冗餘GSM‑R通信單元的車載地震緊急處置裝置的製作方法

2023-06-08 19:05:51

本發明涉及軌道交通技術領域，尤其涉及一種冗餘GSM-R通信單元的車載地震緊急處置裝置。

背景技術：

目前車載地震緊急處置裝置(車載地震裝置)通過GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線服務技術)方式接收地震預警系統發送的地震緊急處置信息，並依據接收到的警報級別，採取相應的緊急處置措施。

目前車載地震裝置接收緊急處置信息存在的缺陷如下：

1、可靠性問題。

車載地震裝置GSM-R(Global System for Mobile Communications–Railway)通信單元通過GPRS方式接收地震緊急處置信息，並將收到的的警報信息通過CAN總線傳送給車載地震裝置其他功能單元，由此可見GSM-R通信單元是車載地震裝置與路局中心系統進行數據交互的唯一通道。目前車載地震裝置只採用單模塊方式進行地震緊急處置信息接收，如果車載裝置中GSM-R通信單元出現狀態異常，則車載地震裝置就無法接收地震緊急處置信息，從而無法正常工作。

2、問題處理方式單一。

出現了GSM-R通信單元狀態異常問題，處理方式首先是車載地震裝置主機進行重啟，如果重啟恢復不了只能申請臨時停車，先將車載地震裝置的制動環路隔離，待列車入庫後更換車載地震裝置。遇到故障的處理方式單一，缺乏靈活性。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種冗餘GSM-R通信單元的車載地震緊急處置裝置，可提高設備的可靠性，實時性和穩定性，保障列車能夠正常平穩運行。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種冗餘GSM-R通信單元的車載地震緊急處置裝置，包括：依次連接的天線、車載地震主機與車載地震終端；其中：

所述車載地震主機中包括：冗餘設置的主用、備用GSM-R通信單元、制動控制單元與電源模塊；

車載地震主機中的各單元固定周期向車載地震終端發送心跳信息，由車載地震終端實時監測到各單元工作狀態；在正常工作下，主用GSM-R通信單元負責與路局中心系統進行數據通信，備用GSM-R通信單元僅自動進行GPRS附著；當車載地震終端監測到主用GSM-R通信單元狀態異常，或者主用GSM-R通信單元與路局中心系統發生傳輸故障時，由車載地震終端指示進行主用、備用GSM-R通信單元的切換。

在正常工作下，主用GSM-R通信單元負責與路局中心系統進行數據通信包括：

首先，所述主用GSM-R通信單元獲得一個實際機車號，並且作為PDP激活的用戶名使用；然後，主用GSM-R通信單元進行GPRS註冊、PDP激活與IP位址獲取；之後，以獲取的IP位址和實際機車號並通過GPRS與路局中心系統進行數據通信。

所述當車載地震終端監測到主用GSM-R通信單元狀態異常，由車載地震終端指示進行主用、備用GSM-R通信單元的切換包括：

當車載地震終端連續N個周期沒有收到主用GSM-R通信單元的心跳信息時，則認為主用GSM-R通信單元的CAN通信故障，因而判斷主用GSM-R通信單元狀態異常；之後，由車載地震終端指示進行主用、備用GSM-R通信單元。

所述主用GSM-R通信單元與路局中心系統發生傳輸故障時，由車載地震終端指示進行主用、備用GSM-R通信單元的切換包括：

車載地震主機通過主用GSM-R通信單元每隔固定周期向路局中心系統發送列車位置狀態報告信息，路局中心收到位置報告後下發位置報告回執信息；當車載地震主機連續N個周期沒收到位置報告回執信息，則認為發生車地數據傳輸故障，此時主用GSM-R通信單元狀態為未註冊；

當車載地震終端監測到主用GSM-R通信單元未註冊時，指示主用GSM-R通信單元PDP去激活，並重新進行PDP激活；若激活成功，則向路局中心系統發送註冊指令，若收到路局中心系統反饋的註冊確認指令，則說明主用GSM-R通信單元註冊成功，主用GSM-R通信單元自愈成功；如果PDP激活失敗或者收不到註冊確認指令，則由車載地震終端指示進行主用、備用GSM-R通信單元切換。

所述由車載地震終端指示進行主用、備用GSM-R通信單元包括：

在車載地震終端協調下，備用GSM-R通信單元獲得一個虛擬機車號，備用GSM-R通信單元以虛擬機車號作為用戶號進行GPRS註冊、PDP激活和IP位址獲取的過程，獲得虛擬機車號對應的IP位址；

然後向路局中心系統發送註冊指令，當接收到路局中心系統發送的註冊確認指令，則切換成功。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，使用雙GSM-R通信單元冗餘技術，當主用GSM-R通信單元出現狀態故障時，進行主備用切換處理，當主用GSM-R通信單元出現狀態未註冊時，可以嘗試恢復，若恢復失敗再進行主備用切換處理。此種技術提高了設備的可靠性，實時性和穩定性，保障列車能夠正常平穩運行。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發明實施例提供的車載地震緊急處置裝置的無線通信部分系統框圖；

圖2為本發明實施例提供的冗餘GSM-R通信單元的車載地震緊急處置裝置的示意圖；

圖3為本發明實施例提供的主用、備用GSM-R通信單元在正常工作過程示意圖；

圖4為本發明實施例提供的GSM-R通信單元與路局中心系統的數據通信流程圖；

圖5為本發明實施例提供的主用、備用GSM-R通信單元切換過程示意圖。

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。

車載地震緊急處置裝置的無線通信部分系統框圖如圖1所示，地震預警信息由路局中心系統轉換為緊急處置信息通過GSM-R系統發送，車載地震緊急處置裝置的主用GSM-R通信單元通過GPRS方式進行車載地震緊急處置信息的接收，備用GSM-R通信單元僅保持GSM-R網絡附著狀態。當主用功能單元不能正常使用時，進行主備用切換，備用功能單元承擔接收車載地震緊急處置信息的功能。

現有車載地震裝置僅由一個GSM-R通信單元進行地震緊急處置信息的收發，雙GSM-R通信單元冗餘技術提升了設備的可靠性，當主用GSM-R通信單元發生故障時，車載地震裝置可以根據故障類型，進行相應的故障處理，及時且有效的保證了車載地震裝置的正常工作，由此避免了由於GSM-R通信單元故障而引起的不必要停車問題。

本發明實施例提供一種冗餘GSM-R通信單元的車載地震緊急處置裝置，如圖2所示，起主要包括：依次連接的天線(包括GSMR天線與GNSS天線)、車載地震主機與車載地震終端；其中：

所述車載地震主機中包括：冗餘設置的主用、備用GSM-R通信單元、制動控制單元與電源模塊；各單元、模塊之間以及單元板與操作終端之間採用標準CAN總線進行通訊。制動控制單元和制動系統通過硬線連接，實現列車的緊急制動；

車載地震主機中的各單元(本發明主要考慮主用、備用GSM-R通信單元)固定周期向車載地震終端發送心跳信息，由車載地震終端實時監測到各單元工作狀態；在正常工作下，主用GSM-R通信單元負責與路局中心系統進行數據通信，備用GSM-R通信單元僅自動進行GPRS附著；當車載地震終端監測到主用GSM-R通信單元狀態異常，或者主用GSM-R通信單元與路局中心系統發生傳輸故障時，由車載地震終端指示進行主用、備用GSM-R通信單元的切換。

如圖3所示，在正常工作下，主用GSM-R通信單元負責與路局中心系統進行數據通信，而備用GSM-R通信單元僅自動進行GPRS附著。

車載地震裝置設備開機上電後，所述主用GSM-R通信單元獲得一個實際機車號，並且作為PDP激活的用戶名使用；然後，主用GSM-R通信單元進行GPRS註冊、PDP激活與IP位址獲取；之後，以獲取的IP位址和實際機車號並通過GPRS與路局中心系統進行數據通信，數據通信流程如圖4所示。

GSM-R通信單元故障主要有兩種情況，根據不同的異常狀態執行不同的主備用切換。

1)CAN通信故障。

當車載地震終端連續N個周期(例如，5個周期)沒有收到主用GSM-R通信單元的心跳信息時，則認為主用GSM-R通信單元的CAN通信故障，因而判斷主用GSM-R通信單元狀態異常；之後，由車載地震終端指示進行主用、備用GSM-R通信單元。

2)車地數據傳輸故障。

車載地震主機通過主用GSM-R通信單元每隔固定周期向路局中心系統發送列車位置狀態報告信息，路局中心收到位置報告後下發位置報告回執信息；當車載地震主機連續N個周期沒收到位置報告回執信息，則認為發生車地數據傳輸故障，此時主用GSM-R通信單元狀態為未註冊；

當車載地震終端監測到主用GSM-R通信單元未註冊時，指示主用GSM-R通信單元PDP去激活，並重新進行PDP激活；若激活成功，則向路局中心系統發送註冊指令，若收到路局中心系統反饋的註冊確認指令，則說明向路局中心系統註冊成功，主用GSM-R通信單元自愈成功；如果PDP激活失敗或者收不到註冊確認指令，則由車載地震終端指示進行主用、備用GSM-R通信單元切換。

本發明實施例中，主用、備用GSM-R通信單元切換過程如下：

如圖5所示，在車載地震終端協調下，備用GSM-R通信單元獲得一個虛擬機車號，備用GSM-R通信單元以虛擬機車號作為用戶號進行GPRS註冊、PDP激活和IP位址獲取的過程，獲得虛擬機車號對應的IP位址；

然後向路局中心系統發送註冊指令，當接收到路局中心系統發送的註冊確認指令，則切換成功。

本領域技術人員可以理解，上述主用、備用GSM-R通信單元正常工作與故障切換需要滿足如下條件：車載地震終端可以監測到GSM-R通信單元狀態異常；車載地震終端指示GSM-R通信單元進行主備用切換；核心網：DNS和RADIUS增加相應分配IP位址功能SIM卡：具備數據通信功能。

本發明實施例的上述方案，使用雙GSM-R通信單元冗餘技術，當主用GSM-R通信單元出現狀態故障時，進行主備用切換處理，當主用GSM-R通信單元出現狀態未註冊時，可以嘗試恢復，若恢復失敗再進行主備用切換處理。此種技術提高了設備的可靠性，實時性和穩定性，保障列車能夠正常平穩運行。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。