專利名稱：一種軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種列車設(shè)備，特別地，涉及一種在列車上使用的可根據(jù)輸入輸出通道數(shù)量可自由配置和擴(kuò)展的軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站。
背景技術(shù)：
高速運(yùn)行的列車運(yùn)行控制是一個非常重要的技術(shù)。在列車上的各個位置安裝有數(shù)量很多的功能單元。這些功能單元包括牽引單元,制動單元,空調(diào)單元，電源輔助單元和高壓單元等等。對于列車的控制是通過對各個功能單元的控制實現(xiàn)的。各個功能單元通過列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)連接到全列車的控制單元，從而實現(xiàn)列車的集中控制與突發(fā)事件的緊急處理。圖I是現(xiàn)有的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，所有的功能單元201-208都直接連接到控制單元101。各個功能單元將各自的開關(guān)量信號直接發(fā)送到控制單元101，通知控制單元101其當(dāng)前的狀態(tài)，并從控制單元101接收控制命令，執(zhí)行相應(yīng)的動作。這種列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的缺點很多。首先，控制單元的I/O負(fù)擔(dān)過重，占用控制單元的很多資源。無論是處理資源還是接口資源都被大量占用，嚴(yán)重影響中央控制單元的處理能力。其次，各個功能單元對傳輸速率的要求不同。同一種傳輸總線容易造成傳輸資源不足或傳輸資源浪費。而如果采用多種總線結(jié)構(gòu)，則增加了布線的復(fù)雜度。第三，布線非常復(fù)雜，既占用空間，又不便于維護(hù)。因此，本領(lǐng)域需要一種針對上述技術(shù)問題的簡單方便的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出一種軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站，包括基座模塊，其包括通信電路；IO輸入模塊，其安裝到所述基座模塊上，接收來自列車上至少一個功能單元的狀態(tài)數(shù)據(jù)；IO輸出模塊，其安裝到所述基座模塊上，向所述列車上所述至少一個功能單元發(fā)送控制命令。所述電源模塊，所述CPU模塊和基座模塊安裝在標(biāo)準(zhǔn)的DIN35導(dǎo)軌上。CPU模塊，與所述基座模塊的IO通信電路連接，接收來自所述IO輸入模塊的所述狀態(tài)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)到所述列車的控制單元；并且，接收來自所述列車的所述控制單元的所述控制命令，并轉(zhuǎn)發(fā)到所述IO輸出單元；以及電源模塊，向所述CPU模塊，所述IO輸入模塊和所述IO輸出模塊提供電力。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了一種軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站的數(shù)據(jù)通信的方法，包括輸入輸出工作站通過MVB卡發(fā)送或接收來自控制單元的數(shù)據(jù)；來自所述控制單元的數(shù)據(jù)由CPU模塊的中央處理器進(jìn)行解析并輸出到IO輸出模塊，或IO輸入模塊數(shù)據(jù)由CPU模塊的中央處理器進(jìn)行收集并發(fā)送到其它控制單元；通過INTERBUS主芯片將來自所述中央處理器的數(shù)據(jù)經(jīng)過INTERBUS總線發(fā)送到所述IO輸出模塊的INTERBUS從芯片，并通過所述輸入模塊的INTERBUS從芯片讀取來自各個輸入IO通道的數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過INTERBUS總線轉(zhuǎn)發(fā)到INTERBUS主芯片，由所述CPU模塊的中央處理器接收。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了一種列車控制的方法，包括通過輸入輸出工作站讀取各個功能單元的輸入輸出狀態(tài)數(shù)據(jù)；輸入輸出工作站將各個功能單元的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過MVB轉(zhuǎn)發(fā)到控制單元；以及中央處理單元根據(jù)控制邏輯判讀是否需要調(diào)整功能單元。如果不需要調(diào)整，繼續(xù)監(jiān)視列車的運(yùn)行狀態(tài)；如果需要調(diào)整，控制單元通過MVB總線將針對功能單元的調(diào)整命令發(fā)送到輸入輸出工作站的CPU模塊。


下面，將結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖I是現(xiàn)有的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輸入輸出工作站結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的輸入輸出工作站結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輸入輸出工作站的CPU模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輸入輸出工作站的IO輸入模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輸入輸出工作站的IO輸出模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輸入輸出工作站的CPU模塊的初始化方法流程示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在輸入輸出工作站的CPU模塊上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的方法；及圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在控制單元上進(jìn)行列車控制的方法。
具體實施例方式圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明的列車控制網(wǎng)絡(luò)包括控制單元101和輸入輸出工作站102。所有的功能單元201-208都直接連接到輸入輸出工作站102，輸入輸出工作站102連接到控制單元101。根據(jù)本發(fā)明的一個實例，功能單元201-208與輸入輸出工作站102之間采用的通信協(xié)議與輸入輸出工作站102與控制單元101之間采用的通信協(xié)議不同。根據(jù)本發(fā)明的一個實例，功能單元201-208與輸入輸出工作站102之間采用INTERBUS通信協(xié)議；輸入輸出工作站102與控制單兀 101 之間米用 MVB (Multifunction Vehicle Bus)通信協(xié)議。輸入輸出工作站是車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的輸入輸出采集裝置。它也可以與中央控制單元集成，為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)提供輸入狀態(tài)變量及輸出控制命令，實現(xiàn)整車控制和監(jiān)視的功能。輸入輸出工作站是網(wǎng)絡(luò)輸入輸出設(shè)備，其將多個開關(guān)量信號集中采集和發(fā)布，通過通信網(wǎng)絡(luò)與作為網(wǎng)絡(luò)控制中心的中央控制單元交互。輸入輸出工作站為控制單元的上層應(yīng)用的實現(xiàn)提供這些開關(guān)量的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且將上層應(yīng)用發(fā)布的控制命令轉(zhuǎn)發(fā)到各個功能單元以供執(zhí)行?？刂茊卧橇熊嚨闹饕壿嬁刂茊卧?，控制全列車的運(yùn)行，實現(xiàn)整車的控制。為了控制列車各個功能單元，控制單元通過集中的輸入輸出工作站來檢測列車各個功能單元的狀態(tài)，并且控制各個功能單元。各個功能單元與輸入輸出工作站之間采用INTERBUS總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中采用INTERBUS總線是不容易想到的。INTERBUS是一種發(fā)展多年的現(xiàn)場總線，其應(yīng)用基本是制造業(yè)和機(jī)器加工行業(yè)。例如，歐洲汽車工業(yè)80%的車身廠和焊接車間都采用INTERBUS總線。在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中采用INTERBUS總線本身就很少見，而且在列車這一對實時性和復(fù)雜性比較高的特定環(huán)境中，更是絕無僅有。在列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中采用INTERBUS總線可以提供如下優(yōu)點1.兼容性高，可以與世界上大多數(shù)控制系統(tǒng)兼容。2.采用INTERBUS技術(shù)的系統(tǒng)，有效數(shù)據(jù)傳輸效率高達(dá)52%，可以滿足大量數(shù)據(jù)的高速傳輸，遠(yuǎn)超任何其他總線，具有極強(qiáng)的抗干擾能力并且能準(zhǔn)確進(jìn)行系統(tǒng)故障定位與、故障信息報告，可減少故障停機(jī)時間30%。這一特點是本領(lǐng)域技術(shù)人員在具體應(yīng)用之前是無法預(yù)料的。3. —個主站最大可以連接255個設(shè)備，255個設(shè)備可以根據(jù)復(fù)雜的現(xiàn)場控制要求進(jìn)行合理規(guī)劃配置，進(jìn)行總線任意分支(最多16層)，分支可以根據(jù) 需要關(guān)斷，提高安裝調(diào)試效率達(dá)30%。除了使用針對輸入輸出信號的INTERBUS總線，本發(fā)明還采用了列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)MVB。MVB技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容可以參考標(biāo)準(zhǔn)IEC61375。本發(fā)明的另一個特點在于INTERBUS通信總線與MVB的融合。本發(fā)明通過輸入輸出工作站一個功能單元實現(xiàn)了 INTERBUS通信總線中的輸入輸出信號與MVB網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換。而且，除了將INTERBUS總線數(shù)據(jù)流進(jìn)行轉(zhuǎn)換以外，輸入輸出工作站還要實時監(jiān)視INTERBUS網(wǎng)絡(luò)通信和MVB網(wǎng)絡(luò)通信的狀態(tài)，為設(shè)備在故障下的診斷提供狀態(tài)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)安全可靠的運(yùn)行，為上層總控制器提供故障安全導(dǎo)向的依據(jù)。在以下的部分中，將進(jìn)一步詳細(xì)描述輸入輸出工作站。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輸入輸出工作站結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的輸入輸出工作站結(jié)構(gòu)不意圖。如圖所不，輸入輸出工作站300或400包括五個模塊，分別為=CPU模塊301，電源模塊302，IO輸入模塊310、314，IO輸出模塊312、316和基座模塊303。根據(jù)本發(fā)明的一個實例，CPU模塊301、電源模塊302、IO輸入模塊310、314和IO輸出模塊312、316中的每一者都被封裝成一個標(biāo)準(zhǔn)模塊。各個標(biāo)準(zhǔn)模塊或者至少IO輸入模塊和IO輸出模塊(簡稱IO模塊)具有類似的外觀和統(tǒng)一的接口，以方便替換。根據(jù)本發(fā)明的一個實例，各個模塊的排列為所有模塊均橫向排列，兩側(cè)有電源和CPU模塊各一個，中間為IO模塊。最多可以排6組計12個IO模塊。本發(fā)明的IO模塊310-316不需設(shè)置子模塊地址，其位置就是模塊地址，不需任何操作。本設(shè)計的輸入輸出工作站就可以根據(jù)要求，掛接多個DCllOV輸入模塊(最多12個模塊)和多個DCllOV輸出模塊(最多12個模塊)。而在圖3和圖4所示的結(jié)構(gòu)下，增加供電電源容量，還可以為以后更多輸入輸出模塊的掛接提供擴(kuò)展?；K303提供了供CPU模塊301、電源模塊302和IO模塊310-316插接的插座。如圖3所示，基座模塊303本身可以設(shè)置成平板形，CPU模塊301、電源模塊302和IO模塊310-316插接到基座的插座上，并進(jìn)一步固定到基座上。根據(jù)本發(fā)明的一個實例，CPU模塊和電源模塊可以集成到插座上。如圖4所示，IO輸入模塊和IO輸出模塊均安裝在基座模塊上，CPU模塊、電源模塊和基座模塊通過標(biāo)準(zhǔn)DIN35導(dǎo)軌304安裝，CPU模塊與基座模塊通過扁平電纜305建立INTERBUS通信數(shù)據(jù)鏈路。電源模塊為CPU模塊和輸入模塊及輸出模塊提供電力。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所有輸入輸出工作站中CPU模塊301、電源模塊302和IO模塊310-316模塊均為標(biāo)準(zhǔn)模塊，且各個標(biāo)準(zhǔn)模塊的殼體采用統(tǒng)一系列化設(shè)計風(fēng)格。不僅滿足所有殼體強(qiáng)度要求，并且美觀實用。在考慮電磁兼容方面，CPU模塊301是敏感的部件采用了全金屬殼體。IO模塊310-316采用了塑料殼體設(shè)計，同時在電路板級采取電磁兼容的設(shè)計，防范電磁干擾。電源模塊302也采用了塑料殼體。對于電源的額定功率最大限制在100W之內(nèi)，最佳使用功率低于50%。對于電源模塊也米用了電磁兼容的方面設(shè)計。本發(fā)明的輸入輸出工作站的工作環(huán)境溫度范圍為_40°C 85°C，并且滿足了《中華 人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-鐵路機(jī)車車輛電子裝置》的抗震和電磁兼容要求。輸入輸出工作站采用模塊式設(shè)計，特別是IO輸入模塊和IO輸出模塊。IO輸出模塊可以包含8路輸出信號和8路輸入反饋信號，IO輸入模塊包含16路輸入信號。輸入模塊和輸出模塊數(shù)量可以任意組合，總模塊數(shù)一般不超過16個。如果需要還可以擴(kuò)展。輸入輸出站控制輸出信號和反饋輸入信號，為上層提供MVB總線接口，支持接入MVB網(wǎng)絡(luò)，接收和發(fā)送MVB數(shù)據(jù)；為底層使用INTERBUS總線，控制輸入輸出信號。并且，輸入輸出站能夠自我檢測各個模塊的狀態(tài)，能夠自我診斷模塊的故障。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輸入輸出工作站的CPU模塊500的結(jié)構(gòu)示意圖。該模塊是輸入輸出站的核心部件，其包括INTERBUS通信電路501、CPU電路502和MVB通信電路503。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，CPU電路502采用的CPU520是freescale公司的16位單片機(jī)MC9S12XD512，其通過PC104總線接口與MVB通信模塊接口。具體而言，CPU520采用16MHz的晶振。CPU520通過串口通信與INTERBUS通信電路501的INTERBUS主站芯片510通信。由此CPU電路實現(xiàn)了對下與輸入輸出模塊的INTERBUS從芯片通信，對上通過MVB與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的中央控制單元通信。通過使用例如freesCalel6位單片機(jī)的CPU將兩個通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成在輸入輸出工作站中，從而實現(xiàn)從輸入輸出信號到上層MVB網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輸入輸出工作站的IO輸入模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。IO輸入模塊將DCllOV輸入的開關(guān)量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字量，通過INTERBUS從芯片將開關(guān)量發(fā)送出去。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，IO輸入模塊由兩塊電路板卡601和603組成，從而實現(xiàn)16個通道的開關(guān)量輸入。其中板卡I包含INTERBUS從芯片610和8路開關(guān)量通道的8路采樣隔離電路602。板卡2僅僅包含8路開關(guān)量通道的8路采樣隔離電路602。板卡I和2之間可以通過扁平電纜線實現(xiàn)開關(guān)信號數(shù)字化量的匯總，從而實現(xiàn)INTERBUS芯片對于16路數(shù)字信號的收集及發(fā)送。采樣隔離電路602和603是高電壓DCllOV開關(guān)量的采集電路，將該開關(guān)量轉(zhuǎn)換為DC5V信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，采樣隔離電路602和603通過光耦隔離將DC5V信號和DCllOV開關(guān)信號隔離，實現(xiàn)對電磁兼容的設(shè)計，也保護(hù)了后級電路。另一方面，IO輸入模塊以INTERBUS總線技術(shù)為基礎(chǔ)，通過INTERBUS總線從芯片610建立數(shù)字電路實現(xiàn)對于16路數(shù)字信號的采集，并且可以通過INTERBUS總線通信線路實現(xiàn)與CPU模塊的INTERBUS主芯片的數(shù)據(jù)通信。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輸入輸出工作站的IO輸出模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。IO輸出模塊將數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換為輸出DCllOV開關(guān)量用以驅(qū)動功能單元的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。數(shù)字控制信號通過INTERBUS總線由INTERBUS主芯片發(fā)布給INTERBUS從芯片，然后再通過輸出電路輸出DCllOV開關(guān)量。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，IO輸出模塊由兩塊電路板卡組成以實現(xiàn)8個通道的開關(guān)量輸出。板卡I包含INTERBUS總線技術(shù)的INTERBUS從芯片、包含4路開關(guān)量通道的4路輸出隔離電路703和包含4路開關(guān)量通道的4路輸出反饋監(jiān)測電路704，板卡2僅僅包含4路開關(guān)量通道的4路輸出隔離電路705和包含4路開關(guān)量通道的4路輸出反饋監(jiān)測電路706。兩個板卡之間通過扁平電纜線實現(xiàn)開關(guān)信號數(shù)字化量的匯總，實現(xiàn)INTERBUS芯片對于16路數(shù)字信號的收集及發(fā)送。

輸出隔離電路703和705是高電壓DCllOV開關(guān)量的驅(qū)動電路，將電路將DC5V信號通過光耦隔離轉(zhuǎn)換為DCllOV輸出的開關(guān)信號，從而實現(xiàn)電磁兼容的設(shè)計，保護(hù)了后級電路對前級電路影響。同時，通過輸出反饋監(jiān)測電路在后級驅(qū)動電路中為每個輸出驅(qū)動通道提供了一路反饋信號。這個反饋信號也通過光耦轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，實現(xiàn)對輸出驅(qū)動通道的監(jiān)測。以INTERBUS總線技術(shù)為基礎(chǔ)的INTERBUS總線從芯片建立了數(shù)字電路實現(xiàn)對于8路輸入狀態(tài)數(shù)字信號的采集和輸出8路數(shù)字控制命令，并且可以通過INTERBUS總線通信線路實現(xiàn)與CPU模塊的INTERBUS主芯片的數(shù)據(jù)通信。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輸入輸出工作站的CPU模塊初始化方法的流程示意圖。在步驟801-803中，MVB通信電路、CPU電路和INTERBUS通信電路初始化。其中，在步驟804, MVB通信電路探測NSDB (Node Supervisor DataBase)中模塊的個數(shù)；在步驟805，INTERBUS通信電路探測IO輸入和IO輸出模塊的狀態(tài)，包括但不限于IO輸入和輸出模塊的個數(shù)、INTERBUS通信的數(shù)據(jù)長度等信息。在步驟806，判斷NSDB中的模塊數(shù)與INTERBUS總線模塊數(shù)相同。如果相同，則結(jié)束整個初始化過程；否則，將INTERBUS總線中缺少的模塊設(shè)置為故障。也就是說，如果INTERBUS通信電路報告IO輸入和輸出模塊的個數(shù)和MVB中NSDB中解析的模塊個數(shù)不同，則把相應(yīng)缺少的模塊的狀態(tài)位設(shè)置為1，并且設(shè)置組件故障和移位寄存器故障。如果INTERBUS初始化成功，可以設(shè)置指示IO故障的IO故障燈滅。如果INTERBUS初始化成功，檢查MVB初始化的配置結(jié)果，如果MVB配置不正確，可以重新配置一次。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，CPU模塊通過設(shè)置定時器中斷執(zhí)行數(shù)據(jù)交互操作。即在CPU模塊中設(shè)置一個主循環(huán)，在主循環(huán)中設(shè)置定時器中斷。在中斷發(fā)生時，完成從MVB讀取數(shù)據(jù)、INTERBUS總線的讀寫和向MVB寫數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，CPU模塊通過設(shè)置主循環(huán)中的故障處理來處理故障情況。主要處理的故障包括，NSDB錯誤、移位寄存器器錯誤、組件錯誤、MVB故障指示燈、I/O故障指不燈等。圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在輸入輸出工作站的CPU模塊上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的方法900。在步驟910中，輸入輸出工作站通過MVB卡讀取來自中央處理單元的數(shù)據(jù)。在步驟920中，讀取的來自中央處理單元的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到CPU模塊。在步驟930中，通過INTERBUS主芯片和將來自中央處理單元的數(shù)據(jù)發(fā)送到IO輸出模塊的INTERBUS從芯片然后寫入對應(yīng)的INTERBUS總線，并同時通過輸入模塊的INTERBUS從芯片讀取來自各個INTERBUS總線的狀態(tài)數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)發(fā)到INTERBUS主芯片。在步驟940，將讀取的來自INTERBUS的狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到CPU模塊。在步驟940，輸入輸出工作站通過MVB卡將讀取的來自INTERBUS總線的狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中央處理單元。圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在中央控制單元上進(jìn)行列車控制的方法1000。在步驟1100中，通過輸入輸出工作站讀取來自INTERBUS總線的各個功能單元的狀態(tài)數(shù)據(jù)。在步驟1200中，輸入輸出工作站將各個功能單元的狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中央處理單元。在步驟1300中，中央處理單元是否需要調(diào)整功能單元。如果不需要調(diào)整，返回在步驟1100中，繼續(xù)監(jiān)視列車的運(yùn)行狀態(tài)。如果需要調(diào)整，在步驟1400中，中央處理單元將針對功能單元的調(diào)整命令發(fā)送到輸入輸出工作站。在步驟1500中，將針對功能單元的調(diào)整命令寫入INTERBUS總線，轉(zhuǎn)換成開關(guān)量信號；同時可以再次讀取各個功能單元的狀態(tài)，返回步驟1100。功能單元接收調(diào)整命令并完成狀態(tài)的調(diào)整，并返回步驟1100，監(jiān)視調(diào)整后的狀態(tài)。上述實施例僅供說明本發(fā)明之用，而并非是對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此，所有等同 的技術(shù)方案也應(yīng)屬于本發(fā)明公開的范疇。
權(quán)利要求
1.一種軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站，包括 基座模塊，其包括通信電路； IO輸入模塊，其安裝到所述基座模塊上，接收來自列車上至少一個功能單元的狀態(tài)數(shù)據(jù)； IO輸出模塊，其安裝到所述基座模塊上，向所述列車上所述至少一個功能單元發(fā)送控制命令； CPU模塊，與所述基座模塊的通信電路連接，接收來自所述IO輸入模塊的所述狀態(tài)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)到所述列車的控制單元；并且，接收來自所述列車的所述控制單元的所述控制命令，并轉(zhuǎn)發(fā)到所述IO輸出單元；以及 電源模塊，向所述CPU模塊，所述IO輸入模塊和所述IO輸出模塊提供電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站，其中所述IO輸入模塊和所述IO輸出模塊與所述CPU模塊之間采用INTERBUS總線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站，其中所述CPU模塊與所述控制單元之間采用MVB協(xié)議。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站，其中所述CPU模塊包括 INTERBUS通信電路，其包括INTERBUS主芯片； MVB通信電路，其包括MVB模塊；以及 CPU電路，其包括CPU，所述CPU接收來自所述INTERBUS主芯片的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)到MVB模塊；所述CPU接收來自MVB模塊的控制命令，并轉(zhuǎn)發(fā)到INTERBUS主芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站，其中所述IO輸入模塊包括 采用隔離電路，其用來從功能單元采集開關(guān)量狀態(tài)數(shù)據(jù)；以及 INTERBUS從芯片，接收所述開關(guān)量狀態(tài)數(shù)據(jù)，發(fā)送到所述CPU模塊的INTERBUS主芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站，其中所述IO輸出模塊包括 INTERBUS從芯片，其用來接收來自所述INTERBUS主芯片的控制命令；以及輸出驅(qū)動隔離電路，將控制命令轉(zhuǎn)化為驅(qū)動信號并隔離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站，其中所述IO輸出模塊包括輸出反饋監(jiān)測電路，將IO模塊實際輸出進(jìn)行采集，將輸入狀態(tài)連接到所述INTERBUS從芯片，也同樣被傳送到所述CPU模塊的INTERBUS主芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站，其中，所述電源模塊，所述CPU模塊和基座模塊安裝在標(biāo)準(zhǔn)的DIN35導(dǎo)軌上，所述CPU模塊和基座模塊通過扁平通信電纜連接，所述IO輸入模塊和所述IO輸出模塊均橫向排列在所述基座模塊上，其中兩側(cè)為電源模塊和CPU模塊，中間為IO輸入模塊和所述IO輸出模塊。
9.一種軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站的數(shù)據(jù)通信的方法，包括 輸入輸出工作站通過MVB卡發(fā)送或接收來自控制單元的數(shù)據(jù)； 來自所述控制單元的數(shù)據(jù)由CPU模塊的中央處理器進(jìn)行解析并輸出到IO輸出模塊，或 IO輸入模塊數(shù)據(jù)由CPU模塊的中央處理器進(jìn)行收集并發(fā)送到其它控制單元；通過INTERBUS主芯片將來自所述中央處理器的數(shù)據(jù)經(jīng)過INTERBUS總線發(fā)送到所述IO輸出模塊的INTERBUS從芯片，并通過所述輸入模塊的INTERBUS從芯片讀取來自各個輸入IO通道的數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過INTERBUS總線轉(zhuǎn)發(fā)到INTERBUS主芯片，由所述CPU模塊的中央處理器接收。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包括 將讀取的來自INTERBUS的狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到CPU模塊；以及CPU模塊通過MVB卡將讀取的來自INTERBUS總線的狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)所述控制單元。
11.一種列車控制的方法，包括 通過輸入輸出工作站讀取各個功能單元的輸入輸出狀態(tài)數(shù)據(jù)； 輸入輸出工作站將各個功能單元的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過MVB轉(zhuǎn)發(fā)到控制單元；以及中央處理單元根據(jù)控制邏輯判讀是否需要調(diào)整功能單元。如果不需要調(diào)整，繼續(xù)監(jiān)視列車的運(yùn)行狀態(tài)；如果需要調(diào)整，控制單元通過MVB總線將針對功能單元的調(diào)整命令發(fā)送到輸入輸出工作站的CPU模塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的列車控制的方法，其進(jìn)一步包括 所述輸入輸出工作站的CPU模塊將針對功能單元的調(diào)整命令發(fā)送到所述輸入輸出工作站的IO輸出模塊，轉(zhuǎn)換成開關(guān)量信號，轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的功能單元；同時通過IO輸入模塊讀取各個功能單元的狀態(tài)；以及所述對應(yīng)的功能單元接收調(diào)整命令并完成狀態(tài)的調(diào)整。
全文摘要
一種軌道交通車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入輸出工作站，包括基座模塊，IO輸入模塊，接收來自列車上至少一個功能單元的狀態(tài)數(shù)據(jù)；IO輸出模塊，向所述列車上所述至少一個功能單元發(fā)送控制命令；CPU模塊，通過與所述基座模塊的通信鏈路連接，接收來自所述IO輸入模塊的所述狀態(tài)數(shù)據(jù)，CPU模塊包含將IO輸入模塊的狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到所述列車的控制單元；并且，通過MVB通信網(wǎng)卡接收來自所述列車的控制單元的所述控制命令，輸出到所述IO輸出單元；以及電源模塊，向所述CPU模塊，所述IO輸入模塊和所述IO輸出模塊提供電力，其中基座模塊包含INTERBUS總線；IO輸入模塊、IO輸出模塊與CPU模塊包含用于INTERBUS總線通信的從站或主站芯片構(gòu)成的通信電路。該輸入輸出工作站適于機(jī)車、動車組、地鐵和城際列車的應(yīng)用。
文檔編號G05B19/418GK102707678SQ20121015262
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者王立文, 閆迷軍 申請人:中國鐵道科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所, 北京縱橫機(jī)電技術(shù)開發(fā)公司