線MVB網(wǎng)絡系統(tǒng)冗余設計方法，包括MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡和MVB故障檢測協(xié)議FDPM ;所述MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡包括MVB總線主設備管理節(jié)點MDMN (Master Device Management Node)、從設備節(jié)點SN (Slave Node)和連接相鄰節(jié)點之間的MVB總線Line_A和MVB總線Line_B，所述的MVB總線主設備管理節(jié)點和從設備節(jié)點依次通過MVB總線Line_A和MVB總線Line_B雙線冗余串聯(lián)形成MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡；所述FDPM為MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡中的一種故障檢測協(xié)議，主要對MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡進行線路故障檢測，其特征在于MVB總線主設備管理節(jié)點和從設備節(jié)點依次通過鏈路串聯(lián)，形成一個MVB故障檢測協(xié)議FDPM環(huán)網(wǎng)；在MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，F(xiàn)DPM能實時可靠地進行總線替換。
[0006]所述MVB總線主設備管理節(jié)點和各從設備節(jié)點內(nèi)部設有MVB數(shù)據(jù)收發(fā)模塊及數(shù)據(jù)處理模塊。
[0007]所述冗余MVB環(huán)型網(wǎng)絡中的各從設備節(jié)點結構相同。
[0008]MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡正常工作時，根據(jù)MVB故障檢測協(xié)議FDPM進行MVB環(huán)型網(wǎng)絡故障檢測，具體的步驟是:
a.MVB總線主設備管理節(jié)點通過發(fā)送器端口周期性的向MVB環(huán)型網(wǎng)絡發(fā)送檢測幀；
b.MVB總線主設備管理節(jié)點通過接收器端口接收故障檢測幀，MVB總線主設備管理節(jié)點判斷是否接收到故障檢測幀，并把判斷數(shù)據(jù)幀發(fā)送到MVB冗余控制模塊；
c.MVB冗余控制模塊對數(shù)據(jù)幀進行分析處理，由于MVB總線主設備管理節(jié)點接收到故障檢測幀，MVB冗余控制模塊不進行MVB總線冗余替換，此時MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡處于正常工作狀態(tài)。
[0009]MVB總線Line_A出現(xiàn)故障時，故障診斷和處理方法的步驟是:
a.MVB總線主設備管理節(jié)點接收器端口無法接收到檢測幀，MVB總線主設備管理節(jié)點發(fā)出故障中斷數(shù)據(jù)；
b.冗余控制模塊對中斷數(shù)據(jù)進行處理并發(fā)出冗余替換指令；
c.MVB總線Line_A實時替換到MVB總線Line_B，恢復MVB網(wǎng)絡故障。
[0010]與現(xiàn)有冗余技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
a.本發(fā)明采用采用二模熱冗余方法進行MVB網(wǎng)絡系統(tǒng)環(huán)型冗余設計，并提出一種相應的MVB故障檢測協(xié)議FDPM，以提高MVB冗余網(wǎng)絡系統(tǒng)的可靠性及通用性，避免了現(xiàn)有冗余技術中只針對物理介質層面及總線型網(wǎng)絡進行冗余的方法存在的不足，對目前軌道車輛MVB通信網(wǎng)絡具有重要意義；
b.本發(fā)明涉及符合TCN標準的MVB網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的一種多功能車輛總線MVB網(wǎng)絡系統(tǒng)冗余設計方法，應用于軌道車輛MVB網(wǎng)絡通信系統(tǒng)中，解決了惡劣環(huán)境下MVB網(wǎng)絡系統(tǒng)的可靠性問題，具有可靠性高、實時性強、冗余和容錯性能良好的特點，在鐵路機車、動車組、地鐵列車及城市軌道交通車輛及相關領域具有廣泛的應用前景。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明的MVB故障檢測協(xié)議FDPM工作流程示意圖。
[0013]圖3為從設備節(jié)點5和從設備節(jié)點7之間產(chǎn)生斷點情況下的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步的詳細說明，實施例實施前提為本發(fā)明技術方案，給出了具體的操作過程和實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0015]如圖1所示，本實施例包括MVB總線主設備管理節(jié)點1、從設備節(jié)點2、從設備節(jié)點3、從設備節(jié)點4、從設備節(jié)點5、從設備節(jié)點6、從設備節(jié)點7、從設備節(jié)點8、從設備節(jié)點9、MVB 總線 Line_A、MVB 總線 Line_B。
[0016]MVB總線主設備管理節(jié)點I和各從設備節(jié)點內(nèi)部設有MVB數(shù)據(jù)收發(fā)模塊及數(shù)據(jù)處理模塊；MVB總線主設備管理節(jié)點I和8個從設備節(jié)點依次通過MVB總線Line_A和MVB總線Line_B雙線冗余串聯(lián);MVB總線主設備管理節(jié)點I位于整個MVB環(huán)型網(wǎng)絡的首末端，即整個MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡起始于MVB總線主設備管理節(jié)點1，終止于MVB總線主設備管理節(jié)點I ;MVB總線主設備管理節(jié)點I通過MVB總線Line_A和MVB總線Line_B與從設備節(jié)點2進行雙線冗余連接，從設備節(jié)點2通過MVB總線Line_A和MVB總線Line_B與從設備節(jié)點3進行雙線冗余連接，從設備節(jié)點3通過MVB總線Line_A和MVB總線Line_B與從設備節(jié)點4進行雙線冗余連接，從設備節(jié)點4通過MVB總線Line_A和MVB總線Line_B與從設備節(jié)點5進行雙線冗余連接，從設備節(jié)點5通過MVB總線Line_A和MVB總線Line_B與從設備節(jié)點6進行雙線冗余連接，從設備節(jié)點6通過MVB總線Line_A和MVB總線Line_B與從設備節(jié)點7進行雙線冗余連接，從設備節(jié)點7通過MVB總線Line_A和MVB總線Line_B與從設備節(jié)點8進行雙線冗余連接，從設備節(jié)點8通過MVB總線Line_A和MVB總線Line_B與從設備節(jié)點9進行雙線冗余連接，從設備節(jié)點9通過MVB總線Line_A和MVB總線Line_B與MVB總線主設備管理節(jié)點I進行雙線冗余連接，從而形成一個MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡；MVB總線主設備管理節(jié)點I可以在總線上主動發(fā)起通信的能力，又稱“命令者”;各從設備節(jié)點掛接在總線上，對總線信息進行接收查詢，又稱“響應者”。
[0017]如圖2所示，為故障檢測協(xié)議在MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡下的工作原理示意圖，具體工作方式如下:
MVB網(wǎng)絡上電初始狀態(tài)001，完成MVB總線主設備管理節(jié)點、各從設備節(jié)點的初始化，其中包括周期掃描表內(nèi)容的設定；
MVB總線主設備管理節(jié)點工作狀態(tài)002，上電初始狀態(tài)完成后，進入MVB總線主設備管理節(jié)點工作狀態(tài)(MVB網(wǎng)絡狀態(tài)轉化006)，MVB總線主設備管理節(jié)點通過發(fā)送器端口周期性向MVB網(wǎng)絡發(fā)送故障檢測幀；當MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡處于正常工作狀態(tài)時，MVB總線主設備管理節(jié)點通過自身接收器端口接收上一節(jié)點通過MVB總線Line_A傳送的故障檢測幀；當MVB冗余環(huán)型網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，從設備節(jié)點通過自身接收器端口接收上一節(jié)點通過MVB總線