車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái),包括:一個(gè)車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制器子架,包括:第一EPCM板卡、第二EPCM板卡、第一供電模塊、第二供電模塊、網(wǎng)路轉(zhuǎn)接板、通道選擇開(kāi)關(guān)跳線板、第一ETH/CAN轉(zhuǎn)換模塊跳線板、第二ETH/CAN轉(zhuǎn)換模塊跳線板、第一母板和兩個(gè)以太網(wǎng)M12接口;一個(gè)車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全接口子架,包括:兩塊PICC板卡、兩塊PCM/PS模塊、六塊IOM模塊、斷聯(lián)板、三塊第一車(chē)輛接口模塊、兩塊第二車(chē)輛接口模塊、第三車(chē)輛接口模塊、PASC板卡和第二母板。本發(fā)明能夠使得配置成的2乘2取2信號(hào)系統(tǒng)比3取2信號(hào)系統(tǒng)擁有更高的安全性,擁有更好的冗余度,并用以太網(wǎng)作為接口與列車(chē)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通信。
【專(zhuān)利說(shuō)明】車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及軌道交通控制領(lǐng)域,尤其涉及車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市軌道交通基于通信技術(shù)的列車(chē)控制系統(tǒng)(CBTC)代表了當(dāng)今世界城市軌道交 通信號(hào)控制領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。目前,隨著我國(guó)城市軌道交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展,各大城市 紛紛選擇CBTC技術(shù)作為信號(hào)系統(tǒng)的首選制式,市場(chǎng)潛力巨大。
[0003] 車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái)是城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中車(chē)載設(shè)備的一部分,應(yīng)用 于地鐵、輕軌城市軌道交通中,是CBTC系統(tǒng)中的車(chē)載設(shè)備的核心部分,是列車(chē)的控制大腦。 在信號(hào)設(shè)備都從國(guó)外引進(jìn)的大環(huán)境下,車(chē)載設(shè)備也被國(guó)外供應(yīng)商壟斷。2乘2取2的車(chē)載 控制系統(tǒng)更受客戶的青睞,與3取2系統(tǒng)相比,2乘2取2控制系統(tǒng)有更高的安全性及冗余 度。另外,隨著城市軌道交通信號(hào)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)信息需求量越來(lái)越多,傳統(tǒng)的 列車(chē)線接口已越來(lái)越難滿足大信息量的交互。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái),能夠使得配置成的2乘 2取2信號(hào)系統(tǒng)比3取2信號(hào)系統(tǒng)擁有更高的安全性,擁有更好的冗余度,并用以太網(wǎng)作為 接口與列車(chē)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通信,相比傳統(tǒng)列車(chē)網(wǎng)絡(luò)擁有更高的通信速度。
[0005] 實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:
[0006] -種車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái),其特征在于,包括一個(gè)車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制 器子架(MPU)和一個(gè)車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全接口子架(PPU),
[0007] 所述車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制器子架包括:第一EPCM(Embedded Pentium Celeron M,嵌入式奔騰賽揚(yáng)Μ)板卡、第二EPCM板卡、第一供電模塊、第二供電模塊、網(wǎng)路轉(zhuǎn)接板、通 道選擇開(kāi)關(guān)跳線板、第一ETH/CAN(以太網(wǎng)/控制器局域網(wǎng))轉(zhuǎn)換模塊跳線板、第二ETH/CAN 轉(zhuǎn)換模塊跳線板、第一母板和兩個(gè)以太網(wǎng)M12(螺紋12連接器)接口,其中:
[0008] 所述第一 EPCM板卡和第二EPCM板卡之間通過(guò)所述網(wǎng)路轉(zhuǎn)接板和第一母板實(shí)現(xiàn)以 太網(wǎng)環(huán)通信;
[0009] 所述第一供電模塊把列車(chē)供電電壓轉(zhuǎn)換成5V直流電源供給所述第一 EPCM板卡;
[0010] 所述第二供電模塊把列車(chē)供電電壓轉(zhuǎn)換成5V直流電源供給所述第二EPCM板卡;
[0011] 所述第一 EPCM板卡和第二EPCM板卡分別通過(guò)所述通道選擇開(kāi)關(guān)跳線板連接所述 母板;
[0012] 所述第一 ΕΤΗ/CAN轉(zhuǎn)換模塊跳線板連接所述第一母板和一個(gè)以太網(wǎng)M12接口;
[0013] 所述第二ΕΤΗ/CAN轉(zhuǎn)換模塊跳線板連接所述第一母板和另一個(gè)以太網(wǎng)M12接口;
[0014] 所述車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全接口子架包括:兩塊PICC (Peripheral Interface Communications and Control,外圍接口通訊和處理單兀)板卡、兩塊PCM/PS(Process Cycle Monitor/Power Supply,過(guò)程循環(huán)監(jiān)測(cè)及供電模塊)模塊、六塊I0M(Input/0utput Module輸入/輸出模塊)模塊、斷聯(lián)板、三塊第一車(chē)輛接口模塊、兩塊第二車(chē)輛接口模塊、第 三車(chē)輛接口模塊、PASC板卡和第二母板,其中:
[0015] 所述兩塊PCM/PS模塊給所述兩塊PICC板卡--對(duì)應(yīng)地供電;
[0016] 所述Ι0Μ模塊分別連接所述PICC板卡、PCM/PS模塊和第二母板;
[0017] 所述第一車(chē)輛接口模塊、第二車(chē)輛接口模塊和第三車(chē)輛接口模塊均連接所述第二 母板;
[0018] 所述第三車(chē)輛接口模塊將接收的外部電源濾波后傳給所述PCM/PS模塊;
[0019] 所述斷聯(lián)板連接所述PICC板卡和PCM/PS模塊;
[0020] 所述 PASC(Peripheral Application Specific Contronl,外圍特殊應(yīng)用控制)板 卡通過(guò)數(shù)據(jù)總線與所述PICC板卡相連。
[0021] 所述第一 EPCM板卡和第二EPCM板卡分別通過(guò)CAN總線與所述兩個(gè)PICC板卡-- 對(duì)應(yīng)連接。
[0022] 進(jìn)一步地,所述兩個(gè)以太網(wǎng)M12接口連接列車(chē)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了 2取2列車(chē)車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái), 能夠使得配置成的2乘2取2信號(hào)系統(tǒng)比3取2信號(hào)系統(tǒng)擁有更高的安全性,擁有更好的 冗余度,在列車(chē)一頭失效的情況下可以用另一頭設(shè)備運(yùn)行,降低了列車(chē)設(shè)備集中放置產(chǎn)生 的風(fēng)險(xiǎn);同時(shí),使用的以太網(wǎng)接口以冗余網(wǎng)段保證了系統(tǒng)通信安全,并且相比傳統(tǒng)列車(chē)網(wǎng)絡(luò) 擁有更高的通信速度,滿足現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)的大容量數(shù)據(jù)傳輸要求。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是本發(fā)明中車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制器子架的連接結(jié)構(gòu)圖;
[0025] 圖2是本發(fā)明中車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全接口子架的連接結(jié)構(gòu)圖;
[0026] 圖3是本發(fā)明中車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0027] 圖4是本發(fā)明中車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái)的背后插頭示意圖;
[0028] 圖5是本發(fā)明中PPU及MPU實(shí)物示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0030] 請(qǐng)參閱圖1和圖2,本發(fā)明的車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái),包括一個(gè)車(chē)載信號(hào)系統(tǒng) 安全控制器子架和一個(gè)車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全接口子架,
[0031] 車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制器子架包括:第一 EPCM板卡1、第二EPCM板卡2、第一供 電模塊3、第二供電模塊4、網(wǎng)路轉(zhuǎn)接板(Eth route loop board)5、通道選擇開(kāi)關(guān)跳線板 (CSS-J) 6、第一 ΕΤΗ/CAN轉(zhuǎn)換模塊跳線板7、第二ΕΤΗ/CAN轉(zhuǎn)換模塊跳線板8、第一母板(圖 中未示)和兩個(gè)以太網(wǎng)M12接口,其中:
[0032] 第一 EPCM板卡1和第二EPCM板卡2為MPU子架的核心處理板卡,有兩個(gè)外部接 口,一路是通過(guò)子架背后插頭用CAN總線與PPU通信,接受來(lái)自列車(chē)及V0BC機(jī)柜本地的信 號(hào),并將處理結(jié)果反饋給PPU進(jìn)行控制執(zhí)行。另一路是通過(guò)E2CC(Peripheral Processor Unit,外圍處理單元)板卡用網(wǎng)絡(luò)連接至列車(chē)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,即:
[0033] 第一 EPCM板卡1和第二EPCM板卡2分別通過(guò)通道選擇開(kāi)關(guān)跳線板6連接母板; 第一 ΕΤΗ/CAN轉(zhuǎn)換模塊跳線板7連接第一母板和一個(gè)以太網(wǎng)M12接口;第二ΕΤΗ/CAN轉(zhuǎn)換 模塊8線板連接母板和另一個(gè)以太網(wǎng)M12接口;兩個(gè)以太網(wǎng)M12接口連接列車(chē)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。 第一母板(MB)為上述板卡提供配套的連接器,是各個(gè)板卡之間及板卡和外部輸入、輸出、 傳感器信號(hào)之間的媒介。
[0034] 第一 EPCM板卡1和第二EPCM板卡2之間通過(guò)網(wǎng)路轉(zhuǎn)接板5和第一母板實(shí)現(xiàn)以太 網(wǎng)環(huán)通信,使兩塊EPCM板卡之間形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán),用于EPCM之間的信息傳遞;
[0035] 第一供電模塊3把列車(chē)供電電壓轉(zhuǎn)換成5V直流電源供給第一 EPCM板卡1 ;第二 供電模塊4把列車(chē)供電電壓轉(zhuǎn)換成5V直流電源供給第二EPCM板卡2 ;電源開(kāi)關(guān)通過(guò)機(jī)械 開(kāi)關(guān)控制。每個(gè)電源和電源之間及電源和接地之間至少有1000V的隔離電壓。
[0036] 車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全接口子架包括:兩塊PICC板卡Γ、兩塊PCM/PS模塊2'、六 塊Ι0Μ模塊3'、斷聯(lián)板(Disconnect Board)、三塊第一車(chē)輛接口模塊(VMl,Vehicle interface modulel)5'、兩塊第二車(chē)輛接口模塊(VIM2,Vehicle interface module2)6'、 第三車(chē)輛接 口模塊(VIM3, Vehicle interface module3) 7'、PASC 板卡和第二母板(MB) 9', 其中:
[0037] PICC板卡Γ的核心處理器是一顆DSP (數(shù)字信號(hào)處理)處理芯片。PICC板卡Γ 一方面通過(guò)數(shù)據(jù)總線與來(lái)自PPU子架內(nèi)部其他板卡進(jìn)行通信,如列車(chē)線信號(hào)、傳感器信號(hào) 及列車(chē)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)等,另一方面通過(guò)CAN(Controller Area Network,控制器局域網(wǎng)絡(luò))接口 與主控制器子架(MPU)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,為滿足2取2架構(gòu)思想,需要兩塊PICC板卡Γ ;
[0038] PCM/PS模塊2'接受來(lái)自PICC板卡Γ的過(guò)程生命周期信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)PCM繼電器。 任何不正確的生命周期信號(hào)會(huì)導(dǎo)致PCM繼電器立刻失效,而繼電器失效會(huì)切斷列車(chē)線的輸 出,保證了列車(chē)安全。每塊PCM/PS模塊2'通過(guò)DC/DC(直流/直流)電源轉(zhuǎn)化模塊獨(dú)立提 供了 5VDC,20W和3, 3VDC,10W給相應(yīng)的PICC板卡Γ (--對(duì)應(yīng))。其中每個(gè)電壓都會(huì)有回 檢信號(hào)共享至兩塊PICC模塊構(gòu)成2取2控制。任何一路回檢信號(hào)故障會(huì)引起V0BC (Vehicle Onboard Controller,車(chē)載控制器)處于旁路狀態(tài)。
[0039] Ι0Μ模塊3'分別連接PICC板卡Γ、PCM/PS模塊2'和第二母板9' ;Ι0Μ模塊3'配 置有32路輸入,和16路輸出,該模塊的核心芯片是片CPLD (Complex Programmable Logic Device,復(fù)雜可編程邏輯器件),通過(guò)16位的數(shù)據(jù)總線與PICC模塊通信,控制總線包括一個(gè) 4位的Ι0Μ地址,2位的端口地址和4位的Ι0Μ本地地址,根據(jù)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的數(shù)量, 決定Ι0Μ板卡了數(shù)量為6。
[0040] 斷聯(lián)板為輸出繼電器和斷聯(lián)繼電器提供24V電源,此板的設(shè)計(jì)意圖是在發(fā)生故障 時(shí)斷開(kāi)所有的安全輸出。來(lái)自PICC板卡Γ的電源使能信號(hào)使能輸出繼電器的輸出電壓, 而線圈激活電壓則由PCM/PS模塊2'輸出電壓仲裁決定。斷聯(lián)板連接PICC板卡Γ和PCM/ PS模塊2' ;
[0041] 第一車(chē)輛接口模塊5'、第二車(chē)輛接口模塊6'和第三車(chē)輛接口模塊7'均連接第二 母板9' ;其中,第一車(chē)輛接口模塊5'提供從車(chē)輛設(shè)備到V0BC信號(hào)系統(tǒng)的接口。VIM1板每 一對(duì)輸入口都有保險(xiǎn)絲、瞬態(tài)抑制器、濾波電容、齊納二極管和光耦隔離器件保證了板卡安 全。另外對(duì)每一對(duì)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為最多3路冗余的數(shù)字輸入信號(hào)提供給PICC板卡Γ (有 一路空置)。另外此板卡還支持做潛在故障電路測(cè)試和JTAG (Joint Test Action Group, 聯(lián)合測(cè)試工作組)調(diào)試功能。此板卡輸入特性:若外部電壓0到24V時(shí),則確定輸入10電 平是"低";若外部電壓40到140V時(shí),則確定輸入10電平是"高"。
[0042] 第二車(chē)輛接口模塊6'提供從VOBC設(shè)備到車(chē)輛設(shè)備的接口,每一塊VIM2板卡有16 路經(jīng)過(guò)隔離和濾波的輸出電路。每一路輸出又都提供最多三個(gè)獨(dú)立的回檢信號(hào)到PICC板 卡Γ (有一路空置)。16路輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)4個(gè)強(qiáng)制激活繼電器(FAR)后再?gòu)陌遄虞敵?,繼 電器的工作電壓由斷聯(lián)板而來(lái),這樣在V0BC出現(xiàn)故障時(shí)可以使FAR失效從而保證沒(méi)有輸出 電壓輸出。另FAR繼電器上也串聯(lián)有一回檢信號(hào)經(jīng)光耦隔離分成最多3路后至PICC板卡 Γ。
[0043] 第三車(chē)輛接口模塊7'是PPU上子架上接口極豐富的一塊板卡,具有功能:電源 開(kāi)關(guān),對(duì)輸入電源濾波和瞬態(tài)抑制;提供了車(chē)輛識(shí)別碼的接口;提供了 PWM(Pulse-Width Modulation,脈寬調(diào)變)信號(hào)接口;提供2相位速度傳感器的電源和信號(hào)接口;提供串口 232串行接口;提供串口 422全/半雙工接口;提供PASC板卡選擇繼電器;提供VIM2板卡 電源。第三車(chē)輛接口模塊7將接收的外部電源濾波后傳給PCM/PS模塊2' ;
[0044] PASC板卡一方面通過(guò)數(shù)據(jù)總線與PICC板卡Γ通信,另一方面提供并監(jiān)測(cè)牽引和 制動(dòng)電流,(每一路〇?24mA),PASC板卡不做冗余。
[0045] 第二母板9'作為各個(gè)板卡之間及板卡和外部輸入、輸出、傳感器信號(hào)之間的媒介。
[0046] 第一 EPCM板卡1和第二EPCM板卡2分別通過(guò)CAN總線與兩個(gè)PICC板卡Γ-- 對(duì)應(yīng)連接。MPU與列車(chē)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的接口為以太網(wǎng),為2路不同的網(wǎng)段進(jìn)行通信,保證了通 信的冗余度,其速度更是傳統(tǒng)列車(chē)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法比擬。示意接口如圖3所示。
[0047] MPU子架和PPU子架的背部使用RFM接頭與外圍設(shè)備連接,圖4是MPU子架和PPU 子架在機(jī)架上的背部示意圖。圖中線1"為PPU和MPU之間的電源互聯(lián)線,MPU的供電來(lái)自 于PPU,通過(guò)PPU VM3前面面板的開(kāi)關(guān)控制PPU自身和MPU的電源通斷。線2"為PPU和 MPU之間CAN接口互聯(lián)線。下面是PPU背后7個(gè)RFM接頭的外接信號(hào),如下:
[0048] 插頭P1-列車(chē)識(shí)別號(hào)碼(VID);插頭P3-V0BC輸出信號(hào);插頭P5-V0BC輸入、輸 出信號(hào);插頭P6 - V0BC輸入、輸出信號(hào);插頭P8-列車(chē)信息管理系統(tǒng)接口(TIMS),接近傳 感器電源和信號(hào)接口,速度傳感器電源和信號(hào)接口,加速度傳感器電源和信號(hào)接口,牽引制 動(dòng)信號(hào)接口;插頭P9-電源輸入接口(來(lái)自列車(chē)蓄電池),電源輸出接口(MPU供電),CAN 通訊信號(hào)(與MPU);插頭P19 - V0BC輸入信號(hào)。
[0049] 把MPU和PPU子架放到列車(chē)V0BC機(jī)柜中,確保MPU和PPU子架的板卡按圖示插入 以及MPU子架前面板和PPU子架前面板的通信線連接,如圖5。確保接線正確后上電,觀察 電源指示燈指示正常,并可以看到MPU前面面板的LED陣列顯示軟件版本號(hào)。在外圍設(shè)備 都接入正常的情況下可以實(shí)現(xiàn)一切ATC功能。
[0050] 以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本發(fā)明之用,而非對(duì)本發(fā)明的限制,有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人 員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下,還可以作出各種變換或變型,因此所有等同的 技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇,應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái),其特征在于,包括一個(gè)車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制器 子架和一個(gè)車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全接口子架, 所述車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制器子架包括:第一 EPCM板卡、第二EPCM板卡、第一供電模 塊、第二供電模塊、網(wǎng)路轉(zhuǎn)接板、通道選擇開(kāi)關(guān)跳線板、第一 ΕΤΗ/CAN轉(zhuǎn)換模塊跳線板、第二 ΕΤΗ/CAN轉(zhuǎn)換模塊跳線板、第一母板和兩個(gè)以太網(wǎng)M12接口,其中: 所述第一 EPCM板卡和第二EPCM板卡之間通過(guò)所述網(wǎng)路轉(zhuǎn)接板和第一母板實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng) 環(huán)通信; 所述第一供電模塊把列車(chē)供電電壓轉(zhuǎn)換成5V直流電源供給所述第一 EPCM板卡; 所述第二供電模塊把列車(chē)供電電壓轉(zhuǎn)換成5V直流電源供給所述第二EPCM板卡; 所述第一 EPCM板卡和第二EPCM板卡分別通過(guò)所述通道選擇開(kāi)關(guān)跳線板連接所述母 板; 所述第一 ΕΤΗ/CAN轉(zhuǎn)換模塊跳線板連接所述第一母板和一個(gè)以太網(wǎng)M12接口; 所述第二ΕΤΗ/CAN轉(zhuǎn)換模塊跳線板連接所述第一母板和另一個(gè)以太網(wǎng)M12接口; 所述車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全接口子架包括:兩塊PICC板卡、兩塊PCM/PS模塊、六塊IOM模 塊、斷聯(lián)板、三塊第一車(chē)輛接口模塊、兩塊第二車(chē)輛接口模塊、第三車(chē)輛接口模塊、PASC板卡 和第二母板,其中: 所述兩塊PCM/PS模塊給所述兩塊PICC板卡一一對(duì)應(yīng)地供電; 所述IOM模塊分別連接所述PICC板卡、PCM/PS模塊和第二母板; 所述第一車(chē)輛接口模塊、第二車(chē)輛接口模塊和第三車(chē)輛接口模塊均連接所述第二母 板; 所述第三車(chē)輛接口模塊將接收的外部電源濾波后傳給所述PCM/PS模塊; 所述斷聯(lián)板連接所述PICC板卡和PCM/PS模塊; 所述PASC板卡通過(guò)數(shù)據(jù)總線與所述PICC板卡相連。 所述第一 EPCM板卡和第二EPCM板卡分別通過(guò)CAN總線與所述兩個(gè)PICC板卡一一對(duì) 應(yīng)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)載信號(hào)系統(tǒng)安全控制平臺(tái),其特征在于,所述兩個(gè)以太網(wǎng) M12接口連接列車(chē)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。
【文檔編號(hào)】B61L27/00GK104085424SQ201410322468
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】黃海寶, 費(fèi)守勇 申請(qǐng)人:上海自儀泰雷茲交通自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司