一种轨道交通的网络拓扑结构

摘要

本发明提供了一种轨道交通的网络拓扑结构，适用于任意两个牵引变电所之间的n个轨旁开关站的通信网络，所述网络拓扑结构包括：牵引控制系统，所述牵引控制系统包括第一牵引主控制器和执行控制器1～2n，所述第一牵引主控制器通过第一以太环网和第二以太环网分别与执行控制器1～n和执行控制器n+1～2n通信连接；以及继电保护系统，所述继电保护系统包括继电主控制器和硬件电路的逻辑保护控制器1～n，所述继电主控制器分别通过所述第一以太环网和所述第二以太环网与所述逻辑保护控制器1～n通信连接。

权利要求

1.一种轨道交通的网络拓扑结构，适用于任意两个牵引变电所之间的n个轨旁开关站的通信网络，所述网络拓扑结构包括：

牵引控制系统，所述牵引控制系统包括第一牵引主控制器和执行控制器1～2n，所述第一牵引主控制器通过第一以太环网和第二以太环网分别与执行控制器1～n和执行控制器n+1～2n通信连接；以及继电保护系统，所述继电保护系统包括继电主控制器和硬件电路的逻辑保护控制器1～n，所述继电主控制器分别通过所述第一以太环网和所述第二以太环网与所述逻辑保护控制器1～n通信连接；其中，响应于所述第一以太环网和所述第二以太环网处于非完全故障状态，所述第一牵引主控制器通过所述第一以太环网与所述执行控制器1～n进行所述轨道交通的供电控制，所述继电主控制器通过所述第二以太环网与所述逻辑保护控制器1～n进行所述硬件电路的控制逻辑的保护，以及响应于所述第一以太环网处于完全故障状态且所述第二以太环网处于非完全故障状态，所述第一牵引主控制器通过所述第二以太环网与所述执行控制器n+1～2n进行所述轨道交通的供电控制。

2.如权利要求1所述的网络拓扑结构，其特征在于，响应于所述第二以太环网处于完全故障状态且所述第一以太环网处于非完全故障状态，所述继电主控制器通过所述第一以太环网与所述逻辑保护控制器1～n进行所述硬件电路的状态检测和短路保护。

3.如权利要求1或2所述的网络拓扑结构，其特征在于，所述第一以太环网包括环网交换机1～n+2，所述环网交换机1～n+2中的每台环网交换机的两个端口分别与两台不同的环网交换机的端口连接以形成所述第一以太环网，所述第一牵引主控制器、所述执行控制器1～n以及所述继电主控制器分别挂载在所述环网交换机1～n+2上，所述逻辑保护控制器1～n分别依次与所述执行控制器1～n挂载在同一环网交换机上；以及所述第二以太环网包括环网交换机n+3～2n+4，所述环网交换机n+3～2n+4中的每台环网交换机的两个端口分别与两台不同的环网交换机的端口连接以形成所述第二以太环网，所述第一牵引主控制器、所述执行控制器n+1～2n以及所述继电主控制器分别挂载在所述环网交换机n+3～2n+4上，所述逻辑保护控制器1～n分别依次与所述执行控制器n+1～2n挂载在同一环网交换机上。

4.如权利要求3所述的网络拓扑结构，其特征在于，所述环网交换机1～n+2间隔地连接，所述环网交换机n+3～2n+4间隔地连接。

5.如权利要求3所述的网络拓扑结构，其特征在于，响应于所述第一牵引主控制器无法接收到所述执行控制器1～n中的任一执行控制器的生命信号，判断所述第一以太环网处于完全故障状态，否则，判断所述第一以太环网处于非完全故障状态；以及响应于所述继电主控制器无法接收到所述逻辑保护控制器1～n中的任一一逻辑保护控制器的生命信号，判断所述第二以太环网处于完全故障状态，否则，判断所述第二以太环网处于非完全故障状态。

6.如权利要求1或2所述的网络拓扑结构，其特征在于，所述牵引控制系统还包括第二牵引主控制器，所述第二牵引主控制器通过所述第一以太环网和所述第二以太环网分别与执行控制器1～n和执行控制器n+1～2n通信连接，所述第二牵引主控制器与所述第一牵引主控制器相互冗余。

7.如权利要求6所述的网络拓扑结构，其特征在于，响应于所述第一牵引主控制器故障且所述第一以太环网和所述第二以太环网处于非完全故障状态，所述第二牵引主控制器通过所述第一以太环网与所述执行控制器1～n进行所述轨道交通的供电控制；以及响应于所述第一牵引主控制器故障、所述第一以太环网处于完全故障状态且所述第二以太环网处于非完全故障状态，所述第二牵引主控制器通过所述第二以太环网与所述执行控制器n+1～2n进行所述轨道交通的供电控制。

8.如权利要求6所述的网络拓扑结构，其特征在于，所述第一以太环网包括环网交换机

1～n+3，所述环网交换机1～n+3中的每台环网交换机的两个端口分别与两台不同的环网交换机的端口连接以形成所述第一以太环网，所述第一牵引主控制器、所述执行控制器1～n、所述第二牵引主控制器以及所述继电主控制器分别挂载在所述环网交换机1～n+3上，所述逻辑保护控制器1～n分别依次与所述执行控制器1～n挂载在同一环网交换机上；以及所述第二以太环网包括环网交换机n+4～2n+6，所述环网交换机n+4～2n+6中的每台环网交换机的两个端口分别与两台不同的环网交换机的端口连接以形成所述第二以太环网，所述继电主控制器、所述第二牵引主控制器、所述执行控制器n+1～2n以及所述第一牵引主控制器分别挂载在所述环网交换机n+4～2n+6上，所述逻辑保护控制器1～n分别依次与所述执行控制器n+1～2n挂载在同一环网交换机上。

9.如权利要求8所述的网络拓扑结构，其特征在于，所述环网交换机1～n+3间隔地连接，所述环网交换机n+4～2n+6间隔地连接。

10.如权利要求8所述的网络拓扑结构，其特征在于，响应于处于工作状态的所述第一牵引主控制器或所述第二牵引主控制器无法接收到所述执行控制器1～n中的任意一执行控制器的生命信号，判断所述第一以太环网处于完全故障状态，否则，判断所述第一以太环网处于非完全故障状态；以及响应于所述继电主控制器无法接收到所述逻辑保护控制器1～n中的任一一逻辑保护控制器的生命信号，判断所述第二以太环网处于完全故障状态，否则，判断所述第二以太环网处于非完全故障状态。

说明书

一种轨道交通的网络拓扑结构

技术领域

[0001] 本发明涉及轨道交通控制领域，尤其涉及一种轨道交通的网络拓扑结构。

背景技术

[0002] 与传统轮轨车辆不同，直线电机驱动的列车，其牵引驱动系统不是安装在车辆上，而是靠给铺设在轨道上的直线电机的长定子段三相绕组电缆供电，产生悬浮磁场和推动力，牵引轨道列车沿着轨道行进。现有技术将一条运行轨道从其起点至终点设置多个牵引变电所，每两个牵引变电所之间设置多个轨旁开关站，通过控制轨旁开关站的开通和关断来实现给车辆所处的当前定子段供电以实现定子段的分段供电。

[0003] 为实现对每一轨旁开关站的高效控制，为每一轨旁开关站设置一执行控制器，为每两个牵引变电所之间的所有执行控制器设置一主控制器以组成一套牵引控制系统。

[0004] 为提高牵引驱动系统的可靠性，还可根据需要为每一执行控制器设置一冗余控制器，为主控制器设置一冗余控制器，以构成另一套牵引控制系统。

[0005] 为实现上述多套牵引控制系统内部及相互之间的通信，一般采用总线型网络拓扑结构来作为牵引控制网络结构。如图1所示，采用两组总线进行冗余设置，在实线表示的总线型网络拓扑中，主控系统作为牵引控制网络的主站，热备系统作为其从站，各个轨旁开关站的其中一执行控制器作为从站；在虚线标示的总线型网络拓扑中，热备系统作为牵引控制网络的主站，主控系统作为其从站，各个轨旁开关站的另一执行控制器作为从站。

[0006] 另外，为实现每一轨旁开关站的状态监测和短路保护等辅助功能，一般为每一轨旁开关站设置一逻辑保护控制器。与之对应的，还需为每两个牵引变电所之间的所有逻辑保护控制器设置一主控制器以组成继电保护系统。为实现继电保护系统内的继电控制，还需设置与牵引控制网络相似的继电控制网络来进行继电控制。

[0007] 因而，现有的总线型牵引控制网络及继电控制网络需要3～4套总线型网络拓扑，设备繁多。同时，总线型网络拓扑中的任意一处的网络出现故障，则需切换至冗余的总线型网络拓扑，故障可承受度较小。

[0008] 为解决上述问题，本发明旨在提出一种基于工业以太网络的网络拓扑结构来实现牵引控制网络和继电控制网络。

发明内容

[0009] 以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

[0010] 根据本发明的一方面，提供了一种轨道交通的网络拓扑结构，适用于任意两个牵引变电所之间的n个轨旁开关站的通信网络，所述网络拓扑结构包括：牵引控制系统，所述牵引控制系统包括第一牵引主控制器和执行控制器1～2n，所述第一牵引主控制器通过第一以太环网和第二以太环网分别与执行控制器 1～n和执行控制器n+1～2n通信连接；以及继电保护系统，所述继电保护系统包括继电主控制器和硬件电路的逻辑保护控制器1～n，所述继电主控制器分别通过所述第一以太环网和所述第二以太环网与所述逻辑保护控制器1～n通信连接；其中，响应于所述第一以太环网和所述第二以太环网处于非完全故障状态，所述第一牵引主控制器通过所述第一以太环网与所述执行控制器1～n进行所述轨道交通的供电控制，所述继电主控制器通过所述第二以太环网与所述逻辑保护控制器1～n进行所述硬件电路的控制逻辑的保护，以及响应于所述第一以太环网处于完全故障状态且所述第二以太环网处于非完全故障状态，所述第一牵引主控制器通过所述第二以太环网与所述执行控制器n+1～2n进行所述轨道交通的供电控制。

[0011] 进一步地，响应于所述第二以太环网处于完全故障状态且所述第一以太环网处于非完全故障状态，所述继电主控制器通过所述第一以太环网与所述逻辑保护控制器1～n进行所述硬件电路的状态检测和短路保护。

[0012] 进一步地，所述第一以太环网包括环网交换机1～n+2，所述环网交换机 1～n+2中的每台环网交换机的两个端口分别与两台不同的环网交换机的端口连接以形成所述第一以太环网，所述第一牵引主控制器、所述执行控制器1～n以及所述继电主控制器分别挂载在所述环网交换机1～n+2上，所述逻辑保护控制器1～n分别依次与所述执行控制器1～n挂载在同一环网交换机上；以及所述第二以太环网包括环网交换机n+3～2n+4，所述环网交换机n+3～2n+4中的每台环网交换机的两个端口分别与两台不同的环网交换机的端口连接以形成所述第二以太环网，所述第一牵引主控制器、所述执行控制器n+1～2n以及所述继电主控制器分别挂载在所述环网交换机n+3～2n+4上，所述逻辑保护控制器1～n 分别依次与所述执行控制器n+1～2n挂载在同一环网交换机上。

[0013] 进一步地，所述环网交换机1～n+2间隔地连接，所述环网交换机n+3～2n+4 间隔地连接。

[0014] 进一步地，响应于所述第一牵引主控制器无法接收到所述执行控制器1～n 中的任一执行控制器的生命信号，判断所述第一以太环网处于完全故障状态，否则，判断所述第一以太环网处于非完全故障状态；以及响应于所述继电主控制器无法接收到所述逻辑保护控制器1～n中的任一一逻辑保护控制器的生命信号，判断所述第二以太环网处于完全故障状态，否则，判断所述第二以太环网处于非完全故障状态。

[0015] 进一步地，所述牵引控制系统还包括第二牵引主控制器，所述第二牵引主控制器通过所述第一以太环网和所述第二以太环网分别与执行控制器1～n和执行控制器n+1～2n通信连接，所述第二牵引主控制器与所述第一牵引主控制器相互冗余。

[0016] 进一步地，响应于所述第一牵引主控制器故障且所述第一以太环网和所述第二以太环网处于非完全故障状态，所述第二牵引主控制器通过所述第一以太环网与所述执行控制器1～n进行所述轨道交通的供电控制；以及响应于所述第一牵引主控制器故障、所述第一以太环网处于完全故障状态且所述第二以太环网处于非完全故障状态，所述第二牵引主控制器通过所述第二以太环网与所述执行控制器n+1～2n进行所述轨道交通的供电控制。

[0017] 进一步地，所述第一以太环网包括环网交换机1～n+3，所述环网交换机 1～n+3中的每台环网交换机的两个端口分别与两台不同的环网交换机的端口连接以形成所述第一以太环网，所述第一牵引主控制器、所述执行控制器1～n、所述第二牵引主控制器以及所述继电主控制器分别挂载在所述环网交换机 1～n+3上，所述逻辑保护控制器1～n分别依次与所述执行控制器1～n挂载在同一环网交换机上；以及所述第二以太环网包括环网交换机n+4～2n+6，所述环网交换机n+4～2n+6中的每台环网交换机的两个端口分别与两台不同的环网交换机的端口连接以形成所述第二以太环网，所述继电主控制器、所述第二牵引主控制器、所述执行控制器n+1～2n以及所述第一牵引主控制器分别挂载在所述环网交换机n+4～2n+6上，所述逻辑保护控制器1～n分别依次与所述执行控制器n+1～2n挂载在同一环网交换机上。

[0018] 进一步地，所述环网交换机1～n+3间隔地连接，所述环网交换机n+4～2n+6 间隔地连接。

[0019] 进一步地，响应于处于工作状态的所述第一牵引主控制器或所述第二牵引主控制器无法接收到所述执行控制器1～n中的任意一执行控制器的生命信号，判断所述第一以太环网处于完全故障状态，否则，判断所述第一以太环网处于非完全故障状态；以及响应于所述继电主控制器无法接收到所述逻辑保护控制器1～n中的任意一逻辑保护控制器的生命信号，判断所述第二以太环网处于完全故障状态，否则，判断所述第二以太环网处于非完全故障状态。

[0020] 本发明通过采用双以太环网技术来替代总线型网络，可在简化系统结构的前提下，大大提高系统的冗余程度；本发明将牵引控制系统和继电保护系统两个系统的组网进行融合使得每个轨旁开关站可减少两台光电交换机，大大降低了系统的设备费用。

附图说明

[0021] 在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，更能够更好地理解本发明的上述特征和优点。

[0022] 图1是根据现有技术中的继电控制网络拓扑结构绘示的总线型牵引控制网络拓扑结构示意图；

[0023] 图2是根据本发明的一个方面绘示的一实施例中的基于以太环网的网络拓扑结构示意图；

[0024] 图3是根据本发明的一个方面绘示的另一实施例中的基于以太环网的网络拓扑结构示意图；

[0025] 图4是根据本发明的一个方面绘示的又一实施例中的基于以太环网的网络拓扑结构示意图；

[0026] 图5是根据本发明的一个方面绘示的再一实施例中的基于以太环网的网络拓扑结构示意图。

具体实施方式

[0027] 给出以下描述以使得本领域技术人员能够实施和使用本发明并将其结合到具体应用背景中。各种变型、以及在不同应用中的各种使用对于本领域技术人员将是容易显见的，并且本文定义的一般性原理可适用于较宽范围的实施例。由此，本发明并不限于本文中给出的实施例，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征相一致的最广义的范围。

[0028] 在以下详细描述中，阐述了许多特定细节以提供对本发明的更透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的实践可不必局限于这些具体细节。换言之，公知的结构和器件以框图形式示出而没有详细显示，以避免模糊本发明。

[0029] 请读者注意与本说明书同时提交的且对公众查阅本说明书开放的所有文件及文献，且所有这样的文件及文献的内容以参考方式并入本文。除非另有直接说明，否则本说明书(包含任何所附权利要求、摘要和附图)中所揭示的所有特征皆可由用于达到相同、等效或类似目的的可替代特征来替换。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每一个特征仅是一组等效或类似特征的一个示例。

[0030] 注意，在使用到的情况下，标志左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0031] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0032] 注意，在使用到的情况下，进一步地、较优地、更进一步地和更优地是在前述实施例基础上进行另一实施例阐述的简单起头，该进一步地、较优地、更进一步地或更优地后带的内容与前述实施例的结合作为另一实施例的完整构成。在同一实施例后带的若干个进一步地、较优地、更进一步地或更优地设置之间可任意组合的组成又一实施例。

[0033] 以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

[0034] 根据本发明的一个方面，提供一种轨道交通的网络拓扑结构。主要适用于任意两个牵引变电所之间的n(n≥2)个轨旁开关站的通信网络，包括两个牵引变电所之间的n个轨旁开关站的牵引控制和继电保护。

[0035] 在一实施例中，如图2所示，网络拓扑结构包括第一以太环网(实线表示) 和第二以太环网(虚线表示)。当第一以太环网和第二以太环网处于非完全故障状态时，牵引控制系统优先使用第一以太环网，在第二以太环网上保持静默；继电保护系统则优先使用第二以太环网，在第一以太环网上保持静默。

[0036] 以太网是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。

[0037] 以太环网是由一组IEEE 802.1兼容的以太网节点组成的环形拓扑，每个节点通过基于802.3媒体访问控制(MAC)的环端口与其他两个节点相连，而以太网MAC可以由其他服务层技术(如SDHVC、MPLS的以太网伪线等)承载，所有节点间能够直接或者间接通信。

[0038] 从实现形式而言，本发明可采用交换式以太网。交换式以太网是广泛应用的以太网，可运行在100、1000和10000Mbps的高速率，分别以快速以太网、千兆以太网和万兆以太网的形式呈现。

[0039] 从应用场景而言，本发明可采用工业以太网技术。工业以太网技术源自于以太网技术，但工业以太网技术进行了适应性方面的调整，同时结合工业生产安全性和稳定性方面的需求，增加了相应的控制应用功能，提出了符合特定工业应用场所需求的相应的解决方案。工业以太网技术在实际应用中，能够满足工业生产高效性、稳定性、实时性、经济性、智能性、扩展性等多方面的需求，可以真正延伸到实际企业生产过程中现场设备的控制层面，并结合其技术应用的特点，给予实际企业工业生产过程的全方位控制和管理，是一种非常重要的技术手段。

[0040] 其中，牵引控制系统用于实现两个牵引变电所之间的n个轨旁开关站的分段供电，包括电机和变流器等设备的通信管理、供电策略的确定以及供电指令的产生。继电控制系统则是用于实现两个牵引变电所之间的n个轨旁开关站的状态监测和短路保护等功能。

[0041] 在图2所示的网络拓扑结构中，牵引控制系统包括第一牵引主控制器和执行控制器1～2n。执行控制器基于其连接的网络的不同被分为执行控制器1～n 即P11～P1n和执行控制器1+1～2n即P21～P2n。该第一牵引主控制器通过第一以太环网和第二以太环网分别与执行控制器P11～P1n和执行控制器P21～P2n通信连接，用于通过第一以太环网向执行控制器P11～P1n发送控制指令或通过第二以太环网向执行控制器P21～P2n发送控制指令。

[0042] 继电保护系统包括继电主控制器和硬件电路的逻辑保护控制器1～n即 C1～Cn。继电主控制器分别通过第一以太环网和第二以太环网与逻辑保护控制器C1～Cn通信连接，用于通过第一以太环网或第二以太环网来实现对轨旁开关站的硬件电路的控制逻辑的保护，具体可通过对硬件电路的状态进行监测来判断硬件电路的控制逻辑的安全与否，并在出现控制逻辑故障或不安全时采取短路或隔离等保护动作。

[0043] 可以理解，第一以太环网和第二以太环网互为冗余。响应于第一以太环网和第二以太环网处于非完全故障状态，牵引控制器通过第一以太环网来实现牵引控制，即第一牵引主控制器通过第一以太环网与执行控制器P11～P1n进行轨道交通的牵引供电控制；继电主控制器通过第二以太环网与逻辑保护控制器 C1～Cn进行硬件电路的状态检测和短路保护。

[0044] 响应于第一以太环网处于完全故障状态且所述第二以太环网处于非完全故障状态，第一牵引主控制器从第一以太环网切换至第二以太环网，通过该第二以太环网与所述执行控制器P21～P2n进行轨道交通的牵引供电控制；继电主控制器通过第二以太环网与逻辑保护控制器C1～Cn进行硬件电路的状态检测和短路保护。

[0045] 可以理解，以太环网中的任意一个节点可与其他任意一个节点进行通信，且由于是环网结构，任意两个节点之间的通信存在两条通信路线。因此若环网中的任意一个环节出现故障，各个节点之间还可存在另一通信路线，即以太环网虽然存在故障但不影响信息的传输。当以太环网中出现了两处故障时，则可能存在任意两个节点之间无法通信的情况，此时的故障影响以太环网上的信息传输。因此，基于以太环网上的信息传输情况可将以太环网分为非完全故障状态和完全故障状态，其中，非完全故障状态可包括正常状态和仅存在一个故障环节。

[0046] 可以理解，完全故障状态下，以太环网上至少存在两个节点之间无法进行通信。因此为保障各个节点之间的正常通信，当第一以太环网处于完全故障状态而第二以太环网处于非完全故障状态时，第一牵引主控制器切换至第二以太环网来进行牵引供电控制。

[0047] 非完全故障状态下，以太环网上的任意两个节点之间均可正常通信。因此，当第一以太环网处于非完全故障状态时，无需切换，第一牵引主控制器仍通过第一以太环网来进行牵引供电控制。

[0048] 进一步地，继电保护系统的常用以太环网为第二以太环网。因此，当第二以太环网处于非完成故障状态时，继电主控制器通过第二以太环网与逻辑保护控制器C1～Cn进行硬件电路的状态检测和短路保护。当第二以太环网处于完全故障状态且第一以太环网处于非完全故障状态时，继电主控制器切换至第一以太环网并通过第一以太环网与逻辑保护控制器C1～Cn进行硬件电路的状态检测和短路保护。

[0049] 较优地，为便于判断第一以太环网的故障程度，执行控制器P11～P1n分别周期性地通过第一以太环网向第一牵引主控制器发送生命信号，响应于第一牵引主控制器无法接收到执行控制器P11～P1n中的任意一执行控制器P1i(1≤i≤n) 的生命信号，判断第一以太网处于完全故障状态，否则，判断第一以太网处于非完全故障状态。

[0050] 对应地，为便于判断第二以太环网的故障程度，逻辑保护控制器C1～Cn分别周期性地通过第二以太环网向继电主控制器发送生命信号，响应于继电主控制器无法接收到逻辑保护控制器C1～Cn中的任意一逻辑保护控制器Ci (1≤i≤n)的生命信号，判断第二以太环网处于完全故障状态，否则，判断第二以太网处于非完全故障状态。

[0051] 进一步地，第一以太环网和第二以太环网可采用环网交换机来实现。环网交交换机是一种特殊的交换机，由于主流的环网交换机均为工业交换机，因此又将其称为工业级环网交换机。环网交换在环网结构上有很多的优势，比如有冗余性、可靠性等。环网交换机可以组建环形网络，每台交换机上有两个用于组环的端口，交换机之间通过手拉手形式构成环形的网络拓扑。采用环网交换机组建的环网的优势是当环网上的某一路链路断开时，不会影响网络上数据的转发。同时，环网交换机采用了某些特殊技术，在避免广播风暴产生的同时又实现了环形网络的可靠性。

[0052] 如图2所示，第一以太环网包括环网交换机1～n+2，该环网交换机1～n+2 中的每台环网交换机的两个端口分别与两台不同的环网交换机的端口连接以形成第一环网，分别用于挂载第一牵引主控制器、执行控制器P11～P1n(和逻辑保护控制器C1～Cn)以及继电主控制器。其中，逻辑保护控制器C1～Cn分别与执行控制器P11～P1n挂载在同一环网交换机上。

[0053] 如图2所示，第二以太环网包括环网交换机n+3～2n+4，该环网交换机 n+3～2n+4中的每台环网交换机的两个端口分别与两台不同的环网交换机的端口连接以形成第二环网，分别用于挂载继电主控制器、执行控制器P2n～P21(和逻辑保护控制器Cn～C1)以及第一牵引主控制器。其中，逻辑保护控制器C1～Cn分别与执行控制器P21～P2n挂载在同一环网交换机上。

[0054] 可以理解，基于牵引控制系统的重要性，为牵引控制系统的每一轨旁开关站的执行控制器设置了冗余，且分别挂载在第一以太环网和第二以太环网的对应环网交换机上，实现了牵引控制系统的通信和执行控制器的双冗余；基于继电保护系统的辅助保护功能，未设置冗余的继电保护系统，因此继电保护系统的各个设备如逻辑保护控制器C1～Cn和继电主控制器均同时挂载在第一以太环网和第二以太环网上，实现了继电保护系统的通信冗余。

[0055] 图2所示的第一以太环网中的环网交换机1～n+2和第二以太环网中的环网交换机n+3～2n+4分别依次连接以构成环网，较优地，可对第一以太环网中的环网交换机的连接方式以及第二以太环网中的环网交换机的连接方式进行优化以减少网络拓扑结构中的电缆等传输介质的排布长度。

[0056] 较优地，在另一实施例中，如图3所示，第一以太环网中的环网交换机 1～n+2间隔地连接，第二以太环网中的环网交换机n+3～2n+4间隔地连接。

[0057] 可以理解，第一以太环网中的环网交换机和第二以太环网中的环网交换机还可有其他的连接方式。

[0058] 更进一步地，为提高牵引控制系统的安全性，在一更优实施例中，如图4 所示，网络拓扑结构包括第一以太环网(实线表示)和第二以太环网(虚线表示)。当第一以太环网和第二以太环网处于非完全故障状态时，牵引控制系统优先使用第一以太环网，在第二以太环网上保持静默；继电保护系统则优先使用第二以太环网，在第一以太环网上保持静默。

[0059] 其中，牵引控制系统用于实现两个牵引变电所之间的n个轨旁开关站的分段供电，包括电机和变流器等设备的通信管理、供电策略的确定以及供电指令的产生。继电控制系统则是用于实现两个牵引变电所之间的n个轨旁开关站的状态监测和短路保护等功能。

[0060] 在图4所示的网络拓扑结构中，牵引控制系统包括第一牵引主控制器、第二牵引主控制器和执行控制器1～2n。执行控制器基于其连接的网络的不同被分为执行控制器1～n即P11～P1n和执行控制器1+1～2n即P21～P2n。该第一牵引主控制器通过第一以太环网和第二以太环网分别与执行控制器P11～P1n和执行控制器P21～P2n通信连接，用于通过第一以太环网向执行控制器P11～P1n发送控制指令或通过第二以太环网向执行控制器P21～P2n发送控制指令。该第二牵引主控制器与第一牵引主控制器互为冗余，第二牵引主控制器通过第一以太环网和第二以太环网分别与执行控制器P11～P1n和执行控制器P21～P2n通信连接，用于在第一牵引主控制器故障时通过第一以太环网向执行控制器P11～P1n发送控制指令或通过第二以太环网向执行控制器P21～P2n发送控制指令。

[0061] 继电保护系统包括继电主控制器和硬件电路的逻辑保护控制器1～n即 C1～Cn。继电主控制器分别通过第一以太环网和第二以太环网与逻辑保护控制器C1～Cn通信连接，用于通过第一以太环网或第二以太环网来实现对轨旁开关站的硬件电路的控制逻辑的保护，具体可通过对硬件电路的状态进行监测来判断硬件电路的控制逻辑的安全与否，并在出现控制逻辑故障或不安全时采取短路或隔离等保护动作。

[0062] 可以理解，第一牵引主控制器和第二牵引主控制器互为冗余，第一以太环网和第二以太环网互为冗余。

[0063] 响应于第一牵引主控制器处于非故障状态且第一以太环网和第二以太环网处于非完全故障状态，第一牵引控制器通过第一以太环网来实现牵引控制，即第一牵引主控制器通过第一以太环网与执行控制器P11～P1n进行轨道交通的牵引供电控制；继电主控制器通过第二以太环网与逻辑保护控制器C1～Cn进行硬件电路的状态检测和短路保护。

[0064] 响应于第一牵引主控制器处于非故障状态、第一以太环网处于完全故障状态且第二以太环网处于非完全故障状态，第一牵引主控制器从第一以太环网切换至第二以太环网以通过该第二以太环网与执行控制器P21～P2n进行轨道交通的牵引供电控制。

[0065] 响应于第一牵引主控制器处于故障状态且第一以太环网和第二以太环网处于非完全故障状态，牵引控制系统切换至第二牵引主控制器来实现牵引供电控制。此时，第二牵引控制器通过第一以太环网来实现牵引控制，即第二牵引主控制器通过第一以太环网与执行控制器P11～P1n进行轨道交通的牵引供电控制；继电主控制器通过第二以太环网与逻辑保护控制器C1～Cn进行硬件电路的状态检测和短路保护。

[0066] 响应于第一牵引主控制器处于故障状态、第一以太环网处于完全故障状态且第二以太环网处于非完全故障状态，牵引控制系统切换至第二牵引主控制器来实现牵引供电控制。第二牵引主控制器从第一以太环网切换至第二以太环网以通过该第二以太环网与执行控制器P21～P2n进行轨道交通的牵引供电控制；继电主控制器通过第二以太环网与逻辑保护控制器C1～Cn进行硬件电路的状态检测和短路保护。

[0067] 可以理解，第一牵引主控制器和第二牵引主控制器互为冗余，因此，当第一牵引主控制器故障时，牵引控制系统切换至第二牵引主控制器来进行牵引供电控制。

[0068] 进一步地，以太环网中的任意一个节点可与其他任意一个节点进行通信，且由于是环网结构，任意两个节点之间的通信存在两条通信路线。因此若环网中的任意一个环节出现故障，各个节点之间还可存在另一通信路线，即以太环网虽然存在故障但不影响信息的传输。当以太环网中出现了两处故障时，则可能存在任意两个节点之间无法通信的情况，此时的故障影响以太环网上的信息传输。因此，基于以太环网上的信息传输情况可将以太环网分为非完全故障状态和完全故障状态，其中，非完全故障状态可包括正常状态和仅存在一个故障环节。

[0069] 可以理解，完全故障状态下，以太环网上至少存在两个节点之间无法进行通信。因此为保障各个节点之间的正常通信，当第一以太环网处于完全故障状态而第二以太环网处于非完全故障状态时，第一牵引主控制器或第二牵引主控制器切换至第二以太环网来进行牵引供电控制。

[0070] 非完全故障状态下，以太环网上的任意两个节点之间均可正常通信。因此，当第一以太环网处于非完全故障状态时，无需切换，第一牵引主控制器或第二牵引主控制器仍通过第一以太环网来进行牵引供电控制。

[0071] 进一步地，继电保护系统的常用以太环网为第二以太环网。因此，当第二以太环网处于非完成故障状态时，继电主控制器通过第二以太环网与逻辑保护控制器C1～Cn进行硬件电路的状态检测和短路保护。当第二以太环网处于完全故障状态且第一以太环网处于非完全故障状态时，继电主控制器切换至第一以太环网并通过第一以太环网与逻辑保护控制器C1～Cn进行硬件电路的状态检测和短路保护。

[0072] 较优地，为便于判断第一以太环网的故障程度，执行控制器P11～P1n分别周期性地通过第一以太环网向第一牵引主控制器或第二牵引主控制器发送生命信号。响应于第一牵引主控制器或第二牵引主控制器无法接收到执行控制器P11～P1n中的任意一执行控制器P1i(1≤i≤n)的生命信号，判断第一以太网处于完全故障状态，否则，判断第一以太网处于非完全故障状态。可以理解，当第一牵引主控制器处于正常状态时，执行控制器P11～P1n向第一牵引主控制器发送生命信号；当第一牵引主控制器处于故障状态时，执行控制器P11～P1n向第二牵引主控制器发送生命信号。

[0073] 对应地，为便于判断第二以太环网的故障程度，逻辑保护控制器C1～Cn分别周期性地通过第二以太环网向继电主控制器发送生命信号，响应于继电主控制器无法接收到逻辑保护控制器C1～Cn中的任意一逻辑保护控制器Ci (1≤i≤n)的生命信号，判断第二以太环网处于完全故障状态，否则，判断第二以太网处于非完全故障状态。

[0074] 进一步地，第一以太环网和第二以太环网可采用环网交换机来实现。环网交交换机是一种特殊的交换机，由于主流的环网交换机均为工业交换机，因此又将其称为工业级环网交换机。环网交换在环网结构上有很多的优势，比如有冗余性、可靠性等。环网交换机可以组建环形网络，每台交换机上有两个用于组环的端口，交换机之间通过手拉手形式构成环形的网络拓扑。采用环网交换机组建的环网的优势是当环网上的某一路链路断开时，不会影响网络上数据的转发。同时，环网交换机采用了某些特殊技术，在避免广播风暴产生的同时又实现了环形网络的可靠性。

[0075] 如图4所示，第一以太环网包括环网交换机1～n+3，该环网交换机1～n+3 中的每台环网交换机的两个端口分别与两台不同的环网交换机的端口连接以形成第一环网，分别用于挂载第一牵引主控制器、执行控制器P11～P1n(和逻辑保护控制器C1～Cn)、第二牵引主控制器以及继电主控制器。其中，逻辑保护控制器C1～Cn分别与执行控制器P11～P1n挂载在同一环网交换机上。

[0076] 如图4所示，第二以太环网包括环网交换机n+4～2n+6，该环网交换机 n+4～2n+6中的每台环网交换机的两个端口分别与两台不同的环网交换机的端口连接以形成第二环网，分别用于挂载继电主控制器、第二牵引主控制器、执行控制器P2n～P21(和逻辑保护控制器Cn～C1)以及第一牵引主控制器。其中，逻辑保护控制器C1～Cn分别与执行控制器P21～P2n挂载在同一环网交换机上。

[0077] 可以理解，基于牵引控制系统的重要性，为牵引控制系统的第一牵引主控制器和每一轨旁开关站的执行控制器设置了冗余，且分别挂载在第一以太环网和第二以太环网的对应环网交换机上，实现了牵引控制系统的通信和控制的多重冗余；基于继电保护系统的辅助保护功能，未设置冗余的继电保护系统，因此继电保护系统的各个设备如逻辑保护控制器C1～Cn和继电主控制器均同时挂载在第一以太环网和第二以太环网上，实现了继电保护系统的通信冗余。

[0078] 图4所示的第一以太环网中的环网交换机1～n+3和第二以太环网中的环网交换机n+4～2n+6分别依次连接以构成环网，较优地，可对第一以太环网中的环网交换机的连接方式以及第二以太环网中的环网交换机的连接方式进行优化以减少网络拓扑结构中的电缆等传输介质的排布长度。

[0079] 较优地，在另一实施例中，如图5所示，第一以太环网中的环网交换机 1～n+3间隔地连接，第二以太环网中的环网交换机n+4～2n+6间隔地连接。

[0080] 可以理解，第一以太环网中的环网交换机和第二以太环网中的环网交换机还可有其他的连接方式。

[0081] 本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

[0082] 本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

[0083] 结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

[0084] 结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD‑ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

[0085] 在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括 RAM、ROM、EEPROM、CD‑ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

[0086] 提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解，本发明的保护范围应当以所附权利要求书为准，而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本发明的精神和范围内，可以对各实施例进行各种变动和修改，这些变动和修改也落在本发明的保护范围之内。