CN103324167B - 快速客运电力机车司机显示单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速客运电力机车司机单元，包括：连接CPU模块，与MVB总线连接的各节点设备进行网络通信和数据交换并获取显示数据，将CPU模块传输过来的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据进行编码后利用MVB总线传输至对应的节点设备，以及对通过MVB总线获取的显示数据进行解码后发送给CPU模块的MVB网卡；存储模块；触摸显示模块；所述触摸显示模块包括第一子模块、第二子模块、第三子模块和第四子模块；连接存储模块、MVB网卡和触摸显示模块的CPU模块；本发明避免了在故障显示前需要通过一系列繁琐复杂的操作去寻找相应的故障信息的问题，大大提高了操作人员了解和处理故障的便利性。

Description

快速客运电力机车司机显示单元

技术领域

本发明涉及一种快速客运电力机车司机显示单元。

背景技术

快速客运电力机车司机显示单元是快速客运电力机车的操作人员与车载设备进行信息交互的平台，其要实时地显示出机车运行状态的各种参数，以便操作人员及时了解机车运行状况、排除故障、进而保障机车安全运行；现有的快速客运电力机车司机显示单元存在如下缺陷：没有采用MVB通信网络，物理硬件多，维护困难，在处理显示数据的过程中还需要其它设备进行处理后方可显示，增加了误报的可能性；在故障显示前需要通过一系列繁琐复杂的操作去寻找相应的故障信息，故障信息显示不完整，故障涉及信息显示凌乱、操作人员了解故障信息不便。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种操作简单、方便实用的快速客运电力机车司机显示单元。

本发明的技术手段如下：

一种快速客运电力机车司机单元，包括：

连接CPU模块，与MVB总线连接的各节点设备进行网络通信和数据交换并获取显示数据，将CPU模块传输过来的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据进行编码后利用MVB总线传输至对应的节点设备，以及对通过MVB总线获取的显示数据进行解码后发送给CPU模块的MVB网卡；

用于存储操作系统、显示界面软件、MVB网卡传输过来的显示数据、以及故障信息及其相应的处理指南信息的关系的存储模块；

触摸显示模块；所述触摸显示模块包括用于显示机车运行状态和参数信息的第一子模块、用于显示故障信息的第二子模块、用于显示处理指南信息的第三子模块和接收用户触摸输入的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据的第四子模块；

连接存储模块、MVB网卡和触摸显示模块，用于载入操作系统、加载显示界面软件、根据MVB网卡传输过来的显示数据判断是否有故障，根据有故障的判断结果控制第二子模块显示故障信息、第三子模块显示该故障信息对应的处理指南信息，根据无故障的判断结果控制第一子模块显示机车运行状态及相应参数，判断第四子模块是否接收到用户触摸输入的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据，以及将控制数据传输给MVB网卡的CPU模块；

另外，还包括连接CPU模块，用于检测环境温度参数的温度传感器；固定在触摸显示模块上的电加热膜；分别连接CPU模块和电加热膜，用于根据CPU模块的控制信号控制电加热膜的工作状态的继电器；所述存储模块还存储有预设温度阈值；所述CPU模块根据温度传感器检测的环境温度参数与存储模块存储的预设温度阈值的比较结果控制继电器的吸合与断开；当所述环境温度参数低于预设温度阈值时，CPU模块控制继电器吸合，电加热膜工作；当所述环境温度参数高于等于预设温度阈值时，CPU模块控制继电器断开，电加热膜停止工作；

另外，还包括连接CPU模块，用于感应环境光线亮度的光线感应器；所述触摸显示模块为触摸液晶屏；所述存储模块还存储有环境光线亮度及其对应的背光灯亮度关系；所述CPU模块根据感应的环境光线亮度和存储的环境光线亮度及其对应的背光灯亮度关系自动控制触摸液晶屏的背光灯亮度；

进一步地，所述MVB网卡包括具有与CPU模块和MVB总线通信功能的FPGA；所述FPGA通过驱动电路分别连接第一脉冲变压器和第二脉冲变压器的一次侧；所述第一脉冲变压器的二次侧通过第一继电器连接第一DB9接口；所述第二脉冲变压器的二次侧通过第二继电器连接第二DB9接口；所述第一DB9接口和第二DB9接口的另一端连接MVB总线；所述第一脉冲变压器的一次侧通过第一接收电路连接所述FPGA；所述第二脉冲变压器的一次侧通过第二接收电路连接所述FPGA；

进一步地，所述CPU模块和所述MVB网卡通过PC/104总线连接；

进一步地，所述故障信息包括故障代码、故障名称、故障发生时间和该故障发生时的机车运行状态以及参数；

进一步地，所述该快速客运电力机车司机单元的工作过程包括：

S1：上电开机、启动司机显示单元，执行S2；

S2：CPU模块载入操作系统，执行S3；

S3：CPU模块加载显示界面软件，执行S4；

S4：MVB网卡与MVB总线连接的各节点设备进行网络通信和数据交换并获取显示数据，执行S5；

S5：MVB网卡对获取的显示数据进行解码并发送给CPU模块，执行S6；

S6：根据MVB网卡传输过来的显示数据判断是否有故障，是则执行S11，否则执行S7；

S7：CPU模块控制第一子模块显示机车运行状态和参数信息，执行S8；

S8：CPU模块判断第四子模块是否接收到用户触摸输入的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据，是则执行S9，否则执行S4；

S9：CPU模块将控制数据传输给MVB网卡，执行S10；

S10：MVB网卡对控制数据进行编码并利用MVB总线传输至对应的节点设备，执行S4；

S11：CPU模块控制第二子模块显示故障信息和第三子模块显示该故障信息对应的处理指南信息，执行S4。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的快速客运电力机车司机显示单元，结构简单，物理硬件少，维护方便，采用MVB网卡分别连接各车载设备，以及通过CPU模块连接触摸显示模块，使得操作人员能够准确掌握快速客运电力机车各种车载设备的运行状态变化情况，降低了误报的可能性，能够利用不同的子模块分别显示正常运行情况下的状态参数以及故障信息和其对应的处理指南信息，所述故障信息包括故障代码、故障名称、故障发生时间和该故障发生时的机车运行状态以及参数，显示信息完整，避免了在故障显示前需要通过一系列繁琐复杂的操作去寻找相应的故障信息的问题，大大提高了操作人员了解和处理故障的便利性。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明的工作过程流程图。

具体实施方式

如图1所示的一种快速客运电力机车司机单元，包括：连接CPU模块，与MVB总线连接的各节点设备进行网络通信和数据交换并获取显示数据，将CPU模块传输过来的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据进行编码后利用MVB总线传输至对应的节点设备，以及对通过MVB总线获取的显示数据进行解码后发送给CPU模块的MVB网卡；用于存储操作系统、显示界面软件、MVB网卡传输过来的显示数据、以及故障信息及其相应的处理指南信息的关系的存储模块；触摸显示模块；所述触摸显示模块包括用于显示机车运行状态和参数信息的第一子模块、用于显示故障信息的第二子模块、用于显示处理指南信息的第三子模块和接收用户触摸输入的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据的第四子模块；连接存储模块、MVB网卡和触摸显示模块，用于载入操作系统、加载显示界面软件、根据MVB网卡传输过来的显示数据判断是否有故障，根据有故障的判断结果控制第二子模块显示故障信息、第三子模块显示该故障信息对应的处理指南信息，根据无故障的判断结果控制第一子模块显示机车运行状态及相应参数，判断第四子模块是否接收到用户触摸输入的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据，以及将控制数据传输给MVB网卡的CPU模块；另外，还包括连接CPU模块，用于检测环境温度参数的温度传感器；固定在触摸显示模块上的电加热膜；分别连接CPU模块和电加热膜，用于根据CPU模块的控制信号控制电加热膜的工作状态的继电器；所述存储模块还存储有预设温度阈值；所述CPU模块根据温度传感器检测的环境温度参数与存储模块存储的预设温度阈值的比较结果控制继电器的吸合与断开；当所述环境温度参数低于预设温度阈值时，CPU模块控制继电器吸合，电加热膜工作；当所述环境温度参数高于等于预设温度阈值时，CPU模块控制继电器断开，电加热膜停止工作；另外，还包括连接CPU模块，用于感应环境光线亮度的光线感应器；所述触摸显示模块为触摸液晶屏；所述存储模块还存储有环境光线亮度及其对应的背光灯亮度关系；所述CPU模块根据感应的环境光线亮度和存储的环境光线亮度及其对应的背光灯亮度关系自动控制触摸液晶屏的背光灯亮度；进一步地，所述MVB网卡包括具有与CPU模块和MVB总线通信功能的FPGA；所述FPGA通过驱动电路分别连接第一脉冲变压器和第二脉冲变压器的一次侧；所述第一脉冲变压器的二次侧通过第一继电器连接第一DB9接口；所述第二脉冲变压器的二次侧通过第二继电器连接第二DB9接口；所述第一DB9接口和第二DB9接口的另一端连接MVB总线；所述第一脉冲变压器的一次侧通过第一接收电路连接所述FPGA；所述第二脉冲变压器的一次侧通过第二接收电路连接所述FPGA；进一步地，所述CPU模块和所述MVB网卡通过PC/104总线连接；所述故障信息包括故障代码、故障名称、故障发生时间和该故障发生时的机车运行状态以及参数。

进一步地，如图2所示，所述该快速客运电力机车司机单元的工作过程包括：

S1：上电开机、启动司机显示单元，执行S2；

S2：CPU模块载入操作系统，执行S3；

S3：CPU模块加载显示界面软件，执行S4；

S4：MVB网卡与MVB总线连接的各节点设备进行网络通信和数据交换并获取显示数据，执行S5；

S5：MVB网卡对获取的显示数据进行解码并发送给CPU模块，执行S6；

S6：根据MVB网卡传输过来的显示数据判断是否有故障，是则执行S11，否则执行S7；

S7：CPU模块控制第一子模块显示机车运行状态和参数信息，执行S8；

S8：CPU模块判断第四子模块是否接收到用户触摸输入的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据，是则执行S9，否则执行S4；

S9：CPU模块将控制数据传输给MVB网卡，执行S10；

S10：MVB网卡对控制数据进行编码并利用MVB总线传输至对应的节点设备，执行S4；

S11：CPU模块控制第二子模块显示故障信息和第三子模块显示该故障信息对应的处理指南信息，执行S4。

使用本发明时，所述MVB网卡还包括连接FPGA的随机存储器，用于暂存临时数据，FPGA是MVB网卡的核心，实现了与CPU模块、随机存储器控制以及MVB通信的功能，选用ACTEL的ProAsics系列，具有可靠性高、保密性强、抗干扰能力强的优点，FPGA将CPU模块传输过来的对各节点设备的控制数据进行编码后形成MVB信号，通过驱动电路激励脉冲变压器产生相应的波形，两个独立的第一脉冲变压器、第二脉冲变压器对MVB信号进行耦合，在分别通过第一继电器和第二继电器与MVB总线进行接口，当网卡出现故障时，网卡本身可以通过切断继电器，实现将网卡与MVB总线隔离，不影响MVB总线上其他设备运行，同时也最大程度保护网卡；MVB网卡具备两路独立的第一接收电路和第二接收电路，其将MVB总线经由DB9接口、继电器和脉冲变压器传输过来的MVB信号转换为PC/104总线协议信号再通过FPGA传输给CPU模块；第一DB9接口和第二DB9接口可以分别为一公型DB9和一母型DB9，且可以一个负责数据接收，一个负责数据发送；MVB网卡获取的显示数据采用先进先出模式传输给CPU模块，故总是保持最新的记录，且CPU模块自动消除无效记录，获取的显示数据可以包括各节点设备的运行状态如机车运行方向、机车速度、手柄级位、网压、主断路器状态、受电弓状态、轮周牵引力、牵引变流器状态、辅助变流器状态，蓄电池电压、原边电流、总风缸压力、列车管/均衡风缸压力、隔离控制状态、运行测试情况以及距离计算情况、空气制动、牵引/制动力、断路器状态、辅助设备状态等；用户触摸输入的控制数据包括调节机车运行方向、机车速度、主断路器状态以及机车运行测试、距离计算和隔离控制等；连接在MVB总线上的各节点设备包括输入输出单元、牵引控制单元、主控制单元和辅助控制单元等；另外，CPU模块还可以根据第四子模块接收到的用户触摸输入的显示界面切换操作信息控制触摸显示模块的显示界面进行切换，且还具有故障履历界面，用于显示以往一定时间内发生的故障信息，操作人员可以利用第四子模块通过CPU模块从存储模块中调取相应的故障信息在故障履历界面上进行显示。另外，本发明通过CPU模块结合温度传感器、继电器、电加热模块和存储模块实现了低温预加热功能，其中预设温度阈值为-25℃，实现了该司机显示单元能够工作在一定使用条件的温度环境下，可以提高其使用寿命，降低故障率；通过CPU模块结合光线感应器和存储模块，存储模块中事先存储了环境光线参数与背光灯亮度的对应关系，光线感应器检测环境光线并反馈给CPU模块，CPU模块根据存储的对应关系可以通过调节触摸液晶屏具有的背光灯的电压进而实现其亮度的调节，从而使得触摸液晶屏的亮度跟随环境光线的变化而变化，提高可视效果，更具有人性化；本发明提供的快速客运电力机车司机显示单元，结构简单，物理硬件少，维护方便，采用MVB网卡分别连接各车载设备，以及通过CPU模块连接触摸显示模块，使得操作人员能够准确掌握快速客运电力机车各种车载设备的运行状态变化情况，降低了误报的可能性，能够利用不同的子模块分别显示正常运行情况下的状态参数以及故障信息和其对应的处理指南信息，所述故障信息包括故障代码、故障名称、故障发生时间和该故障发生时的机车运行状态以及参数，显示信息完整，避免了在故障显示前需要通过一系列繁琐复杂的操作去寻找相应的故障信息的问题，大大提高了操作人员了解和处理故障的便利性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种快速客运电力机车司机显示单元，其特征在于包括：

连接CPU模块，与MVB总线连接的各节点设备进行网络通信和数据交换并获取显示数据，将CPU模块传输过来的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据进行编码后利用MVB总线传输至对应的节点设备，以及对通过MVB总线获取的显示数据进行解码后发送给CPU模块的MVB网卡；

用于存储操作系统、显示界面软件、MVB网卡传输过来的显示数据、以及故障信息及其相应的处理指南信息的关系的存储模块；

触摸显示模块；所述触摸显示模块包括用于显示机车运行状态和参数信息的第一子模块、用于显示故障信息的第二子模块、用于显示处理指南信息的第三子模块和接收用户触摸输入的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据的第四子模块；

连接存储模块、MVB网卡和触摸显示模块，用于载入操作系统、加载显示界面软件、根据MVB网卡传输过来的显示数据判断是否有故障，根据有故障的判断结果控制第二子模块显示故障信息、第三子模块显示该故障信息对应的处理指南信息，根据无故障的判断结果控制第一子模块显示机车运行状态及相应参数，判断第四子模块是否接收到用户触摸输入的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据，以及将控制数据传输给MVB网卡的CPU模块；

所述MVB网卡包括具有与CPU模块和MVB总线通信功能的FPGA；所述FPGA通过驱动电路分别连接第一脉冲变压器和第二脉冲变压器的一次侧；所述第一脉冲变压器的二次侧通过第一继电器连接第一DB9接口；所述第二脉冲变压器的二次侧通过第二继电器连接第二DB9接口；所述第一DB9接口和第二DB9接口的另一端连接MVB总线；所述第一脉冲变压器的一次侧通过第一接收电路连接所述FPGA；所述第二脉冲变压器的一次侧通过第二接收电路连接所述FPGA。

2.根据权利要求1所述的一种快速客运电力机车司机显示单元，其特征在于还包括连接CPU模块，用于检测环境温度参数的温度传感器；固定在触摸显示模块上的电加热膜；分别连接CPU模块和电加热膜，用于根据CPU模块的控制信号控制电加热膜的工作状态的继电器；所述存储模块还存储有预设温度阈值；所述CPU模块根据温度传感器检测的环境温度参数与存储模块存储的预设温度阈值的比较结果控制继电器的吸合与断开；当所述环境温度参数低于预设温度阈值时，CPU模块控制继电器吸合，电加热膜工作；当所述环境温度参数高于等于预设温度阈值时，CPU模块控制继电器断开，电加热膜停止工作。

3.根据权利要求1所述的一种快速客运电力机车司机显示单元，其特征在于还包括连接CPU模块，用于感应环境光线亮度的光线感应器；所述触摸显示模块为触摸液晶屏；所述存储模块还存储有环境光线亮度及其对应的背光灯亮度关系；所述CPU模块根据感应的环境光线亮度和存储的环境光线亮度及其对应的背光灯亮度关系自动控制触摸液晶屏的背光灯亮度。

4.根据权利要求1所述的一种快速客运电力机车司机显示单元，其特征在于所述CPU模块和所述MVB网卡通过PC/104总线连接。

5.根据权利要求1所述的一种快速客运电力机车司机显示单元，其特征在于所述故障信息包括故障代码、故障名称、故障发生时间和该故障发生时的机车运行状态以及参数。

6.根据权利要求1所述的一种快速客运电力机车司机显示单元，其特征在于所述快速客运电力机车司机显示单元的工作过程包括：

S1：上电开机、启动司机显示单元，执行S2；

S2：CPU模块载入操作系统，执行S3；

S3：CPU模块加载显示界面软件，执行S4；

S4：MVB网卡与MVB总线连接的各节点设备进行网络通信和数据交换并获取显示数据，执行S5；

S5：MVB网卡对获取的显示数据进行解码并发送给CPU模块，执行S6；

S6：根据MVB网卡传输过来的显示数据判断是否有故障，是则执行S11，否则执行S7；

S7：CPU模块控制第一子模块显示机车运行状态和参数信息，执行S8；

S8：CPU模块判断第四子模块是否接收到用户触摸输入的对MVB总线连接的各节点设备的控制数据，是则执行S9，否则执行S4；

S9：CPU模块将控制数据传输给MVB网卡，执行S10；

S10：MVB网卡对控制数据进行编码并利用MVB总线传输至对应的节点设备，执行S4；

S11：CPU模块控制第二子模块显示故障信息和第三子模块显示该故障信息对应的处理指南信息，执行S4。