专利名称：列车外围接口设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数据采集技术，特别涉及一种列车外围接口设备。
背景技术：
中国轨道交通设备主要依靠进口，价格昂贵，在一定程度上限制了我国城市轨道 交通系统规模的扩大。自从实施城市轨道交通设备国产化政策以来，中国城轨列车国产化 成绩斐然，国产城轨列车不断涌现，自主创新能力显著增强。全国各地纷纷掀起城市轨道交 通建设高潮，国产轨道交通设备的市场需求大幅提升。而城市轨道交通信号数据采集系统 当前还是依赖进口，为国内的信号设备厂商提供了难得的机遇，市场前景广阔。发明内容本实用新型是针对现在轨道交通信号数据采集系统依赖进口，价格昂贵的问题， 提出了一种列车外围接口设备及其数据采集处理方法，旨在能与列车、轨旁、测速定位设备 的各种接口，获取列车状态信息和位置信息，为车载控制系统的自动运行控制提供必要的 输入的装置，同时接收上位机的指令信息，发送到列车线，控制列车的行车速度。本实用新型的技术方案为一种列车外围接口设备，包括外部电源输入模块，微处 理器控制模块，总线接口模块，列车数字量输入模块，列车数字量输出模块，设备监控模块， 传感器接口模块，列车牵引控制模块；总线接口模块，列车数字量输入模块数据送入总线接 口模块；微处理器控制模块输出指令到设备监控模块，设备监控模块控制信号输出切断列 车数字量输出模块、传感器接口模块的输出；微处理器控制模块接收传感器接口模块和总 线接口模块的状态信息，按协议格式与上位机通信，同时接收上位机发出的控制信息，传送 到总线接口模块和列车牵引控制模块执行。所述的微处理器控制模块采用嵌入式DSP处理器，外扩SRAM用于数据读写，外扩 两个串口分别用于将从传感器接口模块采集到的查询应答器信息和综合信息监控系统的 状态输入。所述列车牵引控制模块数量为2块，主用模块和备用模块，牵引控制模块接收微 处理器控制模块输出的牵引控制电流数字量，通过D/A转换为牵弓I电流，并通过A/D回采输 出牵引电流量。所述列车数字量输入模块通过光电隔离输入48位数字量。所述车辆数字量输出模块通过光电隔离输出48位数字量。所述传感器接口模块输入有数个采集输入口，分别为经光电隔离后采集接近传感 器信号口 ；经光电隔离后采集速度传感器信号口 ；经运放隔离放大后采集加速度传感器信 号口 ；经RS232串口输入查询应答器信息口 ；经RS485串口与综合信息监控系统交互口 ；经 短接线编码方式输入列车车次号口。本实用新型的有益效果在于本实用新型列车外围接口设备及其数据采集处理 方法，通过与列车、轨旁、测速定位各种设备的接口，实现了列车状态信息和位置信息的获取，为车载控制系统的自动运行控制提供必要的输入输出，同时，设备监控模块的故障导向 安全功能对装置和列车线进行实时监测，保障了列车行车安全，此外，外部电源输入模块具 备的三路冗余电源输入，热备方式工作的列车牵引控制模块提高列车外围接口设备的可靠 性。
图1为本实用新型列车外围接口设备结构示意框图。
具体实施方式
如图1所示列车外围接口设备结构示意框图，列车外围接口设备，包括外部电源 输入模块1，微处理器控制模块2，总线接口模块3，列车数字量输入模块4，列车数字量输出 模块5，设备监控模块6，传感器接口模块7，列车牵引控制模块8 ；总线接口模块3，内置可 编程器件进行读写寻址，列车数字量输入模块4数据送入总线接口模块3，总线接口模块3 用于接口微处理器控制模块2、列车数字量输入模块4和列车数字量输出模块5，完成总线 分配；微处理器控制模块2输出指令到设备监控模块6，设备监控模块6用于对装置和列车 线的监测，故障时控制切断列车数字量输出模块5、传感器接口模块7的输出，停止对列车 的控制，保障列车行车安全；微处理器控制模块2，用于接收传感器接口模块7和总线接口 模块3的状态信息，按协议格式与上位机通信，同时接收上位机发出的控制信息，传送到总 线接口模块3和列车牵引控制模块8执行。微处理器控制模块2采用嵌入式DSP处理器，外扩256K*16位SRAM用于程序运 行中的数据保存，外扩两个串口分别用于将从传感器接口模块7采集到的查询应答器信息 和综合信息监控系统的状态输入。微处理器控制模块2所采用的嵌入式DSP处理器是美国TI公司生产的DSP 2407Α 芯片(型号为 TMS320LFM07A，主频 40MHz，片内 32Κ FLASH, 544 Byte DRAM, 2. 5K SRAM 的高 性能16位定点DSP，提供CAN 2. OB模块，看门狗定时器模块，SPI模块，SCI模块，10位A/ D转换器，事件管理器包括4个通用定时器、6个比较单元、6个捕获单元以及4个正交编码 脉冲输入电路)；微处理器控制模块2外扩256K*16位SRAM (型号为IS61LV25616，美国ISSI公司 制造)；微处理器控制模块2使用成都国腾微电子公司制造的型号为GM8141芯片将DSP 芯片上ι个标准SPI接口扩展成2个；传感器接口模块7采集以下信号1)经光电隔离后采集接近传感器信号，其为脉冲波信号；2)经光电隔离后采集速度传感器信号，其为两路相位差90°的方波信号；3)经运放隔离放大后采集加速度传感器信号，其为模拟信号；4)经RS232串口输入查询应答器信息；5)经RS485串口与综合信息监控系统交互；6)经短接线编码方式输入列车ID信号。列车牵引控制模块8数量为2块，以热备用方式工作，当主用模块发生故障时，设备自动切换到备用模块，牵引控制模块接收微处理器控制模块输出的牵引控制电流数字 量，通过D/A转换为0-24mA的电流，并通过A/D回采输出牵引电流量。外部电源输入模块1具备同时输入三路电源，其中任何一路电源输入正常时，即 能可靠供电，同时还完成滤波、浪涌保护、电快速瞬变脉冲群抑制、输入极性纠错和过流保 护等功能。列车数字量输入模块4通过光电隔离输入48位数字量，每一位输入均有过流、过 压保护，具备自检功能。列车数字量输出模块5通过光电隔离输出48位数字量，每一位输出均有过流、过 压保护并将输出数字量回采给总线接口模块。设备监控模块6的隔离继电器为列车数字量输出模块5的输出继电器提供电源， 检测到故障时，隔离继电器断开输出继电器的电源，切断列车数字量输出模块5的输出，停 止对列车的控制，保障列车安全。下面对本实用新型的原理做如下描述列车外围接口设备是一种数据采集处理设 备。该系统通过采集列车、轨旁、测速定位设备的接口信息，获取列车状态信息和位置信息， 为车载控制系统的自动运行控制提供必要的输入输出。同时设备上电后一直处于监控状 态当发生故障时，切断重要输出，保障列车行车安全。此外，外部电源输入模块具备的三路 冗余电源输入，热备方式工作的列车牵引控制模块提高列车外围接口设备的可靠性。车控制列车的行车速通关列车外围接口设备的方案是采集列车线上的接近传感 器信号、速度传感器信号、加速度传感器信号、查询应答器信息、列车综合信息监控系统、列 车ID信号、列车数字量输入信号解析成物理层，用DSP 2407A进行物理层信号接收，发送到 SRAM中进行软件协议处理，通过总线控制，转换成CAN总线格式与上位机通信，同时，接收 上位机控制信息，在SRAM中进行软件协议处理，将解析出的列车数字量输出数据和列车牵 引控制电流输出。
权利要求1.一种列车外围接口设备，其特征在于，包括外部电源输入模块，微处理器控制模块， 总线接口模块，列车数字量输入模块，列车数字量输出模块，设备监控模块，传感器接口模 块，列车牵引控制模块；总线接口模块，列车数字量输入模块数据送入总线接口模块；微处 理器控制模块输出指令到设备监控模块，设备监控模块控制信号输出切断列车数字量输出 模块、传感器接口模块的输出；微处理器控制模块接收传感器接口模块和总线接口模块的 状态信息，按协议格式与上位机通信，同时接收上位机发出的控制信息，传送到总线接口模 块和列车牵引控制模块执行。
2.根据权利要求1所述列车外围接口设备，其特征在于，所述的微处理器控制模块采 用嵌入式DSP处理器，外扩SRAM用于数据读写，外扩两个串口分别用于将从传感器接口模 块采集到的查询应答器信息和综合信息监控系统的状态输入。
3.根据权利要求1所述列车外围接口设备，其特征在于，所述列车牵引控制模块数量 为2块，主用模块和备用模块，牵引控制模块接收微处理器控制模块输出的牵引控制电流 数字量，通过D/A转换为牵引电流，并通过A/D回采输出牵引电流量。
4.根据权利要求1所述列车外围接口设备，其特征在于，所述列车数字量输入模块通 过光电隔离输入48位数字量。
5.根据权利要求1所述列车外围接口设备，其特征在于，所述车辆数字量输出模块通 过光电隔离输出48位数字量。
6.根据权利要求1所述列车外围接口设备，其特征在于，所述传感器接口模块输入有 数个采集输入口，分别为经光电隔离后采集接近传感器信号口 ；经光电隔离后采集速度传 感器信号口 ；经运放隔离放大后采集加速度传感器信号口 ；经RS232串口输入查询应答器 信息口 ；经RS485串口与综合信息监控系统交互口 ；经短接线编码方式输入列车车次号口。
专利摘要本实用新型涉及一种列车外围接口设备，微处理器控制模块输出指令到设备监控模块，设备监控模块控制信号输出切断列车数字量输出模块、传感器接口模块的输出；微处理器控制模块接收传感器接口模块和总线接口模块的状态信息，按协议格式与上位机通信，同时接收上位机发出的控制信息，传送到总线接口模块和列车牵引控制模块执行。实现了列车状态信息和位置信息的获取，为车载控制系统的自动运行控制提供必要的输入输出，同时，设备监控模块的故障导向安全功能对装置和列车线进行实时监测，保障了列车行车安全，此外，外部电源输入模块具备的三路冗余电源输入，热备方式工作的列车牵引控制模块提高列车外围接口设备的可靠性。
文档编号G05B19/418GK201837879SQ20102029881
公开日2011年5月18日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者张健, 王志东, 王志骏, 马妍 申请人:上海自动化仪表股份有限公司