铁路车载监测信息传输电台的制作方法

本实用新型涉及铁路车载监测信息综合传输系统，特别涉及一种铁路车载监测信息传输电台。

背景技术：

铁路列车的安全运行需要由CMD车载子系统设备、WTD车载设备、EOAS车载设备、AMS车载设备、3C车载设备、DMS车载设备、LAIS车载设备、CIR设备、列尾机车台、机车信号车载设备等各类电务、供电、工务车载设备共同保障完成。地面动车所、机务段、车站等实时获取在途机车车载设备的状态、检测等监测信息对掌控机车运行状况、及时发现并排除设备故障、保障行车安全具有重要意义。目前，缺少对在途运行机车车载设备监测信息进行实时获取的手段。机车车载设备种类较多，对具备无线通信能力的车载设备直接增加实时监测信息无线传输功能，会对设备本身的功能造成一定影响，同时占用大量无线信道资源，且一些车载设备本身并不具备无线通信能力。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的问题，为了满足铁路车载监测信息综合传输系统功能需求，实现地面动车所、机务段、车站等实时获取在途运行机车各类车载设备监测信息的功能，本实用新型提供一种铁路车载监测信息传输电台。

本实用新型采取的技术方案是：一种铁路车载监测信息传输电台，其特征在于：包括型号为KBJ608的桥堆、型号为VI-214-12的电源模块、两个型号为MT6708的主用主控模块和备用主控模块、两个型号为SIM5320E的第一GSM-R模块和第二GSM-R模块、型号为NEO-M8N的卫星定位模块、型号为HP-0827-2的功分器和接口单元；所述桥堆输入端连接外部机车供电，输出端连接电源模块输入端，电源模块输出端向接口单元和设备各模块供电；接口单元的主控接口1连接主用主控模块网口，主控接口2连接备用主控模块网口，GSM-R接口1连接第一GSM-R模块UART接口，GSM-R接口2连接第二GSM-R模块UART接口，卫星定位接口连接卫星定位模块UART接口，串口1、串口2、串口3、串口4和网口1、网口2、网口3、网口4连接外部机车车载设备，扩展接口1和扩展接口2连接外部扩展接口盒；卫星定位模块天线接口连接外部多频段天线；功分器二功分端分别连接第一GSM-R模块和第二GSM-R模块天线接口，ANT端连接外部多频段天线。

本实用新型所述接口单元包括型号为LM22670的开关电源芯片、型号为LPC4357的ARM处理器芯片、型号为ST16C554的串口扩展芯片、四个型号为MAX3160E的第一接口芯片、第二接口芯片、第三接口芯片和第四接口芯片、型号为MX66L51235F的存储芯片、型号为IP1829A的网络交换机芯片、两个型号为HX1259NL的第一网络变压器和第二网络变压器；开关电源芯片输入端连接接口单元供电输入接口，将DC13.8V转换为DC3.3V后通过输出端向其他器件供电；ARM处理器芯片UART1接口连接GSM-R接口1，UART2接口连接GSM-R接口2，UART3接口连接卫星定位接口，SPI_FLASH接口连接存储芯片，MII接口连接交换机芯片PORT29接口，EMC接口连接串口扩展芯片；第一接口芯片422端连接串口1，TTL端连接串口扩展芯片UARTA接口；第二接口芯片422端连接串口2，TTL端连接串口扩展芯片UARTB接口；第三接口芯片422端连接串口3，TTL端连接串口扩展芯片UARTC接口；第四接口芯片422端连接串口4，TTL端连接串口扩展芯片UARTD接口；第一网络变压器网络端1连接主控接口1，PHY端1连接交换机芯片PORT1接口，网络端2连接主控接口2，PHY端2连接交换机芯片PORT2接口，网络端3连接扩展接口1，PHY端3连接交换机芯片PORT3接口，网络端4连接扩展接口2，PHY端4连接交换机芯片PORT4接口；第二网络变压器网络端1连接网口1，PHY端1连接交换机芯片PORT5接口,网络端2连接网口2，PHY端2连接交换机芯片PORT6接口,网络端3连接网口3，PHY端3连接交换机芯片PORT7接口, 网络端4连接网口4，PHY端4连接交换机芯片PORT8接口。

本实用新型的设计原理：通过桥堆对机车供电进行反接保护后传输到电源模块，通过电源模块将DC110V机车供电转换为DC13.8V后向接口单元和电台各模块供电；通过卫星定位模块接收BDS和GPS卫星定位信息，再通过接口单元传输到主用和备用主控模块，实现电台BDS和GPS卫星定位信息获取；外部车载设备通过串口1至串口4、网口1至网口4和扩展接口1、扩展接口2将监测信息数据传输到接口单元，再通过接口单元传输到主用和备用主控模块，实现外部车载设备监测信息的实时接收汇总；主用主控模块工作正常时，由主用主控模块将各车载设备的监测信息进行汇总处理后通过接口单元传输到第一和第二GSM-R模块进行无线传输；主用主控模块故障时，由备用主控模块将各车载设备的监测信息进行汇总处理后通过接口单元传输到第一和第二GSM-R模块进行无线传输；第一和第二GSM-R模块同时工作均摊负荷，实现车载监测信息数据的实时无线传输；通过功分器实现第一和第二GSM-R模块天线接口与外部多频段天线的汇接。

接口单元开关电源芯片将DC13.8V供电转换为DC3.3V后通过输出端向其他器件供电；ARM处理器芯片通过UART1接口与GSM-R接口1进行数据通信，通过UART2接口与GSM-R接口2进行数据通信，通过UART3接口与卫星定位接口进行数据通信，通过SPI_FLASH接口与存储芯片进行数据通信实现记录数据和配置信息的存储和读取，通过MMI接口与交换机芯片PORT29接口进行数据通信；通过串口扩展芯片将ARM处理器芯片EMC接口扩展为四个串口，分别为UARTA、UARTB、UARTC和UARTD；通过接口芯片进行RS-422电平与TTL电平间的串口转换，串口扩展芯片UARTA接口和串口1通过第一接口芯片实现数据通信，UARTB接口和串口2通过第二接口芯片实现数据通信，UARTC接口和串口3通过第三接口芯片实现数据通信，UARTD接口和串口4通过第四接口芯片实现数据通信；通过网络变压器进行网络端和PHY端之间以太网信号的传输隔离保护和驱动增强，交换机芯片PORT1接口和主控接口1、PORT2接口和主控接口2、PORT3接口和扩展接口1 、PORT4接口和扩展接口2通过第一网络变压器分别实现数据通信，PORT5接口和网口1、PORT6接口和网口2、PORT7接口和网口3 、PORT8接口和网口4通过第二网络变压器实现分别数据通信；通过交换机芯片实现PORT1接口、PORT2接口、PORT3接口、PORT4接口、PORT5接口、PORT6接口、PORT7接口、PORT8和PORT29接口间以太网数据的交互通信。

通过桥堆对机车供电进行反接保护后传输到电源模块，通过电源模块将DC110V机车供电转换为DC13.8V后向接口单元和设备各模块供电；通过卫星定位模块接收BDS和GPS卫星定位信息，再通过接口单元传输到主用和备用主控模块，实现设备BDS和GPS卫星定位信息获取；外部车载设备通过串口1、串口2、串口3、串口4及网口1、网口2、网口3、网口4和扩展接口1、扩展接口2将监测信息数据传输到接口单元，再通过接口单元传输到主用和备用主控模块，实现外部车载设备监测信息的实时接收汇总；主用主控模块工作正常时，由主用主控模块将各车载设备的监测信息进行汇总处理，再通过接口单元传输到第一和第二GSM-R模块进行无线传输；主用主控模块故障时，由备用主控模块将各车载设备的监测信息进行汇总处理，再通过接口单元传输到第一和第二GSM-R模块进行无线传输；第一和第二GSM-R模块同时工作均摊负荷，实现车载监测信息数据的实时无线传输；通过功分器实现第一和第二GSM-R模块天线接口与外部多频段天线的汇接。

本实用新型的有益效果是：实现了地面动车所、机务段、车站等实时获取在途运行机车各类车载设备监测信息的功能；实现了铁路机车各类车载设备监测信息的实时接收汇总和对地无线传输。

附图说明

图1为本实用新型电路原理示意图；

图2为本实用新型接口单元电路原理示意图。

具体实施方式

为了更清楚的理解本实用新型，以下结合附图和实施例详细描述。

如图1所示，一种铁路车载监测信息传输设备包括桥堆、电源模块、主/备用主控模块、两个GSM-R模块、卫星定位模块、功分器和接口单元；桥堆型号为KBJ608、电源模块型号为VI-214-12、主用主控模块和备用主控模块型号为MT6708、第一GSM-R模块和第二GSM-R模块型号为SIM5320E、卫星定位模块型号为NEO-M8N、功分器型号为HP-0827-2。

如图2所示，接口单元包括开关电源芯片、LDO电源芯片、ARM处理器芯片、串口扩展芯片、四个接口芯片、存储芯片、网络交换机芯片和两个网络变压器；开关电源芯片型号为LM22670、ARM处理器芯片型号为LPC4357、串口扩展芯片型号为ST16C554、第一至第四接口芯片型号为MAX3160E、存储芯片型号为MX66L51235F、网络交换机芯片型号为IP1829A片、第一网络变压器和第二网络变压器型号为HX1259NL。

接口单元具备四个网口和四个串口连接外部机车车载设备，具备两个扩展接口连接外部扩展接口盒；通过桥堆和电源模块对机车供电进行反接保护和电压转换；主/备用主控模块通过接口单元与GSM-R模块、卫星定位模块和外部车载设备及扩展接口盒进行数据通信，获取机车车载设备监测信息数据，并通过两个GSM-R模块进行监测信息数据的无线传输；通过卫星定位模块接收BDS和GPS卫星定位信息。

桥堆输入端连接外部机车供电，输出端连接电源模块输入端；通过桥堆对机车供电进行反接保护后传输到电源模块，通过电源模块将DC110V机车供电转换为DC13.8V后向接口单元和电台各模块供电。

开关电源芯片输入端连接接口单元供电输入接口，将DC13.8V转换为DC3.3V后通过输出端向其他器件供电。

ARM处理器芯片UART1接口连接GSM-R接口1，UART2接口连接GSM-R接口2，UART3接口连接卫星定位接口，MII接口连接交换机芯片PORT29接口，SPI_FLASH接口连接存储芯片；通过UART1接口与GSM-R接口1进行数据通信，通过UART2接口与GSM-R接口2进行数据通信，通过UART3接口与卫星定位接口进行数据通信，通过MMI接口与交换机芯片PORT29接口进行数据通信，通过SPI_FLASH接口与存储芯片进行数据通信实现记录数据和配置信息的存储和读取。

串口扩展芯片连接ARM处理器芯片EMC接口；第一接口芯片422端连接串口1，TTL端连接串口扩展芯片UARTA接口；第二接口芯片422端连接串口2，TTL端连接串口扩展芯片UARTB接口；第三接口芯片422端连接串口3，TTL端连接串口扩展芯片UARTC接口；第四接口芯片422端连接串口4，TTL端连接串口扩展芯片UARTD接口；通过串口扩展芯片将ARM处理器芯片EMC接口扩展为四个串口，分别为UARTA、UARTB、UARTC和UARTD；通过接口芯片进行RS-422电平与TTL电平间的串口转换，串口扩展芯片UARTA接口和串口1通过第一接口芯片实现数据通信，UARTB接口和串口2通过第二接口芯片实现数据通信，UARTC接口和串口3通过第三接口芯片实现数据通信，UARTD接口和串口4通过第四接口芯片实现数据通信。

第一网络变压器网络端1连接主控接口1，PHY端1连接交换机芯片PORT1接口，网络端2连接主控接口2，PHY端2连接交换机芯片PORT2接口，网络端3连接扩展接口1，PHY端3连接交换机芯片PORT3接口，网络端4连接扩展接口2，PHY端4连接交换机芯片PORT4接口；第二网络变压器网络端1连接网口1，PHY端1连接交换机芯片PORT5接口,网络端2连接网口2，PHY端2连接交换机芯片PORT6接口,网络端3连接网口3，PHY端3连接交换机芯片PORT7接口, 网络端4连接网口4，PHY端4连接交换机芯片PORT8接口；通过网络变压器进行网络端和PHY端之间以太网信号的传输隔离保护和驱动增强；交换机芯片PORT1接口和主控接口1、PORT2接口和主控接口2、PORT3接口和扩展接口1 、PORT4接口和扩展接口2通过第一网络变压器分别实现数据通信，PORT5接口和网口1、PORT6接口和网口2、PORT7接口和网口3 、PORT8接口和网口4通过第二网络变压器实现分别数据通信；通过交换机芯片实现PORT1至PORT8和PORT29接口间以太网数据的交互通信。

接口单元主控接口1连接主用主控模块网口，主控接口2连接备用主控模块网口，实现接口单元与主用主控单元和备用主控单元间的数据通信；接口单元卫星定位接口连接卫星定位模块UART接口，卫星定位模块天线接口连接外部多频段天线；通过卫星定位模块接收BDS和GPS卫星定位信息，再通过接口单元传输到主用和备用主控模块，实现电台BDS和GPS卫星定位信息获取。

串口1至串口4和网口1至网口4连接外部机车车载设备，扩展接口1和扩展接口2连接外部扩展接口盒，外部车载设备通过串口1至串口4、网口1至网口4和扩展接口1、扩展接口2将监测信息数据传输到接口单元，再通过接口单元传输到主用和备用主控模块，实现外部车载设备监测信息的实时接收汇总。

接口单元GSM-R接口1连接第一GSM-R模块UART接口，GSM-R接口2连接第二GSM-R模块UART接口；主用主控模块工作正常时，由主用主控模块将各车载设备监测信息进行处理，再通过接口单元传输到第一和第二GSM-R模块进行无线传输；主用主控模块故障时，由备用主控模块将各车载设备监测信息进行处理，再通过接口单元传输到第一和第二GSM-R模块进行无线传输；第一和第二GSM-R模块同时工作均摊负荷，实现车载监测信息数据的实时无线传输。

功分器二功分端分别连接第一GSM-R模块和第二GSM-R模块的天线接口，ANT端连接外部多频段天线；实现第一GSM-R模块和第二GSM-R模块天线接口与外部多频段天线的汇接。