专利名称：一种用于铁路ctc系统的数据采集传输与处理的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁路智能化分散自律调度集中(CTC)系统，特别涉及一 种用于CTC系统的数据采集传输与处理的设备(车站调度集中自律机)。
背景技术：
新一代分散自律调度集中系统(简称FZK-CTC)，是在铁路跨越式发展的新 形势下，在计算机技术、通信技术、信号技术高度发达以及DMIS系统成功实 施的基础上，提出来的一种新型的行车指挥和信号控制设备，同时也将带来一 种新的高效的运输组织管理模式。新一代FZK-CTC对运输组织管理模式将进 行结构重组、职能重划、分工重调、岗位重定，在没有客货作业的中间站可实 现行车指挥无人化。中间站行车指挥有关岗位取消后，按照专业相近、作业关 联、管理直接、设置合理的原则，对原有岗位、职能和作业方式重新进行调整 和划分。
新一代FZK-CTC采用了分散自律的理念，即由车站系统完成进路选排、 冲突检测、控制输出等核心功能，因此，FZK-CTC的车站系统方案设计在整个 新一代分散自律调度集中系统中是极其关键的。
车站调度集中自律机(简称LiRC)是新一代分散自律调度集中系统的车站 核心设备，其硬件属于专用的工业级计算机设备,在可靠性、数据处理能力等方 面有严格保证。车站自律机的操作系统则是特殊定制的实时多任务操作系统, 在软件设计上保证高效、简洁、严密，且经过完整全面的测试。
目前国内几大主要铁路信号设备厂家的自律机方案各有特色、差别较大， 大概可以分为以下三种类型 一是采用cPCI结构的专用工控机方案；二是采 用普通台式工控机方案；三是采用特殊设计的专用机方案。前两种方案的优点 是可利用的、现成的资源比较丰富，国内的工控机产品已经批量生产，可选余 地较大。产品开发时由于直接选用现成的工控机硬件平台，在硬件上的投入就可以比较少。这样主要精力只需放在软件开发上，因而整体的开发进度可以比 较快。同时，在系统产品的市场状况不甚明朗时，由于硬件开发少，前期自身
投入就比较少，便于进行成本控制。当然，采用cPCI专用工控机和通用工控 机的缺点也是非常明显的， 一是工控机产品很难完全满足铁路信号系统的应用 环境和功能要求。铁路信号系统接口设备多，接口标准各异；二是信号设备常 年处于一个强电磁环境之中，对电磁兼容的要求很高。因此，采用通用的工控 机硬件平台方案，在接口设计和接口的电磁防护这两个方面遇到了巨大的挑 战。另外，显示器作为人机交互的重要组成部分，当采用通用的工控机硬件平 台时，由于通常配套的液晶或CRT显示器需占用机柜较大的面积，在现场使用 时极为不便。
在上述背景下，新一代调度集中自律机的开发目标就显得比较明确了首 先是要能满足系统功能的要求，这主要由应用软件系统来实现，自律机提供硬 件接口和操作系统平台；二是针对实际面对的复杂电磁环境，需要提供确实有 效的电磁防护措施；三是需要一个灵巧方便的人机交互界面。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种稳 定可靠的用于铁路CTC系统的数据采集传输与处理的设备。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现 一种用于铁路CTC系统 的数据采集传输与处理的设备，其特征在于，该设备包括
(1) 母板，为一块电路板，该电路板上包括四个异步高速串口、 一个以 太网卡、 一路CAN2.0标准通信口、串口光电隔离电路、串口防浪涌电路、网 络接口的防浪涌保护电路和+5V工作电源的保护电路；
(2) CPU模块，该CPU模块集成了以太网接口、 RS32串口及图形处理
器；
(3) 人机交互模块，包括液晶显示器和薄膜键盘；
(4) 机箱，包括内部独立电源； 所述的CPU模块设在母板上，所述的母板设在机箱内，所述的人机交互模
块设在机箱箱体外侧。
所述的四个异步高速串口中RS232/422/485可跳线选择。所述的母板还包括辅助功能的LED指示电路、液晶屏供电电路。 与原有的技术相比，本实用新型解决了铁路信号系统中接口日益增多、数 据处理量日趋增大、信息交换网络化和智能化、人机交互要求简捷等问题。
图1是本实用新型一种用于铁路CTC系统的数据采集传输与处理的设备的 结构示意图2是本实用新型一种用于铁路CTC系统的数据采集传输与处理的设备的 人机交互模块和薄膜电路示意图3是本实用新型一种用于铁路CTC系统的数据采集传输与处理的设备的 母板NPCMB的结构示意图。
具体实施方式实施例1
如图1所示，本实用新型一种用于铁路CTC系统的数据采集传输与处理的 设备，该设备主要由以下几个部分组成(1)母板2，是一块专门设计的电路 板，在这块电路板上通过PC104结构的ISA总线扩展，设计了包括四个异步高 速串口(RS232/422/485可跳线选择)、 一个NE2000兼容以太网卡(10M)和一路 CAN2.0标准通信口，为了提高电路板的抗干扰能力，增加了相应的串口光电 隔离电路、串口防浪涌电路、网络接口的防浪涌保护电路和+5V工作电源的保 护电路等，另外还有辅助功能的LED指示电路、液晶屏供电电路等；(2)基 于PC104结构的CPU模块3，这款CPU模块在板集成了 10/100MBase-T以太 网接口及高性能图形处理器。基本功能包括GEODE 300MX86兼容的64位 微处理器、在板内存128M SDRAM、 SVGA、 LCD平板显示器接口 、支持PC/AT 键盘、PS/2鼠标、两个USB、软驱、EIDE硬盘及CF卡、 一并两串接口、在 板10/100M BaseT以太网接口、实时时钟(有掉电保护功能)等；(3)人机 交互模块4LCD液晶显示屏是整个设备的信息显示和人机交互中心，通过软件 编程和LCD显示，可以把大量的系统运行实时信息以图形、文字或数字的形 式提供给用户，结合薄膜键盘的操作，实现有效的人机交互；(4)机箱1用 于保护内部的电路板，以免受到诸如静电、碰撞等外部损伤，内含的独立电源可以做到设备之间隔离地的有效分离，内部的串口、网口等浪涌保护电路通过
壳体实现机壳接大地，也是人机界面(LCD液晶显示器和薄膜键盘)和后面板 上接口 (如DB9)的良好载体；软件平台采用专门定制的嵌入式LINUX操作 系统，在自由软件REDHAT7.2版本基础上通过适当裁减，形成一个大约50M 左右大小的、专用的、精简的操作系统。人机交互界面的图形驱动引擎选用国 产自由软件MiniGUI。通过写镜像的方式，把这个操作系统写到电子盘 (DiskOnChip)上。设备开机后，使用者可以通过FTP的方式把应用程序或配 置文件传入电子盘内的操作系统，也可以通过TELNET的方式对设备或应用程 序进行操作或控制。
机箱l整机外壳采用铝合金箱体，表面做黑化处理，结构上采用整体可拆 分式模块化方式，尺寸符合标准工业机柜上架要求。
如图2所示，整机的前端是人机交互界面(TFT-LCD液晶显示器和薄膜电 路等)，靠左边的是一块320*240点阵的TFT-LCD液晶显示器，中间是薄膜 小键盘，右边是LED显示灯。薄膜小键盘和LED显示灯通过印刷电路与主机 电路板连接，在应用软件的配合下实现人工命令的输入和机器信息的输出。
主机电路由两部分组成基于PC104结构的CPU模块3和母板NPCMB。 CPU模块3选用通用的PC104产品，为了适应320*240 TFT液晶显示器的驱动 需要，在BIOS上做了一些特殊处理。这款CPU模块3在板集成了 10/100M Base-T以太网接口及高性能图形处理器。基本功能包括GEODE 300M X86兼 容的64位微处理器、在板内存128MSDRAM、 SVGA、 LCD平板显示器接口、 支持PC/AT键盘、PS/2鼠标、两个USB、软驱、EIDE硬盘及电子盘DiskOnChip、 —并两串接口、在板10/100MBaseT以太网接口、实时时钟(有掉电保护功能) 等。
如图3所示，母板NPCMB，通过PC104的ISA总线扩展方式，设计了四 个异步高速串口(RS232/422/485可以跳线选择)、 一个NE2000兼容以太网卡 (10M)、 一路CAN2.0接口等，为了实现高可靠的防电磁干扰，在相应的位置设 计了串口光电隔离电路、串口防浪涌电路、+5￥工作电源的保护电路、两个网 络接口 (一个10M、 一个10/100M)的浪涌保护电路等，同时设计有配套功能 的薄膜键盘接口电路、LED指示电路、液晶屏供电电路等，母板NPCMB的后 插座采用两个公头96针的DIN41612，电路板的所有对外接口线路都从这两个公头通过配线方式接出。
主机内的操作系统选用自由软件Linux操作系统，在Redhat 7.2版本的基 础上经过适当裁减，形成一个大约50M左右大小的精简操作系统，EXT3文件 系统在系统突然断电时可以防止操作系统崩溃。人机交互界面的图形引擎选用 国产自由软件MiniGUI。通过写镜像的方式把定制好的操作系统写到电子盘 (DiskOnChip)上。设备开机后，使用者可以通过FTP方式把应用程序或配置 文件传入电子盘内的操作系统，也可以通过TELNET方式登录操作系统后对设 备或应用程序进行操作或控制。
权利要求1.一种用于铁路CTC系统的数据采集传输与处理的设备，其特征在于，该设备包括(1)母板，为一块电路板，该电路板上包括四个异步高速串口、一个以太网卡、一路CAN2.0标准通信口、串口光电隔离电路、串口防浪涌电路、网络接口的防浪涌保护电路和+5V工作电源的保护电路；(2)CPU模块，该CPU模块集成了以太网接口、RS32串口及图形处理器；(3)人机交互模块，包括液晶显示器和薄膜键盘；(4)机箱，包括内部独立电源；所述的CPU模块设在母板上，所述的母板设在机箱内，所述的人机交互模块设在机箱箱体外侧。
2. 根据权利要求1所述的一种用于铁路CTC系统的数据采集传输与处理 的设备，其特征在于，所述的四个异步高速串口中RS232/422/485可跳线选择。
3. 根据权利要求1所述的一种用于铁路CTC系统的数据采集传输与处理 的设备，其特征在于，所述的母板还包括辅助功能的LED指示电路、液晶屏供 电电路。
专利摘要本实用新型涉及一种用于铁路CTC系统的数据采集传输与处理的设备，该设备包括母板，为一块电路板，该电路板上包括四个异步高速串口、一个以太网卡、一路CAN2.0标准通信口、串口光电隔离电路、串口防浪涌电路、网络接口的防浪涌保护电路和+5V工作电源的保护电路；CPU模块，该CPU模块集成了以太网接口、RS32串口及图形处理器；人机交互模块，包括液晶显示器和薄膜键盘；机箱，包括内部独立电源；所述的CPU模块设在母板上，所述的母板设在机箱内，所述的人机交互模块设在机箱箱体外侧。与原有的技术相比，本实用新型解决了铁路信号系统中外部设备接口日益增多、数据处理量日趋增大、信息交换网络化和智能化、人机交互要求简捷等问题。
文档编号B61L27/00GK201148164SQ20082005715
公开日2008年11月12日 申请日期2008年4月10日 优先权日2008年4月10日
发明者何福忠 申请人:卡斯柯信号有限公司