轨道交通车辆通信系统、机箱及车地传输装置的制作方法

1.本实用新型涉及轨道交通行业车地通信技术领域，特别是一种轨道交通车辆通信系统、机箱及车地传输装置。


背景技术：

2.随着轨道交通行业信息化的不断发展，列车故障数据、状态数据等信息作为正线实时运营以及列车检修维护的数据来源，对于地面进行智能化大数据分析越来越重要。
3.目前，行业内的数据处理、数据存储与车地大数据传输功能实现方案如下：
4.1)方案一：采用数据记录单元和无线传输单元两种装置共同实现。其中数据记录单元负责列车网络控制系统数据预处理与数据存储功能，通过网络将数据发送至无线传输单元，无线传输单元负责车地无线传输功能，将列车数据通过移动通信网络通道或wlan通道上传至地面服务器，用作列车生命健康周期分析。该方案的缺点是：当数据记录单元和无线传输单元装置间网络通讯连接不稳定时，存在数据丢包或数据延时的风险。
5.2)方案二：采用数据记录单元与地面pids系统直连的方法实现。数据记录单元接入地面pids网络，借用地面pids系统搭建的车地无线传输通道实现列车数据落地。该方案的缺点是：缺少车地通讯安全策略，未对地面网络(外网)与车载网络(内网)进行有效隔离，容易影响数据安全与网络安全。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种轨道交通车辆通信系统、机箱及车地传输装置，解决车地传输数据过程中，地面网络与车载网络互相干扰的问题。
7.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种轨道交通车辆通信系统，包括主处理器板、与所述主处理器板通信的通信板卡、数据采集板卡、存储板卡；所述主处理器板、通信板卡、数据采集板卡、存储板卡均与电源板卡电连接；所述主处理器板与防火墙板卡通信。
8.本实用新型的主处理器板与防火墙板通信，防火墙板卡可以保证车地通讯安全，实现车载网络与地面网络的隔离防护，解决了数据车地传输过程中，地面网络与车载网络互相干扰的问题，保障了行车安全性与数据车地传输可靠性。
9.进一步地，所述主处理器板、存储板卡均接以太网总线和pci总线。以太网和pci总线便于实现数据的传输和交换。
10.所述主处理器板还与phm板卡通信；所述phm板卡与所述电源板卡电连接；所述phm板卡接所述以太网总线和pci总线。phm板卡可以对数据采集板卡采集的数据进行故障诊断和预警。
11.所述通信板卡接所述以太网总线。
12.所述数据采集板卡包括mvb板卡和以太网交换板卡；所述mvb板卡接入所述以太网
总线和pci总线；所述以太网交换板卡接所述以太网总线。
13.本实用新型还提供了一种轨道交通车辆通信机箱，包括箱体；所述箱体内设置有上述轨道交通车辆通信系统。将通信系统设置于机箱内，便于安装和拆卸，使用方便。
14.所述箱体上设置有至少一个以太网接口、至少一个usb接口、通信接口和电源接口。便于机箱内部各单板(即各板卡)实现以太网数据交换及以太网扩展，同时便于外部数据接入机箱。
15.箱体内部沿长度方向分隔为多个安装区；主处理器板、通信板卡、数据采集板卡、存储板卡、phm板卡、电源板卡各设置于对应安装区内。机箱内部结构规整，便于安装和拆卸相关板卡。
16.本实用新型还提供了一种车地传输装置，包括上述轨道交通车辆通信系统；所述通信板卡、防火墙板卡均与地面服务器通信。本实用新型的车地传输装置可实现数据预处理、数据存储与车地大数据传输功能，可提高网络一致性与数据实时性，使检修维护操作更便捷；利用防火墙功能保障列车数据安全，有效避免了网络风暴，让数据准确及时落地。
17.本实用新型车地传输装置中，通信板卡、防火墙板卡均通过无线通信模块与地面服务器通信。
18.与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：
19.1、本实用新型增加了防火墙板卡，解决了数据车地传输过程中，地面网络与车载网络互相干扰的问题，保障了行车安全性与数据车地传输可靠性；
20.2、本实用新型将数据存储与车地传输功能集成为一个装置，减少了数据转发次数，降低了数据丢包与网络延时的风险，有效提升了网络一致性；
21.3、本实用新型将车地传输设备集成在本车地大数据传输装置(机箱)中，仅通过一个以太网端口即可下载维护数据，检修操作更加便捷简单。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例1通信系统拓扑结构图；
23.图2为本实用新型实施例2机箱结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例3车地传输装置数据传输示意图。
具体实施方式
25.本实用新型实施例的装置符合以下三个标准：《gb/t 25119铁路应用—铁路机车车辆电子装置》、《gb/t 37993信息安全技术工业控制系统专用防火墙技术要求》、《q/crcc j 31轨道车辆网络防火墙产品技术要求和测试评价方法》。
26.如图1，本实用新型实施例1的轨道交通车辆通信系统通过相应功能板卡分别独立实现相关功能，配置的板卡如下：
27.1)主处理器板卡(pu300)获取列车各子系统实时状态数据及故障数据，并对收集的数据进行实时数据融合、清洗和特征提取处理。
28.2)mvb板卡(mb300)具有pci总线主设备通信的能力，为装置扩展一路mvb通信接口，用于接入列车mvb网络。
29.3)phm板卡(dr302)运行phm健康管理算法对数据进行针对性处理，进行专业化的
故障诊断和预警。
30.4)移动通信板卡(wl300)支持全网通通信制式，并且能够借助其它通信系统的wlan通道实现数据车地无线传输功能。
31.5)以太网交换板卡(cn300)为本通信系统提供以太网交换接口，供机箱内部各单板以太网数据交换，及前面板以太网扩展。
32.6)安全防火墙板卡(sa300)提供车地通讯安全策略，实现车载网络与地面网络的隔离防护，保护网络内资产安全。
33.7)大容量存储板卡(dr303)采用可拆卸固态硬盘，用于存储基于以太网数据离线文件和实时报文数据。
34.8)电源板卡(pw300)为整个机箱供电，将输入的dc110v经隔离变换后转为dc5v、dc3.3v供机箱内部供电。
35.从图1可见，主处理器板、mvb板卡、安全防火墙板卡、大容量存储板卡均接入eth以太网总线和pci总线。以太网交换板卡、移动通信板卡均接eth以太网总线；电源板卡为主处理器板、mvb板卡、安全防火墙板卡、大容量存储板卡、以太网交换板卡、移动通信板卡提供电源，电源板卡外接dc110v电源。
36.如图2，本实用新型实施例2机箱包括箱体，箱体内设置有实施例1的通信系统。箱体内部沿长度方向分隔为多个并排的安装区，其中安装区的尺寸可以根据实际使用需要设置。其中主处理器板1、mvb板卡2、phm板卡3、移动通信板卡5、以太网交换板卡6、安全防火墙板卡7、大容量存储板卡8、电源板卡9各设置于对应安装区内。phm板卡3与移动通信板卡5之间可以预留第一空白安装区4，大容量存储板卡8与电源板卡9之间可以预留多个第二空白安装区10。机箱内部结构规整，安装、拆卸相应板卡非常方便。
37.本实施例中，机箱尺寸如下：长度为482.6mm，高度为132.55mm，深度不超过250mm(便于板卡的安装和拆卸)。
38.为便于外部数据接入，箱体上设置有3个以太网接口(eth)(也可以只设置一个以太网接口)、2个usb接口、通信接口(wlan)和电源接口(接入dc110v电源)。
39.本实用新型实施例3提供了一种车地传输装置，将防火墙、数据处理、数据存储、车地大数据传输功能分别以板卡的形式集成在车地大数据传输装置中。本实施例车地传输装置的mvb板卡和以太网板卡分别接入列车的mvb网络与以太网，采集列车各子系统实时状态数据及故障数据。列车各子系统数据汇集至本装置的主处理器板卡，经过主处理器板卡对数据进行实时数据融合、清洗和特征提取处理。由phm板卡运行健康管理算法，进行故障诊断和预警，并将数据存储在大容量存储板卡中。通过移动通信板卡将车载数据从列车无线传输至地面服务器。
40.安全防火墙板卡、移动通信板卡可以通过天线或其余第三方设备(无线通信模块，例如2g/3g/4g/5g/wlan等)与地面服务器通信。
41.在数据车地无线传输过程中，防火墙板卡对车载网络与地面网络起到隔离作用，保障数据与网络安全。