专利名称：一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置的制作方法
技术领域：
一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置所属领域本实用新型产品属于重联重载机车控制领域，具体为一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置。
背景技术：
随着铁路运输发展，国内货运铁路运输的重载要求日益提高，为了满足在有限的货运线路条件的基础上提高运输效率的要求，需要多台货运机车重联运行以提高运能，其中还包括不同型号机车的混编互联同步控制。同时有些货运机车为非网络化机车，机车内智能系统没有采用完全的网络通信或主要机车控制系统没有采用网络与其他设备进行通信，机车之间原来采用有线重联线，因受不同车型电气接口不一致、机车特性差异、有线重联连接器可靠性、远程重联应用高要求以及各种步同车型机车特性差异等因素的影响，为克服这些不足，采用无线重联方式是当前及未来一种可行及有效的途径，对此提出一种解决该问题的基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置。
实用新型内容本实用新型克服了现有技术存在的不足，提供了一种基于无线宽带通信的非网络机车无线重联控制装置，实现了非网络化机车近距离无线重联编组以及重联控制牵引运行，并能实现包括网络化等不同车型机车的互联及重联控制。达到上述技术目的所采用的技术方案为，一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置，包括安装有天线及包含有OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing-正交频分复用)和 ΜΙΜΟ (Multiple Input Multiple Output-多输入多输出)技术的无线宽带通信的无线收发模块、CPU主处理模块、数字量1/0板、模拟量AIO板、 网络及总线接口模块、CPCI (CompactPCI-紧凑型PCI总线)数据总线，前述的无线收发模块、CPU主处理模块、数字量1/0板、模拟量AIO板、网络及总线接口模块分别与CPCI数据总线双向连接，前述的数字量1/0板、模拟量AIO板分别与机车控制系统的机车电子控制系统(微机控制系统)、机车电气控制线路、机车主辅控制线路、制动系统以及设置与指示装置双向连接，前述的网络及总线接口模块与机车的人机对话装置相联，前述的无线收发模块与列车级无线数据模块双向连接。本实用新型还在于采用符合铁路车辆标准的电源模块。本实用新型还在于采用符合欧式标准的3U(欧式标准插件尺寸的一种)插卡；采用符合欧式标准的4U(欧式标准插件尺寸的一种)小型机箱。本实用新型还在于主CPU采用PowerPC (—种精简指令集计算机-reduced instruction set computer架构的CPU处理器)架构；系统总线采用CPCI总线规范；系统采用实时操作系统。本实用新型还在于系统采用数字量1/0板进行机车逻辑信号的采集及驱动。本实用新型还在于系统采用模拟量AIO板进行机车设备模拟信号的采集及驱动。[0011]本实用新型还在于系统采用网络及总线接口模块与机车的人机对话装置相连。本实用新型还在于系统采用安装有天线及包含有OFDM和MIMO技术的无线宽带通信的无线收发模块进行机车之间对讲、视频传输。本实用新型还在于工作环境温度为-40°C -85°C。本实用新型达到的有益效果为1)能解决机车重联时电气线路的不可靠或者重联连接器的不可靠而引起的问题。幻解决非网络化机车无线重联及数字化、信息化。3) 不同类型机车重联由于通信方式的不同难以互联，采用无线方式转换成统一标准的通信协议，并进行计算及机车控制与特性匹配，可以实现与网络机车以及不同机车的无线互联、重联控制。
图1为本实用新型装置结构示意图；图2为本实用新型数据流程图；图中标识为1-列车级无线数据模块；2-无线机车重联装置；3-天线；4-无线收发模块；5-CPU主处理模块；6-CPCI数据总线；7-数字量I/O板；8-模拟量AIO板；9-网络及总线接口模块；10-机车控制系统；11-机机车电气控制线路以及设置与指示装置；12-机车电子或微机控制系统；13-机车主辅控系统、制动系统；14-人机对话装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。本实用新型产品是无线机车重连装置2与机车控制系统10相联，包括安装有天线 3的无线收发模块4、CPU主处理模块5、数字量I/O板7、模拟量AIO板8、网络接口模块9、 CPCI数据总线6，前述无线收发模块4、CPU主处理模块5、数字量I/O板7、模拟量AIO板8、 网络接口模块9分别与CPCI数据总线6相联，前述的数字量I/O板7、模拟量AIO板8分别与机车控制系统的机车电气控制线路以及设置与指示装置11、机车电子或微机控制系统 12、机车主辅控系统、制动系统13相联，网络接口模块9分别与人机对话装置14相联，列车级无线数据模块1通过天线装置3与无线收发模块4双向连接。本实用新型的优选实施例还可以是采用符合铁路车辆标准的电源模块、符合欧式标准的3U插卡、符合欧式标准的4U小型机箱、主CPU采用PowerPC架构、系统总线采用CPCI 总线6规范、系统采用实时操作系统、系统采用数字量I/O板7进行机车逻辑信号的采集及驱动、系统采用模拟量AIO板8进行机车设备模拟信号的采集及驱动、系统采用网络及总线接口模块9与机车的人机对话装置14相联以及系统采用安装有天线3及包含有OFDM和 MIMO技术的无线宽带通信的无线收发模块4进行机车之间对讲、视频传输。本实用新型产品的工作环境温度为-40°C 85°C。参考图2，本实用新型的工作原理为(1)通过增加机车无线重联装置，构建机车三级控制模式，第一级为列车级，第二级为机车车辆级，第三级为驱动及功能级，其中第三级为原车的功能，增加第一级及第二级功能；(2)列车级采用无线宽带局域网方式，包含有OFDM和MIMO技术的无线宽带通信网络，并具有自组网功能及路由管理功能，通过机车无线重联系统装置来实现，将各个机车的控制及状态数据统一为标准的无线协议数据，通过无线宽带建立起列车级总线；(3)机车车辆级实现各车(包括主控车、从控车)的重联方式下的本车控制及计算，同时通过电气方式与机车的电子控制系统或微机控制系统、机车电气系统、主系统电路传感检测、辅助系统传感检测等进行电气接口以进行数据及信息交互，这包括逻辑量电气接口以及模拟量电气接口进行数据交换，根据机车微机控制的特征，与机车微机控制系统选择采用总线接口方式进行信息交换。通过控制信息及反馈信息的交换，在机车无线重联装置根据主控机车控制信息及本车的工况进行本车的控制，并反馈相应的信息给列车级。 在机车车辆级机车无线重联装置主要通过电气接口获得机车车辆级控制及执行设备的数据，机车无线重联控制装置通过不同类型的硬件协议转换插件及多制式协议转换方法，在机车车辆级将机车主、辅、控系统以及制动系统的信息及数据进行统一标准的协议转换及数据处理，转换成为统一标准的列车级机车无线重联传输协议；(4)将上述统一标准的列车级机车无线重联传输协议内容转换成无线空中协议数据，借助机车无线重联控制装置中的无线收发模块进行数据的发送，同时将无线收发模块接收到的无线空中协议数据进行协议反向转换及数据处理，把无线数据转换成需要的原机车车辆级有线网络协议数据，再通过机车电气接口，将有线网络协议数据向机车各控制及执行设备发送，从而实现机车间的近距离无线重联及多机之间的无线互联互通，并计算处理进行机车控制及特性的匹配，即实现机车间的无线重联控制；(5)对原有机车的重联方式进行选择，即通过软件、硬件切换装置实现对机车有线重联方式和无线重联方式的切换。
权利要求1.一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置，其特征在于包括安装有天线及包含有OFDM和MIMO技术的无线宽带通信的无线收发模块、CPU主处理模块、数字量I/O板、模拟量AIO板、网络及总线接口模块、CPCI数据总线，前述的无线收发模块、CPU 主处理模块、数字量I/O板、模拟量AIO板、网络及总线接口模块分别与CPCI数据总线双向连接，前述的数字量I/O板、模拟量AIO板分别与机车控制系统的机车电子控制系统(微机控制系统)、机车电气控制线路、机车主辅控制线路、制动系统以及设置与指示装置双向连接，前述的网络及总线接口模块与机车的人机对话装置相联，前述的无线收发模块与列车级无线数据模块双向连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置， 其特征在于采用符合铁路车辆标准的电源模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置， 其特征在于采用符合欧式标准的3U插卡；采用符合欧式标准的4U小型机箱。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置， 其特征在于主CPU采用PowerPC架构；系统总线采用CPCI总线规范；系统采用实时操作系统。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置， 其特征在于系统采用数字量I/O板进行机车逻辑信号的采集及驱动。
6.根据权利要求1所述的一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置， 其特征在于系统采用模拟量AIO板进行机车设备模拟信号的采集及驱动。
7.根据权利要求1所述的一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置， 其特征在于系统采用网络及总线接口模块与机车的人机对话装置相联。
8.根据权利要求1所述的一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置， 其特征在于系统采用安装有天线及包含有OFDM和MIMO技术的无线宽带通信的无线收发模块进行机车之间对讲、视频传输。
9.根据权利要求1所述的一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置， 其特征在于工作环境温度为_40°C -85°C。
专利摘要本实用新型公开了一种基于无线宽带通信的非网络化机车无线重联控制装置，属于重联重载机车控制领域。具体为包括安装有天线的无线收发模块、CPU主处理模块、数字量I/O板、模拟量AIO板、网络及总线接口模块、CPCI数据总线，前述的无线收发模块、CPU主处理模块、数字量I/O板、模拟量AIO板、网络及总线接口模块分别与CPCI数据总线相联。本实用新型能解决非网络化的机车重联时电气线路及重联连接器的不可靠而引起的问题，实现机车之间的无线重联控制，也可以实现与网络机车以及不同型号机车的无线互联、重联控制。
文档编号G05B19/418GK202145276SQ20112020297
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者李蔚 申请人:长沙南睿轨道交通电气设备有限公司