專(zhuān)利名稱(chēng)：集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全控制領(lǐng)域，特別涉及一種集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備。
背景技術(shù)：
列車(chē)超速防護(hù)系統(tǒng)ATP(Automatic Train Protection)是高速鐵路、地鐵、城市軌道交通運(yùn)行控制系統(tǒng)的組成部分之一，其主要用來(lái)提供速度限制信息以保持列車(chē)間的安全間隔，使列車(chē)在符合限制速度的標(biāo)準(zhǔn)下運(yùn)行。列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備是列車(chē)超速防護(hù)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，其是依據(jù)從列車(chē)超速防護(hù)地面設(shè)備接收到的列車(chē)運(yùn)行控制命令， 對(duì)列車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)速度監(jiān)督的一種安全保障設(shè)備。目前，列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備往往采用機(jī)柜安裝，其組成設(shè)備較多，體積較大，價(jià)格較貴，并且主要用于動(dòng)車(chē)組上。而既有機(jī)車(chē)上使用的車(chē)載設(shè)備為列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置，但是列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置的安全性、可靠性和可維護(hù)性水平都不及列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備。面對(duì)國(guó)內(nèi)數(shù)量巨大的既有機(jī)車(chē)，為了保證既有機(jī)車(chē)的行車(chē)安全，現(xiàn)有技術(shù)中的列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置已不能滿(mǎn)足需求，而是迫切需要一款具有高安全性、高可靠性及高可維護(hù)性的車(chē)載設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備與列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置的不足，本發(fā)明提供了一種同時(shí)適用于既有機(jī)車(chē)和動(dòng)車(chē)組的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備，具有體積小、安裝方便、成本較低的特點(diǎn)，同時(shí)具有高安全性、高可靠性、可維護(hù)性強(qiáng)等特點(diǎn)。—種集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備，所述車(chē)載設(shè)備包括
主機(jī)背板，以及分別插接在所述主機(jī)背板上的對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡、多功能主機(jī)板卡和TIU輸入輸出板卡；
所述對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡和Tiu輸入輸出板卡通過(guò)所述主機(jī)背板提供的總線(xiàn)與所述多功能主機(jī)板卡進(jìn)行信息交互。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供了一種集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備，具有成本低、體積小、重量輕等特點(diǎn)，不僅能應(yīng)用于動(dòng)車(chē)上，還能適用于安裝條件苛刻的既有機(jī)車(chē)，便于安裝和維護(hù)，并且本發(fā)明實(shí)施例提供的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備在降低體積、重量和成本的同時(shí)，并沒(méi)有降低其安全性，進(jìn)一步提高了可靠性，本發(fā)明提供的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備解決了現(xiàn)有列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備很難大范圍應(yīng)用于既有機(jī)車(chē)的問(wèn)題，為鐵路發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的結(jié)構(gòu)方框 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的另一結(jié)構(gòu)方框 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明確，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明主要用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例一 本發(fā)明提供了一種集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備，具有成本低、體積小、重量輕等特點(diǎn)，既能應(yīng)用于動(dòng)車(chē)上，也能應(yīng)用于既有機(jī)車(chē)上，并且還進(jìn)一步提高了集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的可靠性和可維護(hù)性。如圖I所示，集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備包括主機(jī)背板，以及分別插接在所述主機(jī)背板上的對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡、多功能主機(jī)板卡和TIU輸入輸出板卡(TIU列車(chē)接口單兀，英文全稱(chēng)Train Interface Unit)；
對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡和TIU輸入輸出板卡通過(guò)上述主機(jī)背板提供的總線(xiàn)與上述多功能主機(jī)板卡進(jìn)行信息交互。在本實(shí)施例中，對(duì)外擴(kuò)展通信板卡通過(guò)多路串行接口與外部設(shè)備相連，從外部設(shè)備獲得信息，并利用安全通信協(xié)議將從外部設(shè)備獲得的信息通過(guò)主機(jī)背板提供的總線(xiàn)傳送給多功能主機(jī)板卡；
記錄器板卡，主要負(fù)責(zé)記錄集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)；
多功能主機(jī)板卡，是集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的核心處理單元，用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全處理，并通過(guò)主機(jī)背板提供的總線(xiàn)利用TIU輸入輸出板卡進(jìn)行安全輸出；
Tiu輸入輸出板卡，通過(guò)主機(jī)背板提供的總線(xiàn)與多功能主機(jī)板卡進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)安全輸出。本發(fā)明實(shí)施例提供的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備具有成本低、體積小、重量輕等特點(diǎn)，不僅適用于動(dòng)車(chē)，也適用于安裝條件苛刻的既有機(jī)車(chē)，便于安裝和維護(hù)，并且本發(fā)明實(shí)施例提供的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備在降低體積、重量和成本的同時(shí)，并沒(méi)有降低其安全性，進(jìn)一步提高了集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的可靠性。實(shí)施例二
本發(fā)明實(shí)施例提供的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備能完成現(xiàn)有的列車(chē)超速防護(hù)系統(tǒng)中多臺(tái)設(shè)備完成的功能。如圖2所示，本實(shí)施例提供的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備還包括濾波板卡、BTM功放板卡(BTM應(yīng)答器信息接收單元,英文全稱(chēng)Balise Transmission Module)、BTM解碼及通信板卡，上述板卡分別插接在主機(jī)背板上，通過(guò)主機(jī)背板提供的總線(xiàn)與多功能主機(jī)板卡進(jìn)行信息交互；
其中，濾波板卡，用于濾除來(lái)自于外部電源的干擾；
BTM功放板卡，用于對(duì)接收到的應(yīng)答器信息進(jìn)行初步處理，將處理后的應(yīng)答器信息傳給BTM解碼及通信板卡；BTM解碼及通信板卡，用于完成應(yīng)答器信息的進(jìn)一步處理，并將得到的應(yīng)答器用戶(hù)報(bào)文傳給多功能主機(jī)板卡使用。具體的，本實(shí)施例中的外部電源為既有機(jī)車(chē)或動(dòng)車(chē)的IlOV直流電源，由于該集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備利用既有機(jī)車(chē)或動(dòng)車(chē)的IlOV直流電源供電，為了適應(yīng)既有機(jī)車(chē)或高速動(dòng)車(chē)惡劣的電磁環(huán)境，本發(fā)明實(shí)施例中的濾波板卡具體用來(lái)隔離上述電磁環(huán)境和集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備之間的干擾；
BTM功放板卡，直接驅(qū)動(dòng)BTM天線(xiàn)，通過(guò)BTM天線(xiàn)激活地面應(yīng)答器并接收地面應(yīng)答器發(fā)送的應(yīng)答器信息，對(duì)接收到的應(yīng)答器信息進(jìn)行初步處理，并將處理結(jié)果傳給BTM解碼及通信板卡進(jìn)一步處理；
BTM解碼及通信板卡，對(duì)接收到的應(yīng)答器信息進(jìn)行解碼處理，并利用安全通信協(xié)議將解碼得到的應(yīng)答器用戶(hù)報(bào)文通過(guò)主機(jī)背板提供的總線(xiàn)傳送給多功能主機(jī)板卡使用。進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備中的主機(jī)背板除了為濾波 板卡、BTM功放板卡、BTM解碼及通信板卡、對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡、多功能主機(jī)板卡、TIU輸入輸出板卡提供物理上的插裝固定外，該主機(jī)背板中還包括電源模塊，用于獨(dú)立的為上述各個(gè)板卡提供電源；
具體為BTM功放板卡、BTM解碼及通信板卡提供獨(dú)立的、穩(wěn)定可靠的24V直流電源，為對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡、多功能主機(jī)板卡提供獨(dú)立的、穩(wěn)定可靠的5V直流電源，為T(mén)IU輸入輸出板卡提供獨(dú)立的、穩(wěn)定可靠的5V和24V直流電源；
并且該主機(jī)背板提供的總線(xiàn)包含有多種通信總線(xiàn)，具體為BTM解碼及通信板卡、對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡和多功能主機(jī)板卡提供穩(wěn)定可靠的CAN總線(xiàn)(CAN控制器局域網(wǎng)，英文全稱(chēng)ControlIer Area Network),為多功能主機(jī)板卡和TIU輸入輸出板卡提供穩(wěn)定可靠的并行總線(xiàn)。進(jìn)一步的，本實(shí)施例中的對(duì)外擴(kuò)展通信板卡通過(guò)多路串行接口與外部設(shè)備接口相連，具體是指與GSM-R (GSM for Railways)車(chē)載電臺(tái)、以及帶有多功能車(chē)輛MVB(Multifunction Vehicle Bus)總線(xiàn)接口、Profibus總線(xiàn)接口和其他串行接口的外部設(shè)備相連，并利用安全通信協(xié)議將從上述外部設(shè)備獲得的信息通過(guò)主機(jī)背板提供的CAN總線(xiàn)傳送給多功能主機(jī)板卡使用。相應(yīng)的，記錄器板卡接收、記錄ATP車(chē)載設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)具體是指從主機(jī)背板提供的CAN總線(xiàn)和外部CAN總線(xiàn)接收通信信息幀進(jìn)行分析處理，按照一定的處理規(guī)則記錄集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)，并且該記錄器板卡還能夠記錄軌道電路波形信息；
同時(shí)，該記錄器板卡還能夠接收并處理模擬量輸入信息，如表征柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、列車(chē)管壓力、制動(dòng)缸壓力、弓網(wǎng)電壓、弓網(wǎng)電流等的模擬量信息；
另外，該記錄器板卡還可以包括數(shù)據(jù)傳輸單元DTU (Data Transfer Unit),能夠利用DTU將記錄的信息通過(guò)遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送到地面控制中心。相應(yīng)的，多功能主機(jī)板卡是該集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的核心處理單元，主要完成容錯(cuò)處理功能、通用軌道電路接收/譯碼功能、測(cè)速測(cè)距功能、車(chē)載線(xiàn)路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理功能、應(yīng)答器報(bào)文接收及處理功能、列控應(yīng)用處理功能、制動(dòng)輸出及反饋檢查功能、與DMI接口功能等(DMI人機(jī)界面單兀,英文全稱(chēng)Driver Machine Interface Unit)。
相應(yīng)的，TIU輸入輸出板卡通過(guò)主機(jī)背板提供的總線(xiàn)與多功能主機(jī)板卡進(jìn)行信息交互，并實(shí)現(xiàn)安全輸出，具體是指采集機(jī)車(chē)工況輸入信號(hào)，通過(guò)主機(jī)背板提供的并行總線(xiàn)傳送給多功能主機(jī)板卡，并通過(guò)主機(jī)背板提供的并行總線(xiàn)接收多功能主機(jī)板卡的控制命令，進(jìn)行控制命令輸出；
同時(shí)，該TIU輸入輸出板卡還實(shí)時(shí)采集制動(dòng)反饋信號(hào)，并通過(guò)主機(jī)背板提供的并行總線(xiàn)傳送給多功能主機(jī)板卡，以便多功能主機(jī)板卡發(fā)現(xiàn)制動(dòng)輸出異常后，采取更加嚴(yán)格的制動(dòng)輸出，達(dá)到故障導(dǎo)向安全的目的。本發(fā)明實(shí)施例提供的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備具有成本低、體積小、重量輕等特點(diǎn)，不僅適用于動(dòng)車(chē)，也適用于安裝條件苛刻的既有機(jī)車(chē)，便于車(chē)載設(shè)備的安裝和維護(hù)，并且本發(fā)明實(shí)施例提供的ATP車(chē)載設(shè)備在降低體積、重量和成本的同時(shí)，并沒(méi)有降低其安全性，進(jìn)一步提高了列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的可靠性。 實(shí)施例三
本發(fā)明實(shí)施例詳細(xì)提供了一種集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備，本實(shí)施例中的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備中僅利用5塊CPU就完成了信息采集、BTM信息解碼及報(bào)文數(shù)據(jù)處理、軌道電路信息采集及解碼、測(cè)速測(cè)距處理、內(nèi)部安全通信交互、對(duì)外安全擴(kuò)展通信、容錯(cuò)處理、核心運(yùn)算、安全輸入輸出、數(shù)據(jù)記錄與轉(zhuǎn)儲(chǔ)、向DMI顯示、車(chē)載線(xiàn)路數(shù)據(jù)讀取及處理等多個(gè)設(shè)備才能完成的功能；
本實(shí)施例僅以集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備中含有5塊CPU為例進(jìn)行說(shuō)明，任何將本實(shí)施例中一塊CPU完成的功能分成多塊CPU進(jìn)行處理的行為，都被本發(fā)明保護(hù)，另外，雙核CPU相當(dāng)于兩塊獨(dú)立的CPU，能完成兩塊獨(dú)立的CPU完成的功能，同樣的，多核CPU相當(dāng)于多塊獨(dú)立的CPU。如圖3所示，該集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的具體內(nèi)容如下
主機(jī)背板為集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備提供CAN總線(xiàn)和并行總線(xiàn)等可靠通信連接，集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備中的5塊CPU均有一個(gè)CAN接口與主機(jī)背板提供的CAN總線(xiàn)連接，分別為通信接口 I、通信接口 2、通信接口 3、通信接口 5、通信接口 6。相應(yīng)的，BTM功放板卡具體包括驅(qū)動(dòng)單元和信號(hào)處理單元；
驅(qū)動(dòng)單元主要包括激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生模塊、濾波模塊和初步放大模塊；
其中，激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生頻率為27. 095MHz的應(yīng)答器激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)BTM天線(xiàn)激活地面應(yīng)答器，從而獲得地面應(yīng)答器發(fā)送的包含應(yīng)答器信息的應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)；濾波模塊用于對(duì)來(lái)自BTM天線(xiàn)的中心頻率為4. 23±0. 28MHz的應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)進(jìn)行濾波處理；
初步放大模塊用于將濾波處理后的信號(hào)進(jìn)行初步放大，并送給信號(hào)處理單元進(jìn)行處
理；
信號(hào)處理單元包括放大模塊和解調(diào)模塊；
其中，放大模塊用于對(duì)來(lái)自驅(qū)動(dòng)單元的能量較小的應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)進(jìn)行放大處
理；
解調(diào)模塊用于將放大處理后的應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)解調(diào)為564. 48KHz的基帶碼，供BTM解碼及通信板卡使用。相應(yīng)的，BTM解碼及通信板卡具體包括解碼單元、通信接口 I,解碼單元又進(jìn)一步包括緩存模塊、硬解碼模塊、軟解碼模塊、2取2模塊、狀態(tài)檢測(cè)模塊和通信模塊；
其中，緩存模塊將來(lái)自信號(hào)處理單元的串行的564. 48KHz基帶碼存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)，方便后級(jí)譯碼處理器進(jìn)行解碼；
硬解碼模塊，由可編程邏輯器件完成硬件解碼功能，在基帶碼整理模塊準(zhǔn)備足夠的數(shù)據(jù)，校驗(yàn)基帶碼的合法性后，通過(guò)硬件解碼得到應(yīng)答器用戶(hù)報(bào)文；
軟解碼模塊由CPUl實(shí)現(xiàn)，在基帶碼整理模塊準(zhǔn)備足夠的數(shù)據(jù)，校驗(yàn)了基帶碼的合法性后，通過(guò)軟件解碼可以得到應(yīng)答器用戶(hù)報(bào)文；
2取2模塊，將來(lái)自硬解碼模塊和軟解碼模塊的應(yīng)答器用戶(hù)報(bào)文通過(guò)相應(yīng)的2取2算法后得到最終的應(yīng)答器用戶(hù)報(bào)文，并同時(shí)輸出CD信號(hào)； 通信模塊，通過(guò)通信接口 I與CAN總線(xiàn)相連，將最終得到的應(yīng)答器用戶(hù)報(bào)文按照安全通信協(xié)議,經(jīng)由CAN總線(xiàn)發(fā)送給多功能主機(jī)板卡。相應(yīng)的，對(duì)外擴(kuò)展通信板卡包含CPU2、多路串口、通信接口 2 ；
其中，多路串口，用來(lái)與外部設(shè)備連接，具體與GSM-R車(chē)載電臺(tái)進(jìn)行連接，還可以與帶有MVB總線(xiàn)接口、或Profibus總線(xiàn)接口、或其他串行接口的設(shè)備連接；
通信接口 2，用來(lái)與主機(jī)背板中的CAN總線(xiàn)相連；
CPU2是對(duì)外擴(kuò)展通信板卡的核心單元，用于實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的安全通信交互，將通過(guò)多路串口獲得的信息利用通信接口 2，采用安全通信協(xié)議，通過(guò)主機(jī)背板中的CAN總線(xiàn)傳送給多功能主機(jī)板卡進(jìn)行處理。相應(yīng)的，記錄器板卡包含CPU3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存單元、模擬量采集單元、通信接口 3和通信接口 4 ；
其中，CPU3是記錄器板卡的核心單元，與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)單元、模擬量采集單元相連，用于控制各單元操作，并且CPU3通過(guò)通信接口 3與主機(jī)背板中的CAN總線(xiàn)連接，用于采集集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)通信接口 4與外部CAN總線(xiàn)連接，用于監(jiān)聽(tīng)多功能主機(jī)板卡與DMI設(shè)備之間的通信數(shù)據(jù)；
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，與CPU3連接，用于記錄存儲(chǔ)集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，分別存儲(chǔ)于非易失性RAM和多媒體存儲(chǔ)介質(zhì)中；
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)單元，與CPU3連接，用于把多媒體存儲(chǔ)介質(zhì)中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，存儲(chǔ)到移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，以便保證數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)，便于數(shù)據(jù)的分析和備案，其中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)單元還可以包括DTU接口，用來(lái)將多媒體存儲(chǔ)介質(zhì)中的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳送到地面控制中心；
模擬量采集單元，與CPU3連接，通過(guò)相應(yīng)傳感器采集列車(chē)管壓力、制動(dòng)缸壓力、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、弓網(wǎng)電壓、弓網(wǎng)電流、環(huán)境溫度等信號(hào)，以便進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的計(jì)算和存儲(chǔ)。相應(yīng)的，多功能主機(jī)板卡包含第一信號(hào)調(diào)理單元、兩個(gè)信號(hào)采集模塊、第二信號(hào)調(diào)理單元、CPU4、CPU5、兩個(gè)線(xiàn)路數(shù)據(jù)單元、四個(gè)通信接口、兩個(gè)并口、一個(gè)串口，其中CPU4與CPU5可選用具有QEP外設(shè)接口、CAN接口、異步通訊串口接口、同步通訊串口接口、擴(kuò)展接口和浮點(diǎn)運(yùn)算單元的數(shù)字信號(hào)處理器或微處理器；
第一信號(hào)調(diào)理單元，與軌道電路接收線(xiàn)圈相連，用于對(duì)軌道電路接收線(xiàn)圈感應(yīng)出的軌道電路信號(hào)進(jìn)行濾波、限幅和隔離處理，并將得到的軌道電路信號(hào)提供給與其相連的信號(hào)采集單元，具體地，本實(shí)施例中的第一信號(hào)調(diào)理單元可由信號(hào)適配阻容網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)壓管、隔離運(yùn)算放大器和隔離電源芯片構(gòu)成的電路組成；
兩個(gè)信號(hào)采集單元，功能與結(jié)構(gòu)完全相同，均與第一信號(hào)調(diào)理單元相連，并分別與CPU4和CPU5相連，用于對(duì)接收到的軌道電路信號(hào)進(jìn)行A/D變換，并將變換后的數(shù)字信號(hào)各自提供給CPU4和CPU5進(jìn)行譯碼處理，具體地，本實(shí)施例中的信號(hào)采集單元可由信號(hào)適配電阻網(wǎng)絡(luò)和模數(shù)采集芯片構(gòu)成的電路組成；
第二信號(hào)調(diào)理單元，與速度傳感器相連，并分別與CPU4和CPU5相連，用于對(duì)速度傳感器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波、限幅和隔離處理，并將處理得到的信號(hào)提供給CPU4和CPU5進(jìn)行測(cè)速測(cè)距處理，具體地，本實(shí)施例中的第二信號(hào)調(diào)理單元可由阻容濾波網(wǎng)絡(luò)、穩(wěn)壓管、t匕較器和光電稱(chēng)合芯片構(gòu)成的電路組成；
兩個(gè)并行總線(xiàn)接口單元，功能與結(jié)構(gòu)完全相同，均與主機(jī)背板中的并行總線(xiàn)相連，通過(guò)主機(jī)背板中的并行總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)與TIU輸入輸出板卡的信息交互，用于對(duì)并行的數(shù)據(jù)、地址和 控制總線(xiàn)的隔離緩沖處理，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)CPU信息輸出、輸入信息獲取和輸出反饋信息獲取的通道，具體地，本實(shí)施例中的并行總線(xiàn)接口單元可由邏輯控制芯片和電平轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成的電路組成；
兩個(gè)線(xiàn)路數(shù)據(jù)單元，功能與結(jié)構(gòu)完全相同，用于對(duì)車(chē)載線(xiàn)路數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)，具體地，本實(shí)施例中的線(xiàn)路數(shù)據(jù)單元可由大容量FLASH芯片組成；
上述CPU4和CPU5完成相同的功能，構(gòu)成雙CPU的運(yùn)行平臺(tái)，每個(gè)CPU均與信號(hào)采集模塊、第一信號(hào)調(diào)理單元、第二信號(hào)調(diào)理單元、通信接口單元、并行總線(xiàn)接口單元和線(xiàn)路數(shù)據(jù)單元相連；兩個(gè)CPU通過(guò)同步串口實(shí)現(xiàn)信息的交互和同步；每個(gè)CPU均完成2取2容錯(cuò)比較處理、軌道電路信號(hào)譯碼處理、測(cè)速測(cè)距處理、應(yīng)答器報(bào)文數(shù)據(jù)接收及處理、車(chē)載存儲(chǔ)線(xiàn)路數(shù)據(jù)讀取及處理、動(dòng)態(tài)限速曲線(xiàn)計(jì)算、控制命令輸出和通信管理等功能，其中測(cè)速測(cè)距處理通過(guò)采集光電速度傳感器信號(hào)、接收雷達(dá)速度傳感器信號(hào)綜合進(jìn)行處理。上述CPU4利用通信接口 5與主機(jī)背板中的CAN總線(xiàn)相連，實(shí)現(xiàn)CPU4與BTM解碼及通信板卡、對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡等的信息交互，并利用通信接口 7與DMI設(shè)備、記錄器板卡相連，實(shí)現(xiàn)向DMI顯示和數(shù)據(jù)記錄功能；
相應(yīng)的，CPU5同樣利用通信接口 6實(shí)現(xiàn)CPU4與BTM解碼及通信板卡、對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡等的信息交互，利用通信接口 8實(shí)現(xiàn)向DMI顯示和數(shù)據(jù)記錄功能，并且CPU5還通過(guò)串口 I與雷達(dá)測(cè)速傳感器連接，綜合光電測(cè)速傳感器信息，以實(shí)現(xiàn)列車(chē)超速防護(hù)系統(tǒng)高精度的測(cè)速測(cè)距要求。相應(yīng)的,在本實(shí)施例中,TIU輸入輸出板卡具體包含光I禹輸入輸出接口和繼電器輸出接口 ；
其中，光耦輸入輸出接口用于實(shí)時(shí)采集機(jī)車(chē)工況輸入信號(hào)和制動(dòng)反饋信號(hào)，并通過(guò)主機(jī)背板提供的并行總線(xiàn)將采集到的信號(hào)傳送給多功能主機(jī)板卡進(jìn)行處理；
繼電器輸出接口用于接收多功能主機(jī)板卡通過(guò)主機(jī)背板提供的并行總線(xiàn)傳送過(guò)來(lái)的控制命令，進(jìn)行安全輸出，如緊急制動(dòng)輸出、常用制動(dòng)輸出、斷牽引輸出等。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備，其成本低、體積小、重量輕，適用于安裝條件苛刻和價(jià)格敏感的既有機(jī)車(chē)，便于安裝和維護(hù)，并且本發(fā)明實(shí)施例提供的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備在降低體積、重量和成本的同時(shí)，并沒(méi)有降低其安全性，由于采用系統(tǒng)化設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的可靠性和可維護(hù)性，解決了現(xiàn)有列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備很難大范圍應(yīng)用于既有機(jī)車(chē)的問(wèn)題，為鐵路發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。以上所述，僅為本發(fā)明較 佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.1、一種集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備，其特征在于，所述車(chē)載設(shè)備包括 主機(jī)背板，以及分別插接在所述主機(jī)背板上的對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡、多功能主機(jī)板卡和Tiu輸入輸出板卡； 所述對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡和Tiu輸入輸出板卡通過(guò)所述主機(jī)背板提供的總線(xiàn)與所述多功能主機(jī)板卡進(jìn)行信息交互。
2.2、如權(quán)I所述的車(chē)載設(shè)備，其特征在于，所述主機(jī)背板還用于為所述對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡、多功能主機(jī)板卡和TIU輸入輸出板卡提供獨(dú)立的、穩(wěn)定可靠的直流電源。
3.3、如權(quán)I所述的車(chē)載設(shè)備，其特征在于，所述對(duì)外擴(kuò)展通信板卡通過(guò)多路串行接口與外部設(shè)備相連，從所述外部設(shè)備獲得信息，將所述信息通過(guò)所述主機(jī)背板提供的CAN總線(xiàn)傳送給所述多功能主機(jī)板卡。
4.4、如權(quán)3所述的車(chē)載設(shè)備，其特征在于，所述外部設(shè)備包括GSM-R車(chē)載電臺(tái)、或帶有MVB總線(xiàn)接口、或Profibus總線(xiàn)接口、或其他串行接口的設(shè)備。
5.5、如權(quán)I所述的車(chē)載設(shè)備，其特征在于，所述記錄器板卡用于通過(guò)所述主機(jī)背板提供的CAN總線(xiàn)和外部CAN總線(xiàn)接收并記錄車(chē)載設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)。
6.6、如權(quán)5所述的車(chē)載設(shè)備，其特征在于，所述記錄器板卡還包括 模擬量采集單元，用于采集模擬量輸入信息，進(jìn)行處理與記錄； DTU接口單元，用于將記錄的數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送到地面控制中心。
7.7、如權(quán)I所述的車(chē)載設(shè)備，其特征在于，所述多功能主機(jī)板卡用于對(duì)通過(guò)所述主機(jī)背板提供的CAN總線(xiàn)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全處理，并通過(guò)所述主機(jī)背板提供的并行總線(xiàn)利用所述TIU輸入輸出板卡進(jìn)行安全輸出。
8.8、如權(quán)7所述的車(chē)載設(shè)備，其特征在于，所述多功能主機(jī)板卡包括與軌道電路接收線(xiàn)圈相連的第一信號(hào)調(diào)理單元；兩個(gè)完全相同且分別與所述第一信號(hào)調(diào)理單元相連的信號(hào)采集單元；與速度傳感器相連第二信號(hào)調(diào)理單元；與雷達(dá)測(cè)速傳感器相連的串口單元；兩個(gè)用于存儲(chǔ)車(chē)載線(xiàn)路數(shù)據(jù)的線(xiàn)路數(shù)據(jù)單元。
9.9、如權(quán)I所述的車(chē)載設(shè)備，其特征在于，所述TIU輸入輸出板卡通過(guò)所述主機(jī)背板提供的并行總線(xiàn)與所述多功能主機(jī)板卡進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)安全輸出。
10.10、如權(quán)9所述的車(chē)載設(shè)備，其特征在于，所述TIU輸入輸出板卡包括 光耦輸入輸出接口，用于采集機(jī)車(chē)工況輸入信號(hào)和制動(dòng)反饋信號(hào)，通過(guò)所述主機(jī)背板提供的并行總線(xiàn)傳送給所述多功能主機(jī)板卡； 繼電器輸出接口，用于將所述多功能主機(jī)板卡的控制命令進(jìn)行安全輸出。
11.11、如權(quán)I所述的車(chē)載設(shè)備，其特征在于，所述車(chē)載設(shè)備還包括 插接在所述主機(jī)背板上的BTM解碼及通信板卡，完成對(duì)應(yīng)答器信息的解碼，將得到的應(yīng)答器用戶(hù)報(bào)文通過(guò)所述主機(jī)背板提供的CAN總線(xiàn)傳給所述多功能主機(jī)板卡。
12. 12、如權(quán)11所述的車(chē)載設(shè)備，其特征在于，所述車(chē)載設(shè)備還包括 分別插接在所述主機(jī)背板上的濾波板卡和BTM功放板卡； 所述濾波板卡，用來(lái)濾除來(lái)自外部電源的干擾； 所述BTM功放板卡，用來(lái)驅(qū)動(dòng)BTM天線(xiàn)，激活地面應(yīng)答器，并對(duì)接收到的應(yīng)答器信息進(jìn)行初步處理，將處理結(jié)果傳送給所述BTM解碼及通信板卡。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備，該集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備包括主機(jī)背板，以及分別插接在所述主機(jī)背板上的對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡、多功能主機(jī)板卡和TIU輸入輸出板卡；所述對(duì)外擴(kuò)展通信板卡、記錄器板卡和TIU輸入輸出板卡通過(guò)所述主機(jī)背板提供的總線(xiàn)與所述多功能主機(jī)板卡進(jìn)行信息交互。本發(fā)明公開(kāi)的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備具有成本低、體積小、重量輕等特點(diǎn)，不僅能應(yīng)用于動(dòng)車(chē)上，還能適用于安裝條件苛刻的既有機(jī)車(chē)，便于安裝和維護(hù)，并且本發(fā)明實(shí)施例提供的集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備在降低體積、重量和成本的同時(shí)，并沒(méi)有降低其安全性，進(jìn)一步提高了集成化列車(chē)超速防護(hù)車(chē)載設(shè)備的可靠性。
文檔編號(hào)B61L23/00GK102923165SQ201110229329
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者趙明, 劉中田, 邱寬民, 趙勝凱 申請(qǐng)人:北京交大思諾科技有限公司