一种轨道车辆及其安全导向控制系统的制作方法

本发明涉及轨道车辆技术领域，特别是涉及一种轨道车辆及其安全导向控制系统。

背景技术：

轨道车辆上设置有电子控制单元(请参照图1，图1为现有技术中的一种电子控制单元的结构示意图(该电子控制单元以包括a/b组热备冗余控制为例))和安全回路，在轨道车辆上出现一些故障时，电子控制单元会输出紧急制动指令至安全回路以控制安全回路断开，保证轨道车辆的安全。由于紧急制动指令低电平有效，因此，在电子控制单元本身出现故障时，则需要封锁电子控制单元的所有的输出，也即控制电子控制单元不输出，此时安全回路会默认收到低电平的紧急制动指令，安全回路断开，从而确保轨道车辆处于安全状态。

现有技术中的控制方式是断开控制接触器(电子控制单元正常工作时控制接触器处于导通状态)，也即通过断开外部电源输出至电源板的直流大电流的方式来封锁电子控制单元的内部电源，由于采用的是断开大电流的方式，断开的过程中可能产生电弧，可靠性和安全性差，且该种控制方式需要额外增加控制接触器及控制该控制接触器的控制模块，增加了轨道车辆的成本，同时也增加了轨道车辆的重量和体积。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种轨道车辆及其安全导向控制系统，不会产生电弧，可靠性高，且控制模块与电子控制单元中原有的控制器实现复用，无需额外增加控制模块，此外，指令输出装置及连接器的成本通常较低，体积和重量也较小，进而降低了轨道车辆的成本，减小了轨道车辆的重量和体积。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种安全导向控制系统，应用于轨道车辆的电子控制单元中，所述电子控制单元包括电源板和接线板，所述电源板包括降压模块和控制所述降压模块降压的控制器，包括：

构成所述控制器的控制模块；

设置于所述电子控制单元上、输出端与所述控制模块的使能端连接的连接器，用于传输第一指令输出装置输出的停止工作指令至所述控制模块；

输出端与所述连接器连接、位于司控室的所述第一指令输出装置，用于在所述电子控制单元故障时输出所述停止工作指令以控制所述控制模块停止工作。

优选地，还包括：

输入端与所述连接器连接、位于司控室的第二指令输出装置，用于在所述电子控制单元正常时输出工作指令以控制所述控制模块工作；

所述连接器还用于传输所述第二指令输出装置输出的工作指令至所述控制模块。

优选地，还包括：

与通信板板连接的监测模块，用于将所述电子控制单元能够传输数据时通过所述通信板传送的所述电子控制单元的故障信息传送至显示装置；还用于在监测到所述电子控制单元不能传输数据时传送提示信息至所述显示装置；

设置于所述司控室、与所述监测模块连接的所述显示装置，用于显示所述故障信息和所述提示信息。

优选地，所述第一指令输出装置和所述第二指令输出装置均设置于同一旋钮装置中，所述旋钮装置包括正常和故障两个档位。

优选地，所述连接器为构成所述电源板的外部连接器的连接器。

优选地，所述连接器为构成所述接线板的外部连接器的连接器，则所述连接器通过背板与所述控制模块的使能端连接。

优选地，所述电源板为n个，n为不小于2的整数，则在所述连接器为构成所述电源板的外部连接器的连接器时：

所述连接器为n个，且各个所述连接器与各自所在电源板的控制模块的使能端一一对应连接；

所述旋钮包括n个分旋钮，且n个所述分旋钮与n个所述连接器一一对应连接；

在所述连接器为构成所述接线板的外部连接器的连接器时：

所述连接器为1个，且所述连接器通过背板分别与n个电源板的控制模块的使能端连接；

所述旋钮包括n个分旋钮，且n个所述分旋钮的输出端均与所述连接器连接。

优选地，所述电源板为n个，n为不小于2的整数，则在所述连接器为构成所述电源板的外部连接器的连接器时：

所述连接器为n个，且各个所述连接器与各自所在电源板的控制模块的使能端一一对应连接；

所述旋钮包括一个总旋钮，且所述总旋钮分别与n个所述连接器连接；

在所述连接器为构成所述接线板的外部连接器的连接器时：

所述连接器为1个，且所述连接器通过背板分别与n个电源板的控制模块的使能端连接；

所述旋钮包括一个总旋钮，且所述总旋钮与所述连接器连接。

优选地，所述电源板为n个，n为不小于2的整数，则在所述连接器为构成所述电源板的外部连接器的连接器时：

所述连接器为n个，且各个所述连接器与各自所在电源板的控制模块的使能端一一对应连接；

所述旋钮包括n个分旋钮和一个总旋钮，且n个所述分旋钮与n个所述连接器一一对应连接，所述总旋钮分别与n个所述连接器连接；

在所述连接器为构成所述接线板的外部连接器的连接器时：

所述连接器为1个，且所述连接器通过背板分别与n个电源板的控制模块的使能端连接；

所述旋钮包括n个分旋钮和一个总旋钮，且n个所述分旋钮均与所述连接器连接，所述总旋钮与所述连接器连接。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种轨道车辆，包括电子控制单元和安全回路，还包括如上述所述的安全导向控制系统，用于控制所述安全回路的通断。

本发明提供了一种安全导向控制系统，包括构成控制器的控制模块；设置于电子控制单元上、输出端与控制模块的使能端连接的连接器，用于传输第一指令输出装置输出的停止工作指令至控制模块；输出端与连接器连接、位于司控室的第一指令输出装置，用于在电子控制单元故障时输出停止工作指令以控制控制模块停止工作。

本申请通过第一指令输出装置输出相应的工作指令，并通过连接器将工作指令传送至控制模块，来控制控制模块停止工作，以使降压模块停止输出，进而控制安全回路关断，可见，本申请通过小电流电子控制的方式来封锁电子控制单元的内部电源，不会产生电弧，可靠性高，且控制模块与电子控制单元中原有的控制器实现复用，无需额外增加控制模块，此外，指令输出装置及连接器的成本通常较低，体积和重量也较小，进而降低了轨道车辆的成本，减小了轨道车辆的重量和体积。

本发明还提供了一种轨道车辆，具有与所述安全导向控制系统相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种电子控制单元的结构示意图；

图2为本发明提供的一种安全导向控制系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种轨道车辆及其安全导向控制系统，不会产生电弧，可靠性高，且控制模块与电子控制单元中原有的控制器实现复用，无需额外增加控制模块，此外，指令输出装置及连接器的成本通常较低，体积和重量也较小，进而降低了轨道车辆的成本，减小了轨道车辆的重量和体积。

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做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。

请参照图2，图2为本发明提供的一种安全导向控制系统的结构示意图，应用于轨道车辆的电子控制单元中，电子控制单元包括电源板和接线板，电源板包括降压模块和控制降压模块降压的控制器，该系统包括：

构成控制器的控制模块1；

设置于电子控制单元上、输出端与控制模块1的使能端连接的连接器2，用于传输第一指令输出装置3输出的停止工作指令至控制模块1；

输出端与连接器2连接、位于司控室的第一指令输出装置3，用于在电子控制单元故障时输出停止工作指令以控制控制模块1停止工作。

本申请和现有技术中的方案有一个共同目的：封锁电子控制单元的内部电源，也即使得降压模块没有输出，则电子控制单元中的控制板没有工作电源，使得安全回路默认收到低电平的紧急制动指令，安全回路断开，从而确保轨道车辆处于安全状态。

为实现该目的，现有技术中的方案站的角度是电源的输入的角度，也即通过控制控制接触器断开来断开电源板的输入，使得降压模块没有输出；本申请站的角度是电源的控制的角度，也即通过控制控制模块1停止工作，相当于控制降压模块停止工作，使得降压模块(例如可以为buck电路)没有输出。

具体地，为了实现上述目的，本申请提供的安全导向控制系统包括控制模块1、连接器2及第一指令输出装置3。在电子控制单元出现故障时，用户可以通过第一指令输出装置3输出停止工作指令至连接器2，连接器2再将停止工作指令输出至控制模块1的使能端，控制模块1在接收到停止工作指令后会停止工作，进而降压模块停止输出，安全回路断开。

这里的第一指令输出装置3可以但不仅限设置于司控室的设备柜上，以便司机的操作。第一指令输出装置3可以为旋钮、按钮、触摸屏上的虚拟按钮等，本申请在此不作特别的限定，根据实际情况来定。

此外，本申请中的控制模块1可以利用电子控制单元中已有的控制器，也即实现控制器与控制模块1复用，正常情况下，控制器(也即控制模块1)用来控制降压模块将电源板接收的高压直流电(例如110v)转换为低压直流电(例如5v、3.3v)，以为电源板中的控制板、输入输出板等供电。在电子控制单元出现故障时，用户通过第一指令输出装置3控制控制模块1停止工作，从而封锁电子控制单元的内部电源，从而使得安全回路断开，确保轨道车辆处于安全导向状态。当然，本申请的控制模块1也可以为单独增加的控制模块1，其能够控制降压模块不输出。

此外，还需要说明的是，利用现有的技术，这里的第一指令输出装置3控制控制模块1停止工作和平时控制模块1正常停止工作是可以区分开的，包括下述实施例中提到的电子控制单元的故障切除后，通过第二指令输出装置控制控制模块1继续工作和控制模块1正常开始工作也是可以区分开的，例如现有技术中采用控制接触器断开或者闭合的方式其实也是控制降压模块输出或者不输出，现有技术中对电子控制单元故障时和正常时的降压模块的输出做出区分。因此，采用本申请中的方式并不会出现控制模块1正常工作和停止工作时安全回路的误导通或者关断。

可见，本申请通过小电流电子控制的方式来封锁电子控制单元的内部电源，不会产生电弧，可靠性高，且控制模块1与电子控制单元中原有的控制器实现复用，无需额外增加控制模块1，降低了轨道车辆的成本，减小了轨道车辆的重量和体积。

此外，本申请提供的系统取代了笨重的控制接触器，节省了设备安装空间，减轻了车辆重量；没有控制接触器的机械触点寿命短、可靠性低的缺陷；轨道交通车辆一般有几个到几十个电子控制单元，每个需要的功率几十瓦到几个千瓦不等，断开电源回路需要大功率的控制接触器才能安全可靠断开，而大功率的控制接触器成本高，因此，采用本申请的方式可以节省显著的成本；此外，采用小电流电子控制的方式取代可靠性低的接触器，能显著提升系统的可靠性；且指令输出装置及连接器2的成本通常较低，体积和重量也较小，进而降低了轨道车辆的成本，减小了轨道车辆的重量和体积，有利于车辆的轻量化设计。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，还包括：

输入端与连接器2连接、位于司控室的第二指令输出装置，用于在电子控制单元正常时输出工作指令以控制控制模块1工作；

连接器2还用于传输第二指令输出装置输出的工作指令至控制模块1。

具体地，在电子控制单元的故障切除后，为了实现轨道车辆的继续运行，本实施例提供的系统中，还包括设置于司控室的第二指令输出装置，在电子控制单元的故障切除后，司机可以通过第二指令输出装置输出工作指令至连接器2，连接器2再将工作指令输出至控制模块1的使能端，控制模块1在接收到工作指令后开始控制降压模块输出，从而使得控制板有工作电源，控制板控制安全回路导通。

这里的第二指令输出装置可以但不仅限设置于司控室的设备柜上，以便司机的操作。第二指令输出装置可以为旋钮、按钮、触摸屏上的虚拟按钮等，本申请在此不作特别的限定，根据实际情况来定。

作为一种优选地实施例，还包括：

与通信板连接的监测模块，用于将电子控制单元能够传输数据时通过通信板传送的电子控制单元的故障信息传送至显示装置；还用于在监测到电子控制单元不能传输数据时传送提示信息至显示装置；

设置于司控室、与监测模块连接的显示装置，用于显示故障信息和提示信息。

为了方便司机能够及时了解电子控制单元的状态，本实施例提供的系统中，还包括监测模块和显示装置，监测模块与通信板连接。具体地，在电子控制单元出现故障时，如果此时电子控制单元还能进行数据传输，则电子控制单元会将故障信息通过通信板传送至监测模块；如果此时电子控制单元不能进行数据传输，则监测模块可以通过预设周期内是否接收到电子控制单元的心跳来判定电子控制单元出现故障。监测模块在接收到故障信息时会将故障信息发送至显示装置显示，监测模块在监测到电子控制单元不能传输数据时输出提示信息至显示装置显示。司机可以通过显示装置上的故障信息或者提示信息来判定要不要通过第一指令输出装置3控制控制模块1停止工作，从而封锁电子控制单元的内部电源。

上述提到，为了判断电子控制单元能否传输数据，监测模块和电子控制单元之间可以通过心跳生命信号来进行诊断，如果在预设周期内监测模块没有监测到电子控制单元的心跳，则判定电子控制单元不能传输数据。

作为一种优选地实施例，监测模块为构成所述轨道车辆中的网络监控管理器的监测模块；显示装置为构成所述司控室的hmi的显示装置。

具体地，这里的监测模块可以利用轨道车辆中已有的网络监测管理器来实现，显示装置利用司控室已有的hmi。通过上述复用，进一步降低了轨道车辆的成本，减小了轨道车辆的重量和体积。

作为一种优选地实施例，第一指令输出装置3和第二指令输出装置均设置于同一旋钮装置中，旋钮装置包括正常和故障两个档位。

具体地，为了进一步减少司控室的按钮数量，简化安全导向控制系统的结构。本实施例中，第一指令输出装置3和第二指令输出装置由一个旋钮装置构成，该旋钮装置包括正常和故障两个档位，当需要输出工作指令时打到正常档位，当需要输出停止工作指令时打到故障档位。

作为一种优选地实施例，连接器2为构成电源板的外部连接器的连接器2。

作为一种优选地实施例，连接器2为构成接线板的外部连接器的连接器2，则连接器2通过背板与控制模块的使能端连接。

具体地，电子控制单元中，电源板本身包括外部连接器，接线板本身也包括外部连接器，为了进一步降低轨道车辆的成本，减小轨道车辆的重量和体积，简化安全导向控制系统的结构。本实施例的系统中连接器2可以与电源板的外部连接器或者接线板的外部连接器实现复用，通常地，接线板的外部连接器与背板(电子控制单元中已有)连接，接线板的外部连接器在接收到指令时会将指令通过背板传送至控制模块1；电源板的外部连接器在接收到指令时会将指令直接传送至控制模块1。

作为一种优选地实施例，电源板为n个，n为不小于2的整数，则在连接器2为构成电源板的外部连接器的连接器2时：

连接器2为n个，且各个连接器2与各自所在电源板的控制模块1的使能端一一对应连接；

旋钮包括n个分旋钮，且n个分旋钮与n个连接器2一一对应连接；

在连接器2为构成接线板的外部连接器的连接器2时：

连接器2为1个，且连接器2通过背板分别与n个电源板的控制模块1的使能端连接；

旋钮包括n个分旋钮，且n个分旋钮的输出端均与连接器2连接。

作为一种优选地实施例，电源板为n个，n为不小于2的整数，则在连接器2为构成电源板的外部连接器的连接器2时：

连接器2为n个，且各个连接器2与各自所在电源板的控制模块1的使能端一一对应连接；

旋钮包括一个总旋钮，且总旋钮分别与n个连接器2连接；

在连接器2为构成接线板的外部连接器的连接器2时：

连接器2为1个，且连接器2通过背板分别与n个电源板的控制模块1的使能端连接；

旋钮包括一个总旋钮，且总旋钮与连接器2连接。

作为一种优选地实施例，电源板为n个，n为不小于2的整数，则在连接器2为构成电源板的外部连接器的连接器2时：

连接器2为n个，且各个连接器2与各自所在电源板的控制模块1的使能端一一对应连接；

旋钮包括n个分旋钮和一个总旋钮，且n个分旋钮与n个连接器2一一对应连接，总旋钮分别与n个连接器2连接；

在连接器2为构成接线板的外部连接器的连接器2时：

连接器2为1个，且连接器2通过背板分别与n个电源板的控制模块1的使能端连接；

旋钮包括n个分旋钮和一个总旋钮，且n个分旋钮均与连接器2连接，总旋钮与连接器2连接。

具体地，电子控制单元里的电源板可能为多组，但接线板通常只有一个，因此，在电源板为多个且连接器2为构成电源板的外部连接器的连接器2时，连接器2也为多个；在电源板为多个且连接器2为构成接线板的外部连接器的连接器2时，连接器2为1个。

此外，旋钮可以包括与各个电源板一一对应的分旋钮，和/或，包括1个总旋钮，分旋钮将指令通过与其对应的电源板的外部连接器输出至与其对应的电源板的控制模块1，或者，分旋钮将指令通过接线板的外部连接器及背板输出至与其对应的电源板的控制模块1；总旋钮将指令通过相应地电源板的外部连接器输出至相应地电源板的控制模块1，或者，总旋钮将指令通过接线板的外部连接器及背板输出至相应地电源板的控制模块1。

可见，采用分旋钮可以单独控制各个电源板中的控制模块1，采用总旋钮可以一次性控制多个电源板中的控制模块1，总旋钮和多个分旋钮可以实现互为冗余，控制方式更加多样、灵活，且可靠性高，具体采用哪种控制方式根据实际情况来定。

本发明还提供了一种轨道车辆，包括电子控制单元和安全回路，还包括如上述的安全导向控制系统，用于控制安全回路的通断。

对于本发明提供的轨道车辆的安全导向控制系统的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。