CN110221536A - 一种车门控制器 - Google Patents

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曾宇
王利
张迪
王山山
刘光键
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00—Safety arrangements
    • G05B9/02—Safety arrangements electric
    • G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems

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Abstract

本发明提供了提供一种门控器、车门控制系统和车体。所述门控器包括：控制模块、电源冗余模块、电机驱动冗余模块、通讯冗余模块和输入口冗余模块；其中，所述控制模块分别连接到电源冗余模块、电机驱动冗余模块、通讯冗余模块和输入口冗余模块。通过门控器内部硬件功能模块冗余，对现有的门控系统总体架构改变较小，可有效解决影响开关门功能和TCMS状态显示故障的问题，提高车门的可用性以及车辆运营可靠性。

Description

一种车门控制器
技术领域
本发明涉及机车门体控制技术领域，特别涉及车门控制器、车门控制系统和车体。
背景技术
目前在轨道交通领域，车门网络系统通常采用多功能车辆总线MVB串行连接，车辆控制管理系统TCMS通过轮询方式和门控器进行通讯。由于实际运营过程中，车门是故障率相对较多的系统，而门控器故障在其中所占比重较大。
对于MVB串行连接的控制方式，由于一节车厢的多个门控器都通过总线和车辆通讯，总线的负载率较高，影响通信效率；同时，单个门控器故障就会导致串行线路后端的门控器和车辆都失去通讯，运营中经常造成大面积的门系统通讯故障。
为了解决日常频发的门系统故障问题，现有技术提供一种MVB双冗余车门网络系统，该系统包括第一主门控器和第二主门控器和多个从门控器，两个主门控器和车辆控制管理系统通过MVB总线连接，两个主门控器和多个从门控器依次通过系统内部总线串联，两个主门控器分别位于串联结构的首末端。但是，该冗余方案以增加门控器的方式进行冗余，成本较高并且安装实施的空间缺乏，可行性低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明用于解决现有的运营过程中门控器故障而导致车行延误的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种门控器、车门控制系统和车体。
根据本发明的一个方面，提供了一种门控器，包括：控制模块、电源冗余模块、电机驱动冗余模块、通讯冗余模块和输入口冗余模块；
其中，所述控制模块分别连接到电源冗余模块、电机驱动冗余模块、通讯冗余模块和输入口冗余模块；所述电源冗余模块包括两个或者多个电源模块，其中每个所述电源模块用于经由控制模块将列车电源转换为门控器内部各控制电路供电电源；所述电机驱动冗余模块包括两个或者多个独立的电机驱动模块，两个或者多个电机驱动模块通过切换单元分别驱动门电机；所述通讯冗余模块用于接收或者发送两个或者多个CAN冗余子网、以太网子网的数据，经由控制模块实现网络切换；所述输入口冗余模块包括多个输入口，经由表决器电路分别连接到输入信号线和控制模块。
根据本发明的一个方面，提供一种车门控制系统，包括如上所述的门控器。
根据本发明的另一个方面，提供一种车体，包括如上所述的车门控制系统。
根据本发明的又一方面，提供一种车门控制系统，包括：相邻的两个车门的门控器之间的一个第三门控器；所述第三门控器通过电机相线分别连接到两个车门的门控器和对应的电机。
其中，所述第三门控器通过通讯线路分别和列车信号线相连，用于所述相邻的两个车门的门控器其中一个或者两个出现故障时接管控制对应的电机。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供一种门控器，通过门控器内部硬件功能模块冗余，调整相关控制流程和线路，对于现有的门控系统总体架构改变较小，可有效解决影响开关门功能和TCMS状态显示故障的问题，提高车门的可用性以及车辆运营可靠性。并且，列车布线仅需要对从门CAN子网通信线增加一倍即可，车辆布线相对现有设计变化较小。
附图说明
图1为根据本发明实施例的门控器功能模块框图；
图2为本发明实施例的车体通信网络拓图；
图3为本发明另一实施例的一种车门控制系统的结构示意图；
图4为本发明另一实施例的冗余门控器的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
总的来说，本申请对门控器内部易出故障且影响车辆运营的关键功能模块进行硬件冗余；在运营中，通过诊断系统将出现故障的模块切除，系统切换至冗余模块，提升门控器的服务可靠性。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，提供一种门控器，包括控制模块、电源冗余模块、电机驱动冗余模块、通讯冗余模块和输入口冗余模块。
在一个实施例中，所述通讯冗余模块包括以太网通讯冗余模块和CAN通讯冗余模块。
在一个实施例中，所述门控器还包括MVB通讯模块、维护模块、状态显示模块、存储模块和输出口模块。
其中，所述控制模块包括CPU控制模块，所述CPU控制模块用于处理输入信号，进行逻辑决算后发出车门控制指令。
其中，在一个实施例中，所述控制模块分别连接到电源冗余模块、电机驱动冗余模块、输入口冗余模块、以太网通讯冗余模块和CAN通讯冗余模块。
其中，在一个实施例中，所述控制模块分别连接到MVB通讯模块、维护模块、状态显示模块、存储模块和输出口模块。
其中，电源冗余模块包括两个或者多个电源模块，其中每个电源模块用于经由控制模块将列车电源转换为门控器内部各控制电路供电电源。当该电源模块出现失效时，车门无法响应开关门指令，失去正常开关门功能，同时无法将车门状态上报给车辆，车门必须隔离。
其中，在一个实施例中，所述电源冗余模块包括两个电源模块，电源A和电源B，所述两个电源模块分别通过切换电路串联到控制模块。根据电源模块的正常或者故障状态，经由控制模块指令进行供电，当控制模块判断其中一个电源模块故障时，控制切换电路串联到另一个电源模块，以进行电源模块的切换，为门控器其他电路提供电源。
其中，所述电机驱动冗余模块包括两个或者多个独立的电机驱动模块，两个或者多个电机驱动模块通过切换单元S2分别驱动门电机。
其中，所述电机驱动模块用于控制车门电机运动，实现车门开关门动作。所述控制模块通过驱动线路A连接到电机驱动模块A，通过驱动线路B连接到电机驱动模块B。
其中，在一个实施例中，电机驱动模块A驱动车门开关门运动，当电机驱动模块A出现失效时，通过切换单元S2将电机驱动模块A隔离；同时，电机驱动模块B接入驱动电路，继续控制车门电机，车门可继续运营，车辆回库后进行维护处理。
其中，在一个实施例中，通讯冗余模块用于车门与车门、车门与车辆控制系统之间的数据交换，如图2所示，通讯冗余模块分别连接到MVB总线、CAN总线和以太网。
其中，在一个实施例中，所述通讯冗余模块包括MVB通讯模块、以太网通讯冗余模块和CAN通讯冗余模块。其中，MVB通讯模块连接到MVB总线，其中，MVB总线作为列车通讯总线，从物理层至应用层均是双路冗余。
其中，CAN总线作为车厢内主从门之间的子网通讯总线使用。若子网出现异常，从门无法将车门状态传输给主门，会导致车辆无法接收到从门的状态信息，出现通讯故障，在行车时影响司机的判断。
其中，在一个实施例中，如图2所示，以一节车厢的MVB+CAN主从网络为例，说明子网冗余的结构。其中，控制模块同时接收CAN_A、CAN_B两路CAN通讯数据，通过对应的软件控制策略，实现对两个或者多个CAN冗余子网的控制。
其中，输入口冗余模块包括多个输入口模块，所述多个输入口模块用于将列车输入信号与车门本地输入信号传递给控制模块。若列车线输入信号(如开门指令)等重要信号对应的输入口模块电路出现异常，会导致车门无法收到列车信号，车门无法响应车辆指令。从而对多个输入口模块进行冗余设计，如图1所示输入口A、输入口B以及输入口C，在通讯过程中进行2oo3(2out of 3)表决设计，提高可用性，也可提升安全性。
其中，在一个实施例中，输出口模块用于控制车门系统蜂鸣器、指示灯等装置。由于门控器的输出口的负载一般作为警示使用，当出现输出口模块失效时，车门失去蜂鸣器或指示灯等警示功能，但不会影响车门正常开关门功能。
其中，在一个实施例中，状态显示模块用于通过门控器的LED指示灯或数码管显示车门输入、输出信号当前的状态。若状态显示模块出现失效，门控器车门状态显示错误或不显示，不影响开关门，正线运营不使用，只在车库维护时使用。
其中，在一个实施例中，故障诊断及存储模块用于对门控器内部及外部电控系统的状态进行检测，并存储故障信息，便于车门故障排查等维护工作。
其中，在一个实施例中，维护模块用于车门维护，例如，下载故障记录和刷新程序等。若此模块失效，门控器无法实现故障记录的下载、程序创新等功能，但不会影响车门基本功能。
在本申请的另一个实施例中，提供一种车门控制系统，该车门控制系统包括如上所述的门控器。
在本申请的又一个实施例中，提供一种车体，该车体包括如上所述的车门控制系统。
在本申请的一个实施例中，如图3所示，提供一种车门控制系统，该系统包括相邻的两个车门的门控器之间的一个第三门控器；所述第三门控器通过电机相线分别连接到两个车门的门控器和对应的电机。其中，所述第三门控器通过通讯线路分别和列车信号线相连，用于所述相邻的两个车门的门控器其中一个或者两个出现故障时，接管控制对应的电机。
其中，具体地，图4所示为第三门控器的内部结构图，第三门控器包括控制模块，所述控制模块包括两个编码器信号隔离电路和两个驱动电路，其中，两个编码器信号隔离电路分别接收门1和门2的编码器信号，两个驱动电路分别驱动对应门1和门2的电机。
其中，在一个实施例中，所述第三门控器内部有两个驱动电路，可同时对相邻两个车门进行控制。车门正常工作时，第三门控器不参与车门控制，仅对两个车门的输入信号进行采集。
其中，门控器1的内部出现故障后，门控器1通知第三门控器，第三门控器将切除当前门控器1与门电机的连接，自行控制门1的开关门。
同理，如果门2出现故障，无法执行开关门动作，则第三门控器控制门2继续开关门。即使门控器1和门控器2同时故障，备用门控器可同时控制门1和门2的运动，依次提高车门服务可靠性。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的电子设备实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种门控器，其特征在于，包括：控制模块、电源冗余模块、电机驱动冗余模块、通讯冗余模块和输入口冗余模块；
其中，所述控制模块分别连接到电源冗余模块、电机驱动冗余模块、通讯冗余模块和输入口冗余模块；
所述电源冗余模块包括两个或者多个电源模块，其中每个所述电源模块用于经由控制模块将列车电源转换为门控器内部各控制电路供电电源；
所述电机驱动冗余模块包括两个或者多个独立的电机驱动模块，两个或者多个电机驱动模块经由控制模块通过切换单元分别驱动门电机；
所述通讯冗余模块用于接收或者发送两个或者多个CAN冗余子网、以太网子网的数据，经由控制模块实现网络切换；
所述输入口冗余模块包括多个输入口，经由表决器电路分别连接到输入信号线和控制模块。
2.根据权利要求1所述的门控器，其特征在于，所述通讯冗余模块分别连接到MVB总线、CAN总线和以太网。
3.根据权利要求1所述的门控器，其特征在于，所述电源冗余模块包括两个电源模块，所述两个电源模块分别根据自身的正常或者故障状态通过切换电路串联到控制模块。
4.根据权利要求1所述的门控器，其特征在于，所述电机驱动模块用于控制车门电机运动，所述控制模块通过第一驱动线路连接到第一电机驱动模块，通过第二驱动线路连接到第二电机驱动模块。
5.根据权利要求2所述的门控器，其特征在于，所述通讯冗余模块包括MVB通讯模块、以太网通讯冗余模块和CAN通讯冗余模块；以太网通讯冗余模块和CAN通讯冗余模块分别用于经由控制模块实现对于多个CAN子网、以太网子网的通讯控制。
6.一种车门控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-5任一所述的门控器。
7.一种车体，其特征在于，包括如权利要求6所述的车门控制系统。
8.一种车门控制系统，其特征在于，包括：相邻的两个车门的门控器之间的一个第三门控器；所述第三门控器通过电机相线分别连接到两个车门的门控器和对应的电机。
9.根据权利要求8所述的车门控制系统，其特征在于，所述第三门控器通过通讯线路分别和列车信号线相连，用于所述相邻的两个车门的门控器其中一个或者两个出现故障时接管控制对应的电机。
10.根据权利要求8所述的车门控制系统，其特征在于，所述第三门控器包括控制模块，所述控制模块包括两个编码器信号隔离电路和两个驱动电路；两个编码器信号隔离电路分别接收两个门体的编码器信号，两个驱动电路分别驱动对应门体的电机。
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