一種mvb總線主控并聯(lián)冗余控制的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種MVB總線主控并聯(lián)冗余控制的方法，采用兩個(gè)完全一致的VCM模塊做為總線主控模塊，兩個(gè)VCM模塊同時(shí)連接到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，兩個(gè)VCM模塊同時(shí)對(duì)MVB總線的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視；當(dāng)MVB總線上的主控模塊故障或丟失的情況下，備用主模塊進(jìn)行冗余切換，成為總線主控并接管MVB總線。本發(fā)明具有原理簡(jiǎn)單、能夠提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性和可用性等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種MVB總線主控并聯(lián)冗余控制的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到車輛網(wǎng)絡(luò)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特指一種適用于車輛網(wǎng)絡(luò)控制的MVB總線主控并聯(lián)冗余控制的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在機(jī)車、地鐵、城軌、動(dòng)車等車型中，通過網(wǎng)絡(luò)控制車輛的運(yùn)營(yíng)已是趨勢(shì)，且網(wǎng)絡(luò)控車的需求也越來越多，要求也越來越高，網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可用性也相對(duì)要求較高。列車通信網(wǎng)絡(luò)TCN按功能結(jié)構(gòu)分為絞線式列車總線WTB (Wire Train Bus)和多功能車輛總線MVB (Multifunction Vehicle Bus)。而MVB總線主控(VCM模塊)作為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的車載邏輯主控、網(wǎng)絡(luò)總線管理者，其可靠性和可用性直接決定了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的可靠性和可用性。
[0003]MVB總線為串行總線，其通信方式采用了主從的輪詢機(jī)制，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)通信都依賴于MVB總線主的輪詢，總線主多總線的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、時(shí)序等進(jìn)行調(diào)度，由總線主對(duì)所有的通信端口進(jìn)行管理，總線主的穩(wěn)定性直接決定了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。而一般總線主除了完成對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理外，同時(shí)還負(fù)責(zé)整個(gè)車輛控制的邏輯主控，負(fù)責(zé)對(duì)車輛的牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)等的控制，所以在車輛主控上的應(yīng)用程序?qū)φ嚨目刂茊⒌疥P(guān)鍵性的作用。
[0004]因MVB是串行總線，其鏈路的穩(wěn)定性直接決定了通道的穩(wěn)定性，串行總線均有同樣的問題，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障將會(huì)影響到整個(gè)串行網(wǎng)絡(luò)。因此，上述結(jié)構(gòu)形式存在以下的不足:
(I)采用單個(gè)MVB總線主控(VCM模塊)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，當(dāng)MVB總線主控故障時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將無法進(jìn)行通信，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的控制。
[0005](2)采用了單鏈路的總線構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，如線路出現(xiàn)故障后，因是總線型的通信拓?fù)?，將?huì)影響到整個(gè)車輛的數(shù)據(jù)交付。
[0006](3) MVB總線是串行總線，一旦網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)故障后，將會(huì)影響到其他所有的設(shè)備通信，其網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可用性將大大的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種原理簡(jiǎn)單、能夠提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性和可用性的MVB總線主控并聯(lián)冗余控制的方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種MVB總線主控并聯(lián)冗余控制的方法，采用兩個(gè)完全一致的VCM模塊做為總線主控模塊，兩個(gè)VCM模塊同時(shí)連接到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，兩個(gè)VCM模塊同時(shí)對(duì)MVB總線的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視；當(dāng)MVB總線上的主控模塊故障或丟失的情況下，備用主控模塊進(jìn)行冗余切換，成為總線主控并接管MVB總線。[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):當(dāng)MVB總線上存在多個(gè)主控時(shí)，依據(jù)主控冗余切換策略確定自己是否繼續(xù)成為總線主控；所述主控冗余切換的策略為:
(1)若MVB總線中無主幀時(shí)，則配置為主的設(shè)備自動(dòng)設(shè)置為總線主控，管理MVB總線；
(2)若MVB總線中如同時(shí)存在多個(gè)主控時(shí)，則根據(jù)總線主控的設(shè)備地址大小進(jìn)行主選擇，設(shè)備地址小的為總線主，設(shè)備地址大的為備用主；
(3 )若MVB總線中已存在主幀，則自動(dòng)為總線備用主控。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):采用雙線路并聯(lián)冗余的設(shè)計(jì)，即整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有通道均采用了兩條鏈路的形式，包括信任線和冗余線，在故障時(shí)鏈路進(jìn)行冗余切換。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):在進(jìn)行鏈路冗余切換時(shí)依據(jù)以下策略進(jìn)行:
(1)當(dāng)信任線的物理鏈路斷開或線路的阻抗不匹配時(shí)，切換到冗余線上；
(2)當(dāng)信任線受到其他外部設(shè)備的干擾時(shí)，切換到冗余線上；
(3)當(dāng)信任線在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)存在大量的錯(cuò)幀時(shí)，切換到冗余線上。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):兩個(gè)互為冗余的總線主控模塊都運(yùn)行相同的控制邏輯程序，配置相同的通信端口。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由底層程序根據(jù)當(dāng)前模塊的狀態(tài)是否為總線主控或備用主控來決定應(yīng)用的邏輯運(yùn)算后的結(jié)果是否輸出，作為總線備用主模塊在監(jiān)視總線狀態(tài)的同時(shí)，接收與主控模塊相同的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行同樣的數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算；當(dāng)總線主控模塊故障時(shí)，備用主控模塊馬上切換工作模式，并根據(jù)原的運(yùn)算邏輯進(jìn)行輸出。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明采用了總線主與備用主的冗余方法，當(dāng)總線主故障時(shí)，備用主可實(shí)現(xiàn)冗余切換，保證在單個(gè)總線主設(shè)備故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)依舊可以穩(wěn)定運(yùn)行，保證了網(wǎng)絡(luò)各個(gè)部件間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0015]2、本發(fā)明采用了 MVB總線鏈路冗余的方法，當(dāng)總線上單根鏈路出現(xiàn)故障后，備用鏈路可以實(shí)現(xiàn)冗余設(shè)計(jì)，單鏈路故障后，網(wǎng)絡(luò)的通信依舊正常，能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的交互。
[0016]3、本發(fā)明采用了 MVB總線主控應(yīng)用冗余的方法，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)主控的應(yīng)用程序故障后，可由備用主進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制，因程序和輸入數(shù)據(jù)都保持一致，所以應(yīng)用程序切換后的輸出保持一致，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用控制的冗余。
[0017]4、本發(fā)明采用了總線主控并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)、鏈路采用了雙線冗余設(shè)計(jì)和系統(tǒng)應(yīng)用采用并聯(lián)控制的冗余設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的多重冗余設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性和可用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明方法應(yīng)用時(shí)的邏輯框圖。
[0019]圖2是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中的主控冗余切換策略示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明本發(fā)明方法應(yīng)用時(shí)MVB主控切換時(shí)的端口轉(zhuǎn)換原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明的MVB總線主控并聯(lián)冗余控制的方法，采用兩個(gè)完全一致的VCM模塊做為總線主控模塊，兩個(gè)模塊同時(shí)連接到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)熱冗余功能，構(gòu)造并聯(lián)冗余系統(tǒng)，即形成MVB總線主控并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)VCM模塊同時(shí)對(duì)MVB總線的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)MVB總線上的主控模塊故障或丟失的情況下，備用主模塊可以在IOms內(nèi)進(jìn)行冗余切換,成為總線主控并接管MVB總線；當(dāng)MVB總線上存在多個(gè)主控時(shí)，各個(gè)模塊間各自根據(jù)沖突競(jìng)爭(zhēng)算法確定自己是否繼續(xù)成為總線主。
[0023]如圖2所示，本實(shí)施例中，主控冗余切換的策略為:
(1)若MVB總線中無主幀時(shí)，則配置為主的設(shè)備自動(dòng)設(shè)置為總線主，管理MVB總線；
(2)若MVB總線中如同時(shí)存在多個(gè)主時(shí)，則根據(jù)總線主的設(shè)備地址大小進(jìn)行主選擇，設(shè)備地址小的為總線主，設(shè)備地址大的為備用主；
(3 )若MVB總線中已存在主幀，則自動(dòng)為總線備用主。
[0024]為保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的鏈路的可靠性，本實(shí)施例中，本發(fā)明進(jìn)一步采用了雙線路并聯(lián)冗余的設(shè)計(jì)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有通道均采用了 A線和B線兩條鏈路的形式，即信任線和冗余線，這樣即可進(jìn)行故障時(shí)冗余切換，構(gòu)造線路的并聯(lián)冗余系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，可根據(jù)以下線路狀態(tài)進(jìn)行通信鏈路的冗余切換:
(O當(dāng)信任線的物理鏈路斷開或線路的阻抗不匹配時(shí)，切換到冗余線上；
(2)當(dāng)信任線受到其他外部設(shè)備的干擾時(shí)，切換到冗余線上；
(3)當(dāng)信任線在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)存在大量的錯(cuò)幀時(shí)，切換到冗余線上。
[0025]在本實(shí)施例中，除了在總線上的采用了冗余設(shè)計(jì)外，本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用控制的并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)，即:兩個(gè)互為冗余的主控模塊都運(yùn)行相同的控制邏輯程序，配置相同的通信端口:源端口和宿端口。如圖3所示，由底層程序根據(jù)當(dāng)前模塊的狀態(tài)是否為總線主(備用主)來決定應(yīng)用的邏輯運(yùn)算后的結(jié)果是否輸出，作為總線備用主模塊在監(jiān)視總線狀態(tài)的同時(shí)，接收與主控模塊相同的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行同樣的數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算；當(dāng)總線主模塊故障時(shí)，備用主模塊可馬上切換工作模式，并根據(jù)原的運(yùn)算邏輯進(jìn)行輸出，這樣對(duì)于應(yīng)用被控設(shè)備來說無法感知故障，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的應(yīng)用串聯(lián)控制冗余系統(tǒng)。
[0026]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種MVB總線主控并聯(lián)冗余控制的方法，其特征在于，采用兩個(gè)完全一致的VCM模塊做為總線主控模塊，兩個(gè)VCM模塊同時(shí)連接到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，兩個(gè)VCM模塊同時(shí)對(duì)MVB總線的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視；當(dāng)MVB總線上的主控模塊故障或丟失的情況下，備用主控模塊進(jìn)行冗余切換，成為總線主控并接管MVB總線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MVB總線主控并聯(lián)冗余控制的方法，其特征在于，當(dāng)MVB總線上存在多個(gè)主控時(shí)，依據(jù)主控冗余切換策略確定自己是否繼續(xù)成為總線主控；所述主控冗余切換策略為: (1)若MVB總線中無主幀時(shí)，則配置為主的設(shè)備自動(dòng)設(shè)置為總線主控，管理MVB總線； (2)若MVB總線中如同時(shí)存在多個(gè)主控時(shí)，則根據(jù)總線主控的設(shè)備地址大小進(jìn)行主選擇，設(shè)備地址小的為總線主，設(shè)備地址大的為備用主； (3 )若MVB總線中已存在主幀，則自動(dòng)為總線備用主控。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MVB總線主控并聯(lián)冗余控制的方法，其特征在于，采用雙線路并聯(lián)冗余的設(shè)計(jì)，即整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有通道均采用了兩條鏈路的形式，包括信任線和冗余線，在故障時(shí)鏈路進(jìn)行冗余切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MVB總線主控并聯(lián)冗余控制的方法，其特征在于，在進(jìn)行鏈路冗余切換時(shí)依據(jù)以下策略進(jìn)行: (O當(dāng)信任線的物理鏈路斷開或線路的阻抗不匹配時(shí)，切換到冗余線上； (2)當(dāng)信任線受到其他外部設(shè)備的干擾時(shí)，切換到冗余線上； (3)當(dāng)信任線在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)存在大量的錯(cuò)幀時(shí)，切換到冗余線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的MVB總線主控并聯(lián)冗余控制的方法，其特征在于，兩個(gè)互為冗余的總線主控模塊都運(yùn)行相同的控制邏輯程序，配置相同的通信端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的MVB總線主控并聯(lián)冗余控制的方法，其特征在于，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由底層程序根據(jù)當(dāng)前模塊的狀態(tài)是否為總線主控或備用主控來決定應(yīng)用的邏輯運(yùn)算后的結(jié)果是否輸出，作為總線備用主模塊在監(jiān)視總線狀態(tài)的同時(shí)，接收與主控模塊相同的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行同樣的數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算；當(dāng)總線主控模塊故障時(shí)，備用主控模塊馬上切換工作模式，并根據(jù)原的運(yùn)算邏輯進(jìn)行輸出。
【文檔編號(hào)】H04L12/24GK103825791SQ201410059477
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】周桂法, 寧僑, 肖家博, 韓露, 劉軍, 易偉民, 鄒智榮 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司