专利名称：用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板的制作方法
技术领域：
本发明涉及轨道车辆制动控制技术，特别是一种用于采集制动执行部件状态信息给主控板的用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板。
背景技术：
我国传统的时速在160Km/h及以下的列车，使用内燃机车或电力机车牵引，制动系统主要以机械设备控制列车管的充风或排风来进行制动控制，不存在高速动车组上采用的电空制动控制系统，而随着动车组的发展，我国的高速列车时速已达到380Km/h，常用制动采用复合型的制动方式，使用电制动和直接制动联合作用，制动系统非常复杂，制动执行部件较多，现有技术连接制动执行部件与主控板的整体硬件外部接口不通用，且成本较高， 抗干扰能力较差。
发明内容
本发明提供一种用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板，用以解决现有技术中的缺陷，实现通用的外部接口、降低整体硬件成本、提高抗干扰性能和工作的可靠性能。本发明实施例提供一种用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板，包括本体板， 所述本体板上设置有频率输入接口，用于接收频率信号，并监控各个频率信号的状态；开关量输入接口，用于接收开关量信号；所述开关量信号以高低电平表示；编码模块，用于设置该数字扩展板的ID号；主处理器，用于判断各路开关量输入接口的电平状态，如果所述开关量输入接口接收的电压是高电平，设置该路开关量输入接口输入信号的开关量为1 ；如果所述开关量输入接口接收的电压是低电平，设置该路开关量输入接口输入信号的开关量为0 ；接收处理所述频率信号；读取所述ID号并控制CAN报文的收发；收发模块，用于一起发送该数字板的ID号、各路开关量输入接口所对应的开关量及经所述主处理器接收并处理后的频率信号，并收发所述CAN报文。本发明提供的用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板，具有通用的开关量输入接口和频率输入接口作为外部接口，构件简单，便于与外围的主控板或其他芯片兼容和交互模拟或数字信号，扩展了该数字扩展板的适用范围。其中，当该数字扩展板设置有两路或两路以上的开关量输入接口和/或频率输入接口时，该数字扩展板可以同时采集多路监控信号的信息，使得该数字扩展板具有一板多用的功能，从而降低了整体硬件的成本。此外，该数字扩展板将采集的信号以开关量进行传送，提高了抗干扰性能；另外， 各路开关量与该数字扩展板的ID号一块传送，便于接收方识别及区分不同数字扩展板所输送的开关量信息，提高了工作可靠性。本发明所公开的用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板可以广泛用于高铁的制动系统中，以实时传送所监控的各路信号的状态信息，为列车的自动制动奠定了基础。
图1为本发明实施例的结构示意图。图2为本发明实施例的模块结构示意图。附图标记1-频率输入接口 ；2-开关量输入接口 ；3-主处理器；4-编码模块；5-收发模块。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1、图2所示，本发明实施例提供一种用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板，包括本体板，本体板上设置有频率输入接口 1，用于接收频率信号，可以接收速度传感器信号用于测量速度，也可以接收对方制动控制单元定义好的生命信号，即事先定义好的频率信号，并监控各个频率信号的状态；如果一个制动控制单元正常工作，往外发送事先定义好400赫兹的频率信号，如果该制动控制单元往外发送600赫兹的频率信号，则该制动控制单元有故障，如果没有频率信号往外发送，则该制动控制单元可能坏掉了，因此，通过频率输入接口接收对方制动控制单元的频率，并检测这些频率信号就能判断对方制动控制单元是否正常工作；该频率输入接口的数量可根据通过该数字扩展板连接的制动执行部件的数量设置，本实施例中为四个。开关量输入接口 2，用于接收开关量信号，该实施例中具体为十六位单片机的I/O 接口 ；外部的开关量为电压信号，要么是U，要么是0，其中U为IlOV的电源提供，输出电压允许误差范围介于77V-137. 5V之间，都认为是IlOV的电压开关量信号，本实施例中开关量输入接口的数量根据数字扩展板的实际使用需求，设置为十六路，其中十四路分别用于连接停放制动监控环路列车线、IlOV蓄电池、乘客紧急制动拉手列车线、停放制动施加列车线、停放制动缓解列车线、紧急制动激活列车线、紧急驱动请求列车线、摩擦制动缓解列车线、间接隔离塞门、撒砂供风隔离塞门、总风缸供风隔离塞门、第一转向架空簧压力开关、第二转向架空簧压力开关、乘客紧急列车线；另外两路备用。主处理器3，核心具体采用十六位单片机，用于判断上述各路开关量输入接口的电平状态，如果任一外部开关量输入接口输入的电压都是高电平，则将该数字扩展板的开关量设置为1 ；如果任一外部开关量输入接口输入的电压都是低电平，则将该数字扩展板的开关量设置为0。上述各列车线与数字扩展板的输入电路共同接地，如果列车线未被中断， 则数字扩展板检测到电压，转化成数字量1 ；如果列车线被中断，则数字扩展板检测不到电压，数字量为0。各隔离塞门与压力开关的电信号节点也是IlOV供电，与数字扩展板的输入电路共地，如果塞门打开，则数字扩展板检测到电压，转换成数字量1 ；如果塞门关闭，则数字扩展板检测不到电压，数字量为0 ；同时，单片机还接收并处理通过频率输入接口 1输入的频率信号；读取下述编码模块4对该数字扩展板设置的所述ID号并控制CAN报文的收发。编码模块4，用于设置该数字扩展板的ID号；本实施例中具体采用五位节点号表示二进制编码，设置有五个Pin脚和一个GND脚，五个pin脚具体为pinO脚、pinl脚、pin2 脚、pin3脚和pin4脚，若pin脚与GND脚连接则表示该pin脚所在位数为1，若pin脚与 GND脚断开则表示该pin脚所在位数为0 ；举例说明pi n3脚与GND脚连接，pinO脚、pinl 脚、pin2脚和pi n4脚与GND脚不连接，表示二进制编码01000，十六位单片机读取01000， 转换成十进制8，表示该数字扩展板的ID号为8，以区别于其他数字扩展板，该编码通过收发模块发送到CAN总线；在此，该ID号8是唯一的，不同于其他任何一个传输至CAN总线的 ID号。收发模块5，用于一起向主控板发送该数字板的ID号和经所述主处理器接收并处理后的频率信号，并收发所述CAN报文。上述结构的数字扩展板，使用时将各路列车线、隔离塞门、压力开关和蓄电池接入开关量输入接口，将对方制动控制单元的生命信号接入频率输入接口，收发模块通过CAN 总线与各主控板分别连接，各主控板就能根据收发模块发送的关于该数字扩展板的ID号进行识别并采集来自各路列车线、隔离塞门、压力开关和蓄电池等制动控制执行部件的状态信息，根据其内部的核心算法进行计算并输出控制信号，具有构件简单，便于与外围的主控板或其他芯片兼容和交互模拟或数字信号，扩展了该数字扩展板的适用范围；该数字扩展板设置有两路或两路以上的开关量输入接口和/或频率输入接口，可以同时采集多路监控信号的信息，使得该数字扩展板具有一板多用的功能，从而降低了整体硬件的成本；将采集的信号以开关量进行传送，提高了抗干扰性能；另外，各路开关量与该数字扩展板的ID 号一块传送，便于接收方识别及区分不同数字扩展板所输送的开关量信息，提高了工作可靠性。本发明所公开的数字扩展板可以广泛用于高铁的制动系统中，以实时传送所监控的各路信号的状态信息，为列车的自动制动奠定了基础。作为本发明的另一具体实施例，收发模块5设有相互冗余的两路CAN总线。主控板通过相互冗余的两路CAN总线与数字扩展板连接。如果一路CAN总线损坏，则自动切换到另一路CAN总线，以确保信号能正确可靠地传输给主控板。另外，收发模块5还用于向主控板转发所述频率输入接口的状态信息。以便主控板根据接收到的来自于对方制动控制单元状态信息进行计算并输出控制信号。作为本发明的又一具体实施例，开关量输入接口 2与主处理器3之间还设置有第一转换模块，所述第一转换模块用于将输入开关量信号的电压调整为所述主处理器的工作电压5V，若外部输入开关量输入接口为1IOV (该电压介于77V-137. 5V之间)，经第一转换模块后转换为5V，即为高电平，则经主处理器得数字量1，若开关量输入接口经调压电路后输入为0V，即为低电平，则经主处理器得数字量0。频率输入接口 1与主处理器3之间设置有第二转换模块，所述第二转换模块用于将输入的频率信号的频率根据需要转换为不同的频率或同一固定频率以便主处理器接收，然后将转换后的频率信号输入给主处理器3进行处理。输出数字量不受外部电压的波动影响，抗干扰性较高。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板，包括本体板，其特征在于，所述本体板上设置有频率输入接口，用于接收频率信号，并监控各个频率信号的状态；开关量输入接口，用于接收开关量信号；编码模块，用于设置该数字扩展板的ID号；主处理器，用于判断各路开关量输入接口的电平状态，如果所述开关量输入接口接收的电压是高电平，设置该路开关量输入接口输入信号的开关量为1 ；如果所述开关量输入接口接收的电压是低电平，设置该路开关量输入接口输入信号的开关量为0 ；接收处理所述频率信号；读取所述ID号并控制CAN报文的收发；收发模块，用于一起发送该数字板的ID号、各路开关量输入接口所对应的开关量及经所述主处理器接收并处理后的频率信号，并收发所述CAN报文。
2.根据权利要求1所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板，其特征在于，所述收发模块设有相互冗余的两路CAN总线。
3.根据权利要求1或2所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板，其特征在于， 所述收发模块还用于转发所述频率输入接口的状态信息。
4.根据权利要求3所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板，其特征在于，所述开关量输入接口与所述主处理器还设置有第一转换模块，所述第一转换模块用于将各路所述开关量输入接口的IlOV的开关量信号转换为5V的开关量信号，以适合主处理器接收。
5.根据权利要求4所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板，其特征在于，所述频率输入接口与所述主处理器之间设置有第二转换模块，所述第二转换模块用于将所述频率输入接口输入的频率信号调整为所述主处理器可接收的频率信号。
全文摘要
本发明公开了一种用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板，以实时采集需监控的各路信号的状态信息。包括频率输入接口，用于接收频率信号，并监控各个频率信号的状态；开关量输入接口，用于接收开关量信号；编码模块，用于设置该数字扩展板的ID号；主处理器，如果开关量输入接口输入的电压是高电平，设置该路输入信号的开关量为1；如果输入的电压是低电平，设置该路输入信号的开关量为0；接收处理频率信号；读取ID号并控制CAN报文的收发；收发模块，用于一起发送ID号、各路开关量输入接口所对应的开关量及经接收处理的频率信号，并收发CAN报文。本发明可以广泛用于高铁的制动系统中，以实时传送所监控的各路信号的状态信息。
文档编号G05B23/02GK102339058SQ20111019521
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者姜岩峰, 曹宏发, 章阳 申请人:中国铁道科学研究院机车车辆研究所, 北京纵横机电技术开发公司, 铁道部运输局