軌道列車控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軌道列車控制器，包括背板、業(yè)務(wù)板和電源板；所述背板上設(shè)有通過(guò)PCB布線設(shè)計(jì)的線路和通過(guò)該線路進(jìn)行連接的插槽；所述業(yè)務(wù)板成對(duì)設(shè)置，同一對(duì)業(yè)務(wù)板具有相同的功能以用于熱備冗余；所述電源板設(shè)有兩路相同的獨(dú)立電源電路以用于當(dāng)任意一路電源故障時(shí)切換到另一路；業(yè)務(wù)板和電源板插接在所述插槽中，電源板上的兩路獨(dú)立電源電路分別用于為同一對(duì)業(yè)務(wù)板中的兩個(gè)業(yè)務(wù)板供電。本發(fā)明的有益效果在于：軌道列車控制器中能實(shí)現(xiàn)完全相同的功能的業(yè)務(wù)板都成對(duì)設(shè)置，用于協(xié)同工作，當(dāng)一對(duì)業(yè)務(wù)板中的任意一個(gè)出現(xiàn)故障，可及時(shí)將控制權(quán)切換到另一個(gè)，這樣就而不會(huì)影響整體系統(tǒng)的運(yùn)行，避免單點(diǎn)故障造成不可預(yù)知的后果。
【專利說(shuō)明】軌道列車控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及列車控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及軌道列車控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]列車控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從地面人工信號(hào)到ATC (Automatic Train Control,列車自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括列車自動(dòng)防護(hù)ATP，列車自動(dòng)運(yùn)行ΑΤ0，列車自動(dòng)監(jiān)控ATS)的發(fā)展過(guò)程，國(guó)內(nèi)通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，消化吸收，打造中國(guó)品牌，而融合3C技術(shù)(3C分別是Communicat1n、Computer和Control, 3C技術(shù)即通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù))的數(shù)字ATC將是發(fā)展的主流。目前機(jī)車特別是軌道列車的控制部件主要由機(jī)械觸點(diǎn)型繼電器組成，ATC發(fā)出控制指令后，通過(guò)若干繼電器組成的邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的控制功能，系統(tǒng)布線復(fù)雜，有機(jī)械疲勞、觸點(diǎn)不良、成本昂貴并且故障診斷和檢修困難等諸多問(wèn)題。目前世界上的列車特別是軌道列車尚未有成熟的替代案例，而國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域的發(fā)展僅處于科研階段。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有列車控制系統(tǒng)布線復(fù)雜、繼電器容易產(chǎn)生機(jī)械疲勞、觸點(diǎn)不良，以及設(shè)備成本昂貴、故障診斷和檢修困難，提供一種軌道列車控制器，使用可靠、布線和維護(hù)方便且成本低。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種軌道列車控制器，包括背板、業(yè)務(wù)板和電源板；所述背板上設(shè)有通過(guò)PCB布線設(shè)計(jì)的線路和通過(guò)該線路進(jìn)行連接的插槽；所述業(yè)務(wù)板成對(duì)設(shè)置，同一對(duì)業(yè)務(wù)板具有相同的功能以用于熱備冗余；所述電源板設(shè)有兩路相同的獨(dú)立電源電路以用于當(dāng)任意一路電源故障時(shí)切換到另一路；業(yè)務(wù)板和電源板插接在所述插槽中，電源板上的兩路獨(dú)立電源電路分別用于為同一對(duì)業(yè)務(wù)板中的兩個(gè)業(yè)務(wù)板供電。
[0005]本發(fā)明的有益效果在于:軌道列車控制器中能實(shí)現(xiàn)完全相同的功能的業(yè)務(wù)板都成對(duì)設(shè)置，用于協(xié)同工作，當(dāng)一對(duì)業(yè)務(wù)板中的任意一個(gè)出現(xiàn)故障，可及時(shí)將控制權(quán)切換到另一個(gè)，這樣就不會(huì)影響整體系統(tǒng)的運(yùn)行，避免單點(diǎn)故障造成不可預(yù)知的后果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的軌道列車控制器的示意圖。
[0007]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的軌道列車控制器的一個(gè)實(shí)施方式的系統(tǒng)框圖。
[0008]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的軌道列車控制器的一個(gè)實(shí)施方式的背板總線示意圖。
[0009]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的軌道列車控制器的一個(gè)實(shí)施方式的輸入板原理框圖。
[0010]圖5為本發(fā)明實(shí)施例的軌道列車控制器的一個(gè)實(shí)施方式的輸出板原理框圖。
[0011]圖6為本發(fā)明實(shí)施例的軌道列車控制器的一個(gè)實(shí)施方式的電源板原理框圖。
[0012]圖7為本發(fā)明實(shí)施例的軌道列車控制器的一個(gè)實(shí)施方式的控制板原理框圖。
[0013]圖8為本發(fā)明實(shí)施例的軌道列車控制器的一個(gè)實(shí)施方式的整車網(wǎng)絡(luò)接線示意圖。
[0014]標(biāo)號(hào)說(shuō)明:10、背板；11、線路；12、插槽；20、業(yè)務(wù)板；30、電源板。

【具體實(shí)施方式】
[0015]為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。
[0016]本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于:通過(guò)分布式架構(gòu)，即同一功能業(yè)務(wù)板的成對(duì)設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)軌道列車控制器具有熱備冗余技術(shù)、便于維護(hù)且安全可靠的目的。
[0017]請(qǐng)參閱圖1，一種軌道列車控制器，包括背板10、業(yè)務(wù)板20和電源板30。
[0018]背板10上設(shè)有通過(guò)PCB (Printed Circuit Board,印制電路板,采用電子印刷術(shù)制作，是電子元器件的支撐體和電氣連接的載體)布線設(shè)計(jì)的線路11和通過(guò)該線路11進(jìn)行連接的插槽12。業(yè)務(wù)板20成對(duì)設(shè)置，同一對(duì)業(yè)務(wù)板20具有相同的功能以用于熱備冗余。電源板30設(shè)有兩路相同的獨(dú)立電源電路以用于當(dāng)任意一路電源故障時(shí)切換到另一路。業(yè)務(wù)板20和電源板30插接在插槽12中，電源板30上的兩路獨(dú)立電源電路分別用于為同一對(duì)業(yè)務(wù)板中的兩個(gè)業(yè)務(wù)板20供電。
[0019]從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于:軌道列車控制器中能實(shí)現(xiàn)完全相同的功能的業(yè)務(wù)板都成對(duì)設(shè)置，用于協(xié)同工作，當(dāng)一對(duì)業(yè)務(wù)板中的任意一個(gè)出現(xiàn)故障，可及時(shí)將控制權(quán)切換到另一個(gè)，這樣就而不會(huì)影響整體系統(tǒng)的運(yùn)行，避免單點(diǎn)故障造成不可預(yù)知的后果；此外，本發(fā)明的背板和業(yè)務(wù)板之間由插件方式組裝，且背板上均由PCB布線完成無(wú)任何電氣線纜布線，安裝和拆卸非?？旖荩阌跀y帶，集成度高，可大大降低維護(hù)時(shí)間何維護(hù)成本，不用擔(dān)心接錯(cuò)線纜。
[0020]其中，所有業(yè)務(wù)板均可插拔，業(yè)務(wù)板插接到背板上的插槽后，不同業(yè)務(wù)板之間通過(guò)PCB布線設(shè)計(jì)的線路走線連接。
[0021]進(jìn)一步地，所述業(yè)務(wù)板包括輸入信號(hào)接口板、輸入板、輸出板、控制板和輸出信號(hào)接口板。
[0022]由上述描述可知，輸入板用于檢測(cè)車輛上的電氣開關(guān)信號(hào)；控制板用于負(fù)責(zé)整機(jī)的業(yè)務(wù)邏輯；輸出板用于邏輯控制信號(hào)的輸出；輸入信號(hào)接口板和輸出信號(hào)接口板作為背板與外部輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)接板，通過(guò)PCB布線實(shí)現(xiàn)，端口使用接插連機(jī)器相連以防止反接。此夕卜，還可以根據(jù)實(shí)際使用需求選配網(wǎng)絡(luò)通信板。
[0023]進(jìn)一步地,所述業(yè)務(wù)板上的CAN(ControIIer Area Network,控制器局域網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)稱，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一)通訊接口與所述背板上的CAN總線連接以用于數(shù)據(jù)交互，所述CAN通訊接口設(shè)有兩個(gè)，所述CAN總線設(shè)有兩條，不同業(yè)務(wù)板之間的第一 CAN通訊接口連接背板上的第一 CAN總線，不同業(yè)務(wù)板之間的第二 CAN通訊接口連接背板上的第二 CAN總線，第一 CAN總線和第二 CAN總線熱備冗余。
[0024]由上述描述可知，第一 CAN總線和第二 CAN總線熱備冗余，任意一組通訊總線出現(xiàn)故障時(shí)不影響系統(tǒng)性能。
[0025]進(jìn)一步地，熱備冗余的一對(duì)所述業(yè)務(wù)板之間設(shè)有用于數(shù)據(jù)交互的通訊鏈路，所述通訊鏈路用于進(jìn)行數(shù)據(jù)同步備份并探測(cè)另一個(gè)業(yè)務(wù)板的插拔事件。
[0026]由上述描述可知，通過(guò)一對(duì)業(yè)務(wù)板間的通訊鏈路感知另一個(gè)業(yè)務(wù)板的硬件連線的電平狀態(tài)而探測(cè)另一個(gè)業(yè)務(wù)板的插拔事件，確保在需要進(jìn)行控制權(quán)切換時(shí)達(dá)到有效的切換效果，使每一對(duì)業(yè)務(wù)板之間更好的協(xié)同工作，達(dá)到最佳的熱備冗余效果。
[0027]進(jìn)一步地，所述插槽設(shè)有一個(gè)唯一的槽位號(hào)，該槽位號(hào)在所述業(yè)務(wù)板插入后可被業(yè)務(wù)板讀取以用于使業(yè)務(wù)板獲取自身所處的位置信息。
[0028]由上述描述可知，在背板上每個(gè)業(yè)務(wù)板的插槽位置均設(shè)有一個(gè)唯一的槽位號(hào)，SP編碼信息，當(dāng)業(yè)務(wù)板插入上電后，即可讀取該編碼，從而獲取自身所處的位置，插錯(cuò)業(yè)務(wù)板板可識(shí)別和提示，另在背板連接器的信號(hào)定義上具有信號(hào)類型的兼容性，避免插錯(cuò)板造成燒板現(xiàn)象。
[0029]進(jìn)一步地，至少一個(gè)所述軌道列車控制器安裝于不同的列車車廂中，軌道列車控制器之間通過(guò)兩根獨(dú)立的總線相互連接。
[0030]由上述描述可知，可從每個(gè)軌道列車控制器的總線的接口上進(jìn)行級(jí)聯(lián)擴(kuò)展，并根據(jù)列車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的通訊方式在端車控制器上與列車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，這時(shí)端車網(wǎng)絡(luò)板卡作為數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)與控制中心能夠?qū)崿F(xiàn)整車邏輯控制器系統(tǒng)與列車微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的交互。
[0031]請(qǐng)參照?qǐng)D2至圖8，本發(fā)明的實(shí)施例為:一種軌道列車控制器應(yīng)用在地鐵列車上，使用無(wú)觸點(diǎn)電子線路軟邏輯控制方案替代有機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器邏輯電路控制方案，另具有熱備冗余等功能。
[0032]本實(shí)施例在地鐵列車設(shè)備柜內(nèi)，根據(jù)設(shè)備柜的空間要求，采用機(jī)架式螺絲緊固安裝，采用鋁合金材質(zhì)，重量不超過(guò)10kg，工作環(huán)境溫度為-25°c?70°C，防護(hù)等級(jí)IP20，采用表面陽(yáng)極氧化工藝和自然冷卻的散熱方式。
[0033]本實(shí)施例的軌道列車控制器采用標(biāo)準(zhǔn)3U機(jī)箱的結(jié)構(gòu)模式，其功能插件板分為5類，分別為:輸入板、輸出板、控制板、電源板和網(wǎng)絡(luò)通信板(選配)。
[0034]輸入信號(hào)接口板與輸出信號(hào)接口板分別連接機(jī)箱的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)線、三對(duì)輸入板用于檢測(cè)車輛上的電氣開關(guān)信號(hào)、一對(duì)控制板負(fù)責(zé)整機(jī)的業(yè)務(wù)邏輯、兩對(duì)輸出板輸負(fù)責(zé)邏輯控制信號(hào)的輸出、一塊電源板內(nèi)置兩套相同且相互獨(dú)立隔離電源。所有業(yè)務(wù)板可插拔，在機(jī)箱背部設(shè)計(jì)PCB背板，背板上設(shè)有插槽用于接插各業(yè)務(wù)板，業(yè)務(wù)板之間、業(yè)務(wù)板與接線口之間通過(guò)PCB走線連接。業(yè)務(wù)板間數(shù)據(jù)信息通過(guò)背板上的“U型”CAN總線做為媒介進(jìn)行交互。
[0035]列車上的電氣開關(guān)信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線轉(zhuǎn)接到機(jī)箱，連接機(jī)箱端的導(dǎo)線需通過(guò)壓接的方式插接到與機(jī)箱匹配的連接器上，再與機(jī)箱連接，在電氣上適配的輸入與輸出典型信號(hào)電平為IlOV與24V。每塊業(yè)務(wù)板面板上均設(shè)有4個(gè)指示燈，用于主/備、故障、工作、通訊指示。其中每?jī)蓧K相鄰的相同業(yè)務(wù)板作為互備冗余的一組配置，當(dāng)其中一塊業(yè)務(wù)板出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)切換到另一塊業(yè)務(wù)板工作，獲取控制權(quán)，主/備指示燈用于指示當(dāng)前擁有控制權(quán)的業(yè)務(wù)板，另一業(yè)務(wù)板處于備用就緒或故障關(guān)閉狀態(tài)。輸入板面板上的指示燈用于指示輸入信號(hào)的狀態(tài)，燈亮表示有輸入，燈滅表示無(wú)輸入。在控制板面板上設(shè)計(jì)有兩個(gè)DB9接口(D型9針數(shù)據(jù)接口連接器，用于連接電子設(shè)備)，分別用于整機(jī)維護(hù)接口和車廂之間的網(wǎng)絡(luò)通訊接口。在輸出板面板上設(shè)計(jì)有狀態(tài)輸出的邏輯指示燈與實(shí)際輸出狀態(tài)指示燈，用于直觀判斷輸出是否有效。在電源板面板上設(shè)計(jì)有兩個(gè)DB9接口，一個(gè)接口用于配置機(jī)箱在整車(網(wǎng)絡(luò))系統(tǒng)中的編碼，另一個(gè)接口用于進(jìn)行機(jī)箱的多次級(jí)聯(lián)，可進(jìn)行資源的靈活配置和功能擴(kuò)展，指示燈用于指示電源供電狀態(tài)。
[0036]圖2所示為系統(tǒng)框圖，所有業(yè)務(wù)板和電源板都接插在背板上，圖示中相鄰的完全相同的板A和板B分別作為熱備冗余的一對(duì)業(yè)務(wù)板，業(yè)務(wù)板包括輸入板、輸出板、控制板、信號(hào)輸入接口板和信號(hào)輸出接口板。外部輸入信號(hào)線通過(guò)信號(hào)輸入接口板的輸入信號(hào)接口和背板上的PCB走線分配到各輸入板，輸出板的輸出信號(hào)通過(guò)背板連接到信號(hào)輸出接口板的輸出信號(hào)接口上，與外部的輸出控制線相連接。整機(jī)供電電源從輸出信號(hào)接口板引入背板，各業(yè)務(wù)板從背板電源母線上取電。所有的業(yè)務(wù)板均以插件方式插接在背板上，在背板上通過(guò)PCB布線設(shè)計(jì)各業(yè)務(wù)板之間的關(guān)系以及業(yè)務(wù)板與外界信號(hào)之間的關(guān)系是系統(tǒng)方案的基本載體。所有輸入信號(hào)線在背板上被分成3組，分別連接到3組輸入板插槽的針位上，每一組輸入板A和B檢測(cè)的信號(hào)相同，A板和B板互備冗余，與之類似，輸出板分為兩組，輸出信號(hào)線通過(guò)背板連接到輸出接口，具有一組控制板，電源板內(nèi)置兩套相同電源。
[0037]在背板上每個(gè)業(yè)務(wù)板的插槽位置均設(shè)有一個(gè)唯一的編碼信息，稱為槽位號(hào)，當(dāng)業(yè)務(wù)板插入上電后，即可讀取該編碼，從而獲取自身所處的位置。在每個(gè)插槽位置亦設(shè)計(jì)有可從外部配置的機(jī)箱編碼，業(yè)務(wù)板插入后可讀取所在機(jī)箱的編碼信息。
[0038]每塊業(yè)務(wù)板均設(shè)計(jì)有處理器和CAN通訊接口，所有的業(yè)務(wù)板通過(guò)背板上的CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，控制板作為數(shù)據(jù)處理與收發(fā)中心，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)。每塊業(yè)務(wù)板在背板上開放兩個(gè)CAN通訊接口，分別為CAN3和CAN4，所有業(yè)務(wù)板的CAN3接口掛接在同一總線上，所有業(yè)務(wù)板的CAN4接口掛接在同一總線上。CAN3和CAN4熱備冗余，任意一組通訊總線出現(xiàn)故障時(shí)不影響系統(tǒng)性能。CAN3和CAN4總線在機(jī)箱內(nèi)呈“U型”回環(huán)，一端從電源板的DB9接口進(jìn)入，在背板上掛接上所有外設(shè)接口后，再次回到電源板的DB9接口作為另一端。這種設(shè)計(jì)方式可方便進(jìn)行多級(jí)機(jī)箱的擴(kuò)展或進(jìn)行其它功能產(chǎn)品的多級(jí)擴(kuò)展。
[0039]圖3所示為背板總線示意圖，圖中虛線表示CAN總線在機(jī)箱中的折返線，實(shí)線入口連接上游設(shè)備，若無(wú)上游設(shè)備則連接終端電阻，虛線入口連接下游設(shè)備，若無(wú)下游設(shè)備則連接終端電阻。
[0040]為使每一組業(yè)務(wù)板中的A板和B板更好的協(xié)同工作，達(dá)到最佳的熱備冗余效果，在背板上的A板與B板插槽之間設(shè)計(jì)了相互獨(dú)有的數(shù)據(jù)交互通訊鏈路，可以隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步備份，通過(guò)硬件連線的電平狀態(tài)探測(cè)對(duì)方的插拔事件，確保在需要進(jìn)行控制權(quán)切換時(shí)達(dá)到有效的切換效果。
[0041]另外，在背板連接器的信號(hào)定義上考慮信號(hào)類型的兼容性，避免插錯(cuò)業(yè)務(wù)板造成燒板現(xiàn)象。由于每種類型的業(yè)務(wù)板具有編碼，其可占用的槽位可進(jìn)行配置，當(dāng)插錯(cuò)業(yè)務(wù)板時(shí)，也可通過(guò)已配置的編碼機(jī)制進(jìn)行識(shí)別、保護(hù)與提醒。
[0042]信號(hào)輸入接口板和信號(hào)輸出接口板作為背板與外部輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)接板，通過(guò)PCB布線實(shí)現(xiàn)，端口使用接插連接器相連，防反接。
[0043]圖4所示為輸入板原理框圖，輸入板根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定輸入信號(hào)檢測(cè)電路的通道數(shù)量，主要用于檢測(cè)外部開關(guān)輸入信號(hào)。輸入信號(hào)檢測(cè)電路采用電氣隔離設(shè)計(jì)，將具有一定浮動(dòng)范圍的外界高低電平輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)電平，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換與處理后，由處理器讀取信號(hào)電平。同時(shí)，輸入信號(hào)的狀態(tài)在指示面板上進(jìn)行顯示，當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的LED (Light Emitting D1de，發(fā)光二極管)狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮，無(wú)輸入信號(hào)時(shí)LED熄滅。
[0044]在輸入板中設(shè)計(jì)了輸入電路的自檢方案，即在每個(gè)輸入電路信號(hào)入口處，由兩輸入或邏輯組成，其中一個(gè)輸入端連接外部信號(hào)，稱為實(shí)際信號(hào)輸入端，另一個(gè)輸入端信號(hào)可在板內(nèi)產(chǎn)生與關(guān)閉，稱為自檢信號(hào)輸入端。當(dāng)需要進(jìn)行電路的自檢判斷時(shí)，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，打開自檢信號(hào)進(jìn)行電路的檢測(cè)，若探測(cè)到故障發(fā)生，執(zhí)行故障處理機(jī)制。輸入板A和輸入板B的實(shí)際信號(hào)輸入端完全相同，實(shí)現(xiàn)同一個(gè)信號(hào)源具有備用檢測(cè)通道、多路探測(cè)和確認(rèn)方法。
[0045]另外設(shè)計(jì)了兩路CAN接口，用于接入背板CAN網(wǎng)絡(luò)；設(shè)計(jì)一路通訊接口和硬線連接通道專用于與備用板進(jìn)行交互和插拔探測(cè)；分別設(shè)計(jì)4位的業(yè)務(wù)板類型和槽位編碼方式，用于軟件識(shí)別要執(zhí)行的程序；另外具備基本的維護(hù)接口。
[0046]圖5所示為輸出板原理框圖，輸出板根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定輸出驅(qū)動(dòng)電路的通道數(shù)量，主要用于控制驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出驅(qū)動(dòng)電路采用電氣隔離設(shè)計(jì)，將處理器發(fā)出的CMOS邏輯控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為高低電平的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，最終輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)電氣隔離的反饋回路，再轉(zhuǎn)換成CMOS電平，由處理器讀取反饋信號(hào)，以閉環(huán)檢測(cè)方式判斷輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)是否正常。同時(shí)，邏輯控制指令狀態(tài)與輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的反饋狀態(tài)分別在指示面板上進(jìn)行顯示，當(dāng)輸出邏輯為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的指令狀態(tài)LED和反饋狀態(tài)LED燈點(diǎn)亮，反之應(yīng)熄滅。
[0047]輸出板A和輸出板B的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端完全相同，實(shí)現(xiàn)同一個(gè)負(fù)載的具有備用驅(qū)動(dòng)源、多路探測(cè)和確認(rèn)的方法。各個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)源通過(guò)軟件打開或關(guān)閉，具有過(guò)流和短路保護(hù)功能，在輸出板的驅(qū)動(dòng)源供電處設(shè)置MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,金屬氧化層半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管)總開關(guān)，當(dāng)負(fù)載異常時(shí)，能將驅(qū)動(dòng)源與負(fù)載可靠斷開。
[0048]另外設(shè)計(jì)了兩路CAN接口，用于接入背板CAN網(wǎng)絡(luò)；設(shè)計(jì)一路通訊接口和硬線連接通道專用于與備用板進(jìn)行交互和插拔探測(cè)；分別設(shè)計(jì)4位的業(yè)務(wù)板類型和槽位編碼方式，用于軟件識(shí)別要執(zhí)行的程序；另外具備基本的維護(hù)接口。
[0049]圖6所示為電源板原理框圖，電源板內(nèi)置兩路相同的獨(dú)立電源電路，輸入電壓范圍為43V?160V，輸出恒定為5V，輸入與輸出隔離。兩路5V輸出電壓共地，通過(guò)背板走線分別給A組業(yè)務(wù)板和B組業(yè)務(wù)板供電，若任意一路電源出現(xiàn)故障可切換到另一路，工作組相應(yīng)的在A板組和B板組之間切換。電源板具有輸出過(guò)壓保護(hù)、輸出過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)及故障自恢復(fù)等功能?？偩€CAN3和CAN4通過(guò)背板連接到電源板前面板的DB9接口，能夠進(jìn)行機(jī)箱的級(jí)聯(lián)或功能擴(kuò)展。
[0050]圖7所示為控制板原理框圖，控制板負(fù)責(zé)系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)，是數(shù)據(jù)的匯總處理與分發(fā)中心，擁有最高的控制權(quán)限。
[0051 ] 控制板設(shè)計(jì)了四路CAN接口，其中兩路CAN3和CAN4用于接入背板CAN網(wǎng)絡(luò)，另兩路CANl和CAN2采用隔離設(shè)計(jì)，CANl和CAN2連接到前面板的DB9接口，作為車節(jié)之間的通訊接口 ；另設(shè)計(jì)一路通訊接口和硬線連接通道專用于與備用板進(jìn)行交互和插拔探測(cè)；分別設(shè)計(jì)4位的業(yè)務(wù)板類型和槽位編碼方式用于軟件識(shí)別要執(zhí)行的程序；另外具備基本的維護(hù)接口，其中兩路串口連接到前面板的DB9接口供用戶定制使用，另外所有業(yè)務(wù)板固化的程序可通過(guò)該接口進(jìn)行升級(jí)。
[0052]圖8所示為整車網(wǎng)絡(luò)接線示意圖，給每個(gè)車節(jié)分配至少一個(gè)控制器，CANl和CAN2總線分別引到每列車的一個(gè)接頭處，再通過(guò)A和B兩個(gè)接頭將CANl (CAN2)連接到控制器兩個(gè)控制板的CANl (CAN2)的DB9接口，這樣把所有主控板的CANl連接到同一總線上，把所有主控板的CAN2連接到同一總線上。另外可從每個(gè)控制器電源板面板上CAN3/CAN4的DB9接口進(jìn)行級(jí)聯(lián)擴(kuò)展。根據(jù)TCMS(TrainControl and Management System,列車控制和管理系統(tǒng))的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的通訊方式，如MVB(Multifunct1n Vehicle Bus,多功能車輛總線.是列車通信網(wǎng)TCN的一部分)或以太網(wǎng)，可在端車控制器上配置MVB或以太網(wǎng)板卡，與TCMS進(jìn)行通訊，這時(shí)端車網(wǎng)絡(luò)板卡作為數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)與控制中心，實(shí)現(xiàn)整車邏輯控制器系統(tǒng)與TCMS的交互。
[0053]本發(fā)明的功能、有益效果和與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別點(diǎn)在于:
[0054]1.具有熱備冗余功能，當(dāng)電氣系統(tǒng)中的單個(gè)點(diǎn)位出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)將故障點(diǎn)斷開或者屏蔽并啟用備用線路，避免因?yàn)閱吸c(diǎn)故障造成不可預(yù)知的后果。而現(xiàn)有技術(shù)的電氣系統(tǒng)大多沒(méi)有冗余功能，只有少數(shù)特別關(guān)鍵信號(hào)具有冗余措施。
[0055]2.由插件方式組裝，安裝和拆卸非常快捷，便于攜帶，集成度搞，可大大降低維護(hù)時(shí)間和維護(hù)成本，內(nèi)置軟件技術(shù)幾乎不需花費(fèi)維護(hù)時(shí)間。而現(xiàn)有技術(shù)多采用分立的接觸器構(gòu)成，電氣系統(tǒng)復(fù)雜，需要定期維護(hù)，維護(hù)工作量極大，安裝和拆卸費(fèi)時(shí)，僅拆卸安裝一個(gè)接觸器需要十幾分鐘。
[0056]3.只需通過(guò)連接器與外部信號(hào)相連，內(nèi)部無(wú)任何電氣線纜布線，均由PCB布線完成，不用擔(dān)心接錯(cuò)線纜，使用簡(jiǎn)便，提高效率。而現(xiàn)有技術(shù)通常由繁多的線纜布線將各部件或單元連接起來(lái)，部件之間的稱合性強(qiáng)，必須確保各個(gè)單元接線正確，給安裝、檢修及故障診斷與處理帶來(lái)較大難度。
[0057]4.可以通過(guò)軟件渠道方便的進(jìn)行功能及邏輯的配置或者定制，也可開放開發(fā)接口用于二次開發(fā)定制。而現(xiàn)有技術(shù)不具有該特點(diǎn)。
[0058]5.具有標(biāo)準(zhǔn)的智能化統(tǒng)一維護(hù)接口，可記錄系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息，歷史狀態(tài)有跡可循。而現(xiàn)有技術(shù)不成熟或不具備該特點(diǎn)。
[0059]6.可方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展或者多級(jí)級(jí)聯(lián)。而現(xiàn)有技術(shù)不具備該特點(diǎn)。
[0060]7.使用半導(dǎo)體電子元件基本不受環(huán)境影響，壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快且穩(wěn)定，可頻繁啟動(dòng)，便于集成，無(wú)電弧、電磁兼容問(wèn)題，可靠和安全性高。而現(xiàn)有機(jī)車多采用機(jī)械觸點(diǎn)類繼電器，易受環(huán)境影響，易氧化，易磨損，壽命短且不固定，動(dòng)作慢且可能有抖動(dòng)，安裝占用面積大，動(dòng)作時(shí)可能產(chǎn)生電弧，電磁兼容、可靠和安全性一般。
[0061]8.具有在線安全檢測(cè)技術(shù)，電子線路不僅具備基本的保護(hù)措施，而且可通過(guò)軟件上電自檢、定期自診斷、多渠道探測(cè)單點(diǎn)信號(hào)、閉環(huán)檢測(cè)輸出信號(hào)、當(dāng)發(fā)生異常時(shí)進(jìn)行自診斷、對(duì)異常進(jìn)行仲裁并執(zhí)行相關(guān)機(jī)制等。而現(xiàn)有技術(shù)基本不具備該特點(diǎn)。
[0062]9.可方便接入整車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。而現(xiàn)有的技術(shù)不具備該特點(diǎn)。
[0063]綜上所述，本發(fā)明提供的軌道列車控制器在地鐵列車及電力機(jī)車上使用本發(fā)明來(lái)替代傳統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)類繼電器電氣控制系統(tǒng)，安全可靠性更高，將極大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的復(fù)雜度，真正實(shí)現(xiàn)智能化控制，便于維護(hù)及檢修。
[0064]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種軌道列車控制器，包括背板、業(yè)務(wù)板和電源板，其特征在于， 所述背板上設(shè)有通過(guò)PCB布線設(shè)計(jì)的線路和通過(guò)該線路進(jìn)行連接的插槽； 所述業(yè)務(wù)板成對(duì)設(shè)置，同一對(duì)業(yè)務(wù)板具有相同的功能以用于熱備冗余； 所述電源板設(shè)有兩路相同的獨(dú)立電源電路以用于當(dāng)任意一路電源故障時(shí)切換到另一路； 業(yè)務(wù)板和電源板插接在所述插槽中，電源板上的兩路獨(dú)立電源電路分別用于為同一對(duì)業(yè)務(wù)板中的兩個(gè)業(yè)務(wù)板供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車控制器，其特征在于，所述業(yè)務(wù)板包括輸入信號(hào)接口板、輸入板、輸出板、控制板和輸出信號(hào)接口板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軌道列車控制器，其特征在于，所述業(yè)務(wù)板還包括網(wǎng)絡(luò)通信板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車控制器，其特征在于，所述業(yè)務(wù)板上的CAN通訊接口與所述背板上的CAN總線連接以用于數(shù)據(jù)交互，所述CAN通訊接口設(shè)有兩個(gè)，所述CAN總線設(shè)有兩條，不同業(yè)務(wù)板之間的第一 CAN通訊接口連接背板上的第一 CAN總線，不同業(yè)務(wù)板之間的第二 CAN通訊接口連接背板上的第二 CAN總線，第一 CAN總線和第二 CAN總線熱備冗余。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車控制器，其特征在于，熱備冗余的一對(duì)所述業(yè)務(wù)板之間設(shè)有用于數(shù)據(jù)交互的通訊鏈路，所述通訊鏈路用于進(jìn)行數(shù)據(jù)同步備份并探測(cè)另一個(gè)業(yè)務(wù)板的插拔事件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車控制器，其特征在于，所述插槽設(shè)有一個(gè)唯一的槽位號(hào)，該槽位號(hào)在所述業(yè)務(wù)板插入后可被業(yè)務(wù)板讀取以用于使業(yè)務(wù)板獲取自身所處的位置信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車控制器，其特征在于，至少一個(gè)所述軌道列車控制器安裝于不同的列車車廂中，軌道列車控制器之間通過(guò)兩根獨(dú)立的總線相互連接。
【文檔編號(hào)】B61C17/00GK104192153SQ201410376608
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】樂(lè)建銳, 亢亞凡, 李恒瑞 申請(qǐng)人:深圳市通業(yè)科技發(fā)展有限公司