本發(fā)明涉及軌道交通中制動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)車制動(dòng)控制單元及機(jī)車。

背景技術(shù)：

隨著軌道交通行業(yè)的迅猛發(fā)展，世界鐵路在“貨運(yùn)重載，客運(yùn)高速”的主題下得到了快速的發(fā)展，軌道交通的快速發(fā)展對(duì)機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的要求也更加苛刻。如果提高制動(dòng)系統(tǒng)核心部件，制動(dòng)控制單元BCU的性能與可靠性，成為限制制動(dòng)技術(shù)發(fā)展、提高列車運(yùn)營安全的重大難題。

目前制動(dòng)控制單元BCU采用的是單電源板、單CPU板、CPU板與IO板通過并行接口通訊、與EP板、模擬板通過雙口RAM通訊的設(shè)計(jì)方法。此方法存在可靠性差的問題，如采用單電源板、單CPU板的設(shè)計(jì)框架，若電源板或者CPU板故障，將造成整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)癱瘓；CPU板與IO板通過并行接口通訊，針腳過多，背板只能使用針腳很細(xì)的接插件，長期使用過程中易出現(xiàn)接觸不良、針腳折斷、IO信號(hào)易丟失、易受干擾等故障；與EP板、模擬板由雙口RAM完成通訊，而雙口RAM一般存儲(chǔ)空間小，限制了PWM輸出與模擬量通道的擴(kuò)展。造成制動(dòng)控制單元可靠性不高、性能低、輸入輸出通道數(shù)受限、抗干擾能力不強(qiáng)等問題。嚴(yán)重影響了制動(dòng)系統(tǒng)向高可靠性，高智能化方向發(fā)展。因此，如何提高制動(dòng)控制單元的可靠性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)車制動(dòng)控制單元及機(jī)車，該機(jī)車制動(dòng)控制單元具有冗余設(shè)計(jì)的兩塊電源板，提高了機(jī)車制動(dòng)控制單元的穩(wěn)定性和可靠性，有效解決機(jī)車制動(dòng)控制單元可靠性不高而導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)故障，影響列車正常運(yùn)營與行車安全問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種機(jī)車制動(dòng)控制單元，包括：冗余設(shè)置的第一電源板和第二電源板，所述第一電源板和所述第二電源板均分別與控制板、EP板、IO板和模擬板相連；其中，

所述第一電源板和所述第二電源板均包括監(jiān)控電路，通過監(jiān)控電路監(jiān)控對(duì)方電源板是否故障，當(dāng)監(jiān)測到故障時(shí)，正常電源板為整個(gè)機(jī)車制動(dòng)控制單元供電。

可選的，所述第一電源板和所述第二電源板均包括：與110V電源依次連接的保護(hù)電路、EMC濾波器及控制板供電模塊。

可選的，所述控制板供電模塊包括：DC/DC轉(zhuǎn)換器和輸出隔離繼電器。

可選的，所述控制板為熱備冗余設(shè)置的第一控制板和第二控制板，且所述第一控制板和所述第二控制板均與所述EP板，所述IO板和所述模擬板通過CAN總線進(jìn)行通信。

可選的，所述第一控制板和所述第二控制板均采用PC104總線結(jié)構(gòu)。

可選的，所述第一控制板和所述第二控制板均包括：MVB接口、USB接口、以太網(wǎng)接口、功能按鍵接口和數(shù)碼管接口中至少一種。

可選的，所述EP板和模擬板均包括指令異常處理模塊，所述指令異常處理模塊用于當(dāng)同時(shí)接收到所述第一控制板和所述第二控制板的控制指令時(shí)，按照是否具有生命線標(biāo)識(shí)，是否具有有效性標(biāo)識(shí)，是否為制動(dòng)指令的順序進(jìn)行選擇執(zhí)行的控制指令。

可選的，所述EP板和/或模擬板均包括故障診斷模塊。

本發(fā)明提供一種機(jī)車，包括如上述任一項(xiàng)所述的機(jī)車制動(dòng)控制單元。

可選的，所述機(jī)車還包括：與所述機(jī)車制動(dòng)控制單元中CAN總線相連的顯示屏。

本發(fā)明所提供的一種機(jī)車制動(dòng)控制單元，包括：冗余設(shè)置的第一電源板和第二電源板，所述第一電源板和所述第二電源板均分別與控制板、EP板、IO板和模擬板相連；其中，所述第一電源板和所述第二電源板均包括監(jiān)控電路，通過監(jiān)控電路監(jiān)控對(duì)方電源板是否故障，當(dāng)監(jiān)測到故障時(shí)，正常電源板為整個(gè)機(jī)車制動(dòng)控制單元供電；

可見，該機(jī)車制動(dòng)控制單元具有冗余設(shè)計(jì)的兩塊電源板，提高了機(jī)車制動(dòng)控制單元的穩(wěn)定性和可靠性，有效解決機(jī)車制動(dòng)控制單元可靠性不高而導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)故障，影響列車正常運(yùn)營與行車安全問題；本發(fā)明還提供了一種機(jī)車，具有上述有益效果，在此不再贅述。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種機(jī)車制動(dòng)控制單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種電源板的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一機(jī)車制動(dòng)控制單元的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心是提供一種機(jī)車制動(dòng)控制單元及機(jī)車，該機(jī)車制動(dòng)控制單元具有冗余設(shè)計(jì)的兩塊電源板，提高了機(jī)車制動(dòng)控制單元的穩(wěn)定性和可靠性，有效解決機(jī)車制動(dòng)控制單元可靠性不高而導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)故障，影響列車正常運(yùn)營與行車安全問題。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的機(jī)車制動(dòng)控制單元的結(jié)構(gòu)框圖；該機(jī)車制動(dòng)控制單元可以包括：冗余設(shè)置的第一電源板110和第二電源板120，所述第一電源板110和所述第二電源板120均分別與控制板200、EP板300、IO板400和模擬板500相連；其中，

所述第一電源板110和所述第二電源板120均包括監(jiān)控電路，通過監(jiān)控電路監(jiān)控對(duì)方電源板是否故障，當(dāng)監(jiān)測到故障時(shí)，正常電源板為整個(gè)機(jī)車制動(dòng)控制單元供電。

具體的，第一電源板110和第二電源板120均具有一個(gè)用于監(jiān)控對(duì)方電路板是否故障的監(jiān)控電路。例如第一電源板110的監(jiān)控電路用于監(jiān)控第二電源板120是否故障，當(dāng)監(jiān)測到故障時(shí)，第一電源板110作為正常電路板為整個(gè)機(jī)車制動(dòng)控制單元供電。

機(jī)車制動(dòng)控制單元即BCU具有兩個(gè)電源板即第一電源板110和第二電源板120，兩個(gè)電源板可以采用雙電源板熱備冗余機(jī)制。每塊電源板均負(fù)責(zé)機(jī)車DC110V電源轉(zhuǎn)換成DC±24V、DC5V等電源，供控制板200(即CPU板)、IO板400、模擬板500、EP板300使用可以參考圖3。兩塊電源塊通過硬件電路即監(jiān)控電路互相監(jiān)控對(duì)方工作狀況，若其中一塊電源板故障，另外一塊電源板能快速切換為整個(gè)BCU供電，為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠電源輸出，并可以及時(shí)將電源板故障信息反饋到控制板200，提示用戶及時(shí)進(jìn)行故障處理。提高BCU工作的可靠性和安全性。

基于上述雙電源板冗余設(shè)置的基礎(chǔ)上，第一電源板110和第二電源板120均可以單獨(dú)設(shè)置控制板供電模塊，從而保證控制板5V供電電源的穩(wěn)定可靠性，即保證了BCU工作的穩(wěn)定性和可靠性。即可選的，第一電源板110和第二電源板120均包括：與110V電源依次連接的保護(hù)電路、EMC濾波器及控制板供電模塊。請(qǐng)參考圖2。

為了進(jìn)一步充分考慮EMC電磁兼容性能，提高電源品質(zhì)與穩(wěn)定可靠性。第一電源板110和第二電源板120均可以設(shè)計(jì)EMC濾波器或EMI濾波器和過流、浪涌吸收，短路保護(hù)等保護(hù)電路，以及相應(yīng)的DC/DC轉(zhuǎn)換和輸出隔離繼電器，提高EMC電磁干擾設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)字地與模擬地進(jìn)行隔離。例如上述控制板供電模塊可以包括：DC/DC轉(zhuǎn)換器和輸出隔離繼電器。

例如，圖2中110V電源分出兩路分別用于轉(zhuǎn)換成DC±24V以及DC5V電源；110V電源與保護(hù)電路相連，將保護(hù)電路分為兩路，兩路都分別與EMC濾波器或EMI濾波器相連，其中一路用于轉(zhuǎn)換成DC±24V電源，一路用于轉(zhuǎn)換成DC5V電源。轉(zhuǎn)換的電源都具有DC/DC轉(zhuǎn)換和輸出隔離繼電器。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)車制動(dòng)控制單元，具有冗余設(shè)計(jì)的兩塊電源板，提高了機(jī)車制動(dòng)控制單元的穩(wěn)定性和可靠性，有效解決機(jī)車制動(dòng)控制單元可靠性不高而導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)故障，影響列車正常運(yùn)營與行車安全問題。

基于上述實(shí)施例，為了進(jìn)一步提高機(jī)車制動(dòng)控制單元即BCU的可靠性，請(qǐng)參考圖3，所述控制板200具體為熱備冗余設(shè)置的第一控制板210和第二控制板220，且所述第一控制板210和所述第二控制板220均與所述EP板300，所述IO板400和所述模擬板500通過CAN總線進(jìn)行通信。

具體的，第一控制板210和第二控制板220均采用雙控制板(即CPU板)熱備冗余機(jī)制，兩塊控制板通過網(wǎng)絡(luò)互相監(jiān)控對(duì)方工作狀況，正常工作情況下，第一控制板210與第二控制板220同時(shí)接收IO板400、EP板300、模擬板500信息反饋，第一控制板210與第二控制板220同時(shí)針對(duì)接收到的輸入信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理，可以僅一個(gè)控制板完成對(duì)其他板卡控制輸出，另外一塊控制板處于輸出熱備狀態(tài)(例如可以分為主控制板和從控制板主控制板用于完成對(duì)其他板卡控制輸出，從控制板處于輸出熱備狀態(tài)；例如將第一控制板210作為主控制板，第二控制板220作為從控制板)。若其中一個(gè)控制板監(jiān)測到另一個(gè)控制板故障，無故障的控制板將快速替代故障控制板，完成對(duì)其他板卡的控制輸出，實(shí)現(xiàn)雙控制板的熱備冗余控制，保證BCU核心部件控制板的可靠性。進(jìn)一步，控制板還可以將故障信息進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到顯示屏，提示用戶及時(shí)進(jìn)行故障處理。

第一控制板210和第二控制板220與IO板400、EP板300、模擬板500使用CAN總線替代之前的雙口RAM通信方式，解決之前雙口RAM傳輸數(shù)據(jù)量小、距離要求很短的問題，同時(shí)采用CAN總線方式可以減少接插件針腳數(shù)量，提高抗干擾能力。即采用智能CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換替代之前通過雙口RAM與并行接口方式數(shù)據(jù)交換方式。解決之前接插件針腳過多導(dǎo)致過細(xì)、抗干擾能力不強(qiáng)、輸入輸出通道數(shù)量受限、板卡不易擴(kuò)展等難題，使BCU更加智能可靠。

其中，為了提高第一控制板210和第二控制板220的數(shù)據(jù)處理速度，優(yōu)選的，第一控制板210和第二控制板220均采用PC104總線結(jié)構(gòu)。

具體的，第一控制板210和第二控制板220均采用PC104總線結(jié)構(gòu)，可以實(shí)時(shí)、快速的處理制動(dòng)機(jī)開關(guān)量、模擬量、網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)以及制動(dòng)機(jī)信息化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)車制動(dòng)機(jī)模擬與邏輯控制、制動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控及故障檢測、診斷、顯示、告警、數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)通訊、制動(dòng)機(jī)單機(jī)自動(dòng)測試等功能。

請(qǐng)參考圖3，為了提高第一控制板210和第二控制板220數(shù)據(jù)處理能力，可以擴(kuò)展第一控制板210和第二控制板220的接口。即所述第一控制板210和所述第二控制板220均可以包括：MVB接口、USB接口、以太網(wǎng)接口、功能按鍵接口和數(shù)碼管接口中至少一種。

具體的，接口數(shù)量和接口種類的選擇可以根據(jù)用戶實(shí)際需求進(jìn)行確定。每塊控制板都設(shè)計(jì)有MVB、USB、以太網(wǎng)接口，用于制動(dòng)控制單元與整車通信、程序調(diào)試與在線監(jiān)控、數(shù)據(jù)下載與維護(hù)。功能按鍵與數(shù)碼管用于制動(dòng)控制單元維護(hù)與信息反饋。

基于上述實(shí)施例，所述EP板300和模擬板500均包括指令異常處理模塊，所述指令異常處理模塊用于當(dāng)同時(shí)接收到所述第一控制板和所述第二控制板的控制指令時(shí)，按照是否具有生命線標(biāo)識(shí)，是否具有有效性標(biāo)識(shí)，是否為制動(dòng)指令的順序進(jìn)行選擇執(zhí)行的控制指令。

具體的，EP板300與模擬板500上都有編碼器，以對(duì)CAN節(jié)點(diǎn)編號(hào)進(jìn)行編碼。同時(shí)EP板300與模擬板500對(duì)控制板200發(fā)送過來的控制指令進(jìn)行安全導(dǎo)向，若出現(xiàn)第一控制板210和第二控制板220同時(shí)發(fā)送控制指令的異常情況，若有制動(dòng)指令，將以制動(dòng)指令優(yōu)先，其他情況則僅響應(yīng)異常情況發(fā)生前那一塊控制板的控制指令。

即執(zhí)行控制指令的順序可以是先判斷兩個(gè)控制指令是否都具有生命線標(biāo)識(shí)，一個(gè)有一個(gè)沒有的情況下執(zhí)行具有生命線標(biāo)識(shí)的控制指令；若都有則繼續(xù)判斷兩個(gè)控制指令是否都具有有效性標(biāo)識(shí)，一個(gè)有一個(gè)沒有的情況下執(zhí)行具有有效性標(biāo)識(shí)的控制指令；若都有則繼續(xù)判斷兩個(gè)控制指令是否為制動(dòng)指令，若有制動(dòng)指令，將以制動(dòng)指令優(yōu)先執(zhí)行的順序進(jìn)行指令異常處理。

基于上述實(shí)施例，可選的所述EP板300和/或模擬板500均包括故障診斷模塊。

具體的，EP板300與模擬板500都進(jìn)行電氣輸出反饋檢測，增加EP板300與模擬板500故障智能診斷功能即故障診斷模塊，及時(shí)將故障通過CAN網(wǎng)絡(luò)反饋給CPU板，最后通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與顯示屏顯示，提示用戶安全導(dǎo)向，使BCU控制更加智能與安全可靠。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)車制動(dòng)控制單元，提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的全新制動(dòng)控制單元即BCU，解決目前BCU可靠性差、性能不高等影響機(jī)車制動(dòng)安全與穩(wěn)定可靠性的技術(shù)難題。提高了BCU的EMC電磁兼容性能及可靠性，有效解決BCU可靠性不高而導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)故障，影響列車正常運(yùn)營與行車安全問題。同時(shí)通過CAN總線及時(shí)將CPU板、電源板、IO板、EP板、模擬板故障信息進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與制動(dòng)顯示屏進(jìn)行人機(jī)交互與安全導(dǎo)向。

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)車進(jìn)行介紹，下文描述的機(jī)車與上文描述的機(jī)車制動(dòng)控制單元可相互對(duì)應(yīng)參照。

本發(fā)明還提供一種機(jī)車，包括如上述任意實(shí)施例所述的機(jī)車制動(dòng)控制單元。

基于上述實(shí)施例，該機(jī)車還可以包括：與所述機(jī)車制動(dòng)控制單元中CAN總線相連的顯示屏。

具體的，控制板會(huì)將故障信息進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到顯示屏，提示用戶及時(shí)進(jìn)行故障處理。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的機(jī)車制動(dòng)控制單元及機(jī)車進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。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)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。