CN110545651A - 一种城轨车辆用控制机箱、通信方法以及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种城轨车辆用控制机箱、通信方法以及控制系统，该控制机箱包括设置在屏蔽壳体内的机箱本体，机箱本体包括机箱背板、机箱插件，屏蔽壳体内还包括用于进行不同制式的通信信号与高速串口信号之间转换的通信处理模块，通信处理模块上设置有一个以上的连接器，以与不同外部通信设备进行不同制式的通信，通信处理模块与机箱本体分立设置且相互连接，机箱插件通过机箱背板与通信处理模块进行高速串口信号传输。本发明具有结构简单、机箱纵深小、通信质量及屏蔽性能好，同时通信节点分支线束长度可控等优点。

Description

一种城轨车辆用控制机箱、通信方法以及控制系统

技术领域

本发明涉及城市轨道交通车辆技术领域，尤其涉及一种城轨车辆用控制机箱、通信方法以及控制系统。

背景技术

在城轨车辆的不同车厢中需要设置控制机箱以进行整车控制，而不同车厢的控制机箱之间需要传输大量数据来实现协同控制，因而机箱之间能否执行快速、准确有效的信号传输，将会直接影响车辆控制的及时、安全与可靠性。车辆内各机箱之间交互数据必须通过特定制式的通信网络，如MVB、CAN、以太网、LONWORKS等，而不同通信制式的通信要求是不同的，如对于MVB制式的通信，需要求MVB网络节点处分支线路不能超过一定的长度，否则会影响到整个MVB网络其他节点的通信质量，因而需要同时考虑各种不同通信制式的通信要求，以满足城轨车辆中不同制式的通信需求。

为实现不同机箱之间的通信连接，传统的通常都是采用直接从机箱前面板出线的方式，即在机箱前面板通过设置连接器连接通信线缆，而在城轨车辆中，为保证数据通信质量而防止被干扰，各控制机箱之间需通过屏蔽线缆进行通信连接，在各机箱节点处再使用带屏蔽的接插头，如D-SUB、M12等，若采用上述机箱前面板出现方式，连接器在前面板中的安装位置局限性非常大，且如D-SUB、M12等连接器的纵深长度通常都比较长，同时通信线束的折弯半径也比较大，采用上述方式时则要求整个机箱的纵深必须足够长，但城轨车辆中对于机箱的纵深要求通常有限，上述方式无法满足城轨车辆的需求。

考虑到上述机箱纵深有限等问题，目前城轨车辆中通常是采用将连接器安装在屏蔽机箱的外壳上，机箱内部再采用非屏蔽线路接入单板的方式，相比于直接从机箱前面板出线的方式，可以解决上述如连接器安装等问题而减少机箱的纵深，但是该类方式在通信线缆进入机箱后、到达单板前这一段不具备屏蔽效能，会对通信质量造成影响，而且该类方式的通信节点分支一般是从机箱外壳上开始，机箱外壳到单板这一段通信线缆全部算作是通信节点的分支线束，因而分支线束的长度较长，不能适用于MVB通信方式。

中国专利申请201510448805.7公开一种具有电磁屏蔽功能的机箱，如图1所示，该方案中机箱是一个电磁屏蔽机箱，屏蔽机箱上设置连接器以对外连接，连接器在机箱内部与插件通过信号线缆连接，信号线缆的屏蔽层需实现360°环接。该方案可以实现360°环接的屏蔽效能，但是同样在对于通信节点分支线束有要求的情况下，其节点分支必须到单板处进行分支，不能在接线盒处进行分支，否则仍然会导致通信节点分支线束过长的问题，因而为了保证通信节点分支线束的长度控制，通信节点分线处必须设置在通讯插件上，而不能在机箱背板的连接器内进行分线；且该方案中线束屏蔽处理复杂，从接线盒到达插件之前的线束均需要采用屏蔽线缆，接线盒处的出线和单板进线同样需要严格按照屏蔽线布线要求，并提供屏蔽地，内部线束的振动和屏蔽接地也都必须进行特别处理。

综上所述，目前的机箱之间通信连接方式，要么不足以实现360°环接的屏蔽效能，要么不能满足通信节点分支线路长度的要求，要么会使得机箱纵深太大，因而亟需提供一种应用于城轨车辆的控制机箱，以满足城轨车辆控制机箱的通信需求，保证通信质量的同时，能够减少机箱纵深，同时实现通信节点分支线束长度可控。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、机箱纵深小、通信质量及屏蔽性能好且通信节点分支线束长度可控的城轨车辆用控制机箱，以及实现方法简单、能够实现快速高效的通信方法，以及能够满足各种不同通信制式需求，实现快速高效协同控制的控制系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种城轨车辆用控制机箱，包括设置在屏蔽壳体内的机箱本体，所述机箱本体包括机箱背板、机箱插件，所述屏蔽壳体内还包括用于进行不同制式的通信信号与高速串口信号之间转换的通信处理模块，所述通信处理模块上设置有一个以上的连接器，以与不同外部通信设备进行不同制式的通信，所述通信处理模块与所述机箱本体分立设置且相互连接，所述机箱插件通过所述机箱背板与所述通信处理模块进行高速串口信号传输。

作为本发明的进一步改进：所述通信处理模块设置在一屏蔽外壳内。

作为本发明的进一步改进：所述连接器与所述通信处理模块之间形成360°环接。

作为本发明的进一步改进：所述连接器包括内部连接器部分以及外部配套连接器部分，所述内部连接器部分焊接在所述通信处理模块的内部电路板上，所述外部配套连接器部分设置在所述屏蔽外壳上，所述内部连接器部分穿过所述屏蔽外壳与所述外部配套连接器部分相连以实现360°环接。

作为本发明的进一步改进：所述连接器为具有屏蔽功能的连接器。

作为本发明的进一步改进：所述通信处理模块通过屏蔽电缆与所述机箱本体的机箱背板连接。

作为本发明的进一步改进：所述机箱背板与所述机箱插件之间通过背板总线连接。

一种城轨车辆用控制机箱，包括设置在屏蔽壳体内的机箱本体，所述机箱本体包括机箱背板、机箱插件，所述屏蔽壳体内还包括用于进行不同制式的通信信号与高速串口信号之间转换的通信处理模块，所述通信处理模块上设置有一个以上的连接器，以与不同外部通信设备进行不同制式的通信，所述通信处理模块设置在所述机箱本体上，所述机箱插件通过所述机箱背板与所述通信处理模块进行高速串口信号传输。

作为本发明的进一步改进：所述通信处理模块设置在一屏蔽外壳内。

作为本发明的进一步改进：所述连接器与所述通信处理模块之间形成360°环接。

作为本发明的进一步改进：所述连接器包括内部连接器部分以及外部配套连接器部分，所述内部连接器部分焊接在所述通信处理模块的内部电路板上，所述外部配套连接器部分设置在所述屏蔽外壳上，所述内部连接器部分穿过所述屏蔽外壳与所述外部配套连接器部分相连以实现360°环接。

作为本发明的进一步改进：所述连接器为具有屏蔽功能的连接器。

作为本发明的进一步改进：所述通信处理模块通过屏蔽电缆与所述机箱本体的机箱背板连接。

作为本发明的进一步改进：所述机箱背板与所述机箱插件（之间通过背板总线连接。

本发明进一步提供利用上述城轨车辆用控制机箱的通信方法，当接收外部通信信号时，所述通信处理模块通过所述连接器接入目的通信设备发送的指定通信制式的通信信号，将接收到的指定通信制式的通信信号转换为高速串口信号后，发送给所述机箱本体，由所述机箱背板将转换得到的高速串口信号发送给所述机箱插件；

当发送通信信号给目的通信设备时，所述机箱插件产生高速串口信号，经所述机箱背板发送给所述通信处理模块，通信处理模块将接收到的高速串口信号转换为指定通信制式的通信信号后发送给目的通信设备。

作为本发明方法的进一步改进：所述通信制式包括MVB、CAN、以太网、LONWORKS制式中的任意一种。

本发明进一步提供一种城轨车辆控制系统，包括设置车辆中的不同车厢中的多个如上述的控制机箱，各控制机箱之间通过所述连接器进行通信连接。

作为本发明系统的进一步改进：各机箱之间分别通过MVB、CAN、以太网、LONWORKS制式中任意一种的通信网络连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明通过在同一屏蔽体内设置机箱本体、通信处理模块，可以保证屏蔽效能，通信线缆无需从机箱内机箱插件的前面板出线，外部线缆也无需在机箱内部走线固定，可以保证通信质量的同时，避免机箱纵深不够，且由通信处理模块执行通信信号与高速串口信号的转换，可以实现不同制式的数据交换，通信信号在通信处理模块上的连接器处就可进行节点分支，使得通信节点分支线束可控，而避免通信节点分支过长，从而可以兼顾机箱纵深、通信质量、屏蔽效能以及通信节点分支长度等多种性能要求，满足城轨车辆中控制机箱之间MVB等多种制式的快速、高效通信需求。

2）本发明通过通信处理模块将外部通信信号统一转换为高速串口信号，机箱背板与机箱插件之间可直接通过背板总线进行高速串口信号的传输，外部通信线缆不需要在机箱内部走线固定，易于实现且灵活性强。

3）本发明进一步连接器与通信处理模块间形成360°环接，可以使得通信信号进入机箱实现360°环接屏蔽，使得可以同时满足通信节点分支线束长度控制和通信线束屏蔽层360°环接屏蔽的综合需求，实现机箱之间最优性能的通信。

附图说明

图1是现有技术中机箱实现通信连接的结构原理示意图。

图2是本发明实施例1中城轨车辆用控制机箱的结构示意图。

图3是本发明实施例2中城轨车辆用控制机箱的结构示意图。

图例说明：1、屏蔽壳体；11、机箱本体；111、机箱背板；112、机箱插件；12、通信处理模块；13、连接器。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图2所示，本实施例城轨车辆用控制机箱包括设置在屏蔽壳体1内的机箱本体11，屏蔽壳体1为电磁屏蔽体，机箱本体11包括机箱背板111、机箱插件112，屏蔽壳体1内还包括用于进行不同制式的通信信号与高速串口信号之间转换的通信处理模块12，通信处理模块12上设置有一个以上的连接器13，以与不同外部通信设备进行不同制式的通信，通信处理模块12与机箱本体11分立设置且相互连接，机箱插件112通过机箱背板111与通信处理模块12进行高速串口信号传输。

本实施例将原机箱中通信处理插件独立出来以形成通信处理模块12，通信处理模块12与机箱本体11布置在同一电磁屏蔽体内，可以保证屏蔽效能，同时通过通信处理模块12上设置的连接器13连接外部通信线缆，通信线缆无需从机箱内机箱插件112的前面板出线，外部线缆也无需在机箱内部进行走线固定，可以确保通信质量的同时，避免机箱纵深不够，解决传统机箱会导致纵深太大问题。

本实施例在上述结构的基础上，通过通信处理模块12执行通信信号与高速串口信号的转换，将外部的通信信号统一转换为高速串口信号给内部机箱插件112，或将机箱插件112发送的高速串口信号转换为不同制式的通信信号提供给外部通信，可以实现不同制式的数据交换，通信信号在通信处理模块12上的连接器13处就可进行节点分支，使得通信节点分支线束可控，避免通信节点分支过长，从而可以兼顾机箱纵深、通信质量、屏蔽效能以及通信节点分支长度等多种性能要求，满足城轨车辆中控制机箱之间MVB等多种制式的快速、高效通信需求。

上述机箱工作时，通信处理模块12通过连接器13接入外部通信信号，将接收到的通信信号统一转换成高速串口信号后发送到机箱本体11的机箱背板111，机箱背板111再发送到机箱本体11各机箱插件112；机箱本体11内各机箱插件112需发送数据时，产生高速串口信号经过机箱背板111发送给通信处理模块12，由通信处理模块12转换为指定制式的通信信号后发送给外部通信设备，实现机箱之间的数据交互。

本实施例中，通信处理模块12设置在一屏蔽外壳内，即为通信处理模块12设置屏蔽外壳，以进一步提高信号的屏蔽性能。

本实施例中，连接器13与通信处理模块12之间形成360°环接，以对通信信号进入机箱实现360°环接屏蔽，使得可以同时满足通信节点分支线束长度控制和通信线束屏蔽层360°环接屏蔽的综合需求，实现机箱之间最优性能的通信。

本实施例中，连接器13包括内部连接器部分以及外部配套连接器部分，内部连接器部分焊接在通信处理模块12的内部电路板上，外部配套连接器部分设置在屏蔽外壳上，内部连接器部分穿过屏蔽外壳与外部配套连接器部分相连，可以实现360°环接，从而实现360°环接屏蔽。

本实施例中，连接器13为具有屏蔽功能的连接器，外部通信信号经过具有屏蔽功能的连接器13后传输至通信处理模块12，可以进一步提高机箱通信信号的屏蔽性能。

本实施例中，通信处理模块12通过屏蔽电缆与机箱本体11的机箱背板111连接，由屏蔽电缆传输高速串口信号，线束屏蔽处理方式简单，可以进一步提高信号的屏蔽性能。在具体应用实施例中，通信处理模块12设置高速串口输出端口，高速串口输出端口通过屏蔽线与机箱背板111上的扩展接口相连，使得信号在通信处理模块12上的连接器13处就可进行节点分支，通信处理模块12将接收到的通信信号统一转换成高速串口信号后，通过屏蔽电缆发送到机箱背板111，由机箱背板111发送给各机箱插件112。

本实施例中，机箱背板111与机箱插件112之间通过背板总线连接。由于不同制式的外部通信信号经过通信处理模块12后统一转换为高速串口信号，机箱背板111与机箱插件112之间可直接通过背板总线进行高速串口信号的传输，外部通信线缆不需要在机箱内部走线固定，易于实现且灵活性强。在具体应用实施例中，通信处理模块12转换得到的高速串口信号在pcb上以高速串口线进行信号传递，进一步还可进行板级信号的屏蔽处理。

本实施例进一步包括利用上述城轨车辆用控制机箱的通信方法，该通信方法包括：

当接收外部通信信号时，通信处理模块12通过连接器13接入目的通信设备发送的指定通信制式的通信信号，将接收到的指定通信制式的通信信号转换为高速串口信号后，发送给机箱本体11，由机箱背板111将转换得到的高速串口信号发送给机箱插件112；

当发送通信信号给目的通信设备时，机箱插件112产生高速串口信号，经机箱背板111发送给通信处理模块12，通信处理模块12将接收到的高速串口信号转换为指定通信制式的通信信号后发送给目的通信设备。

通过上述通信方法，车辆中各控制机箱通过连接器13进行数据交换，通信实现简单、通信质量好，通信信号在机箱内由通信处理模块12统一转换为高速串口信号，可以实现不同制式的数据交换，且通信信号在通信处理模块12上的连接器13处就可进行节点分支，通信节点分支线束可控，可以实现MVB等多种制式快速、高效的数据通信。

本实施例中，通信制式包括MVB、CAN、以太网以及LONWORKS制式等，通过通信处理模块12完成MVB、CAN、以太网以及LONWORKS制式等通信信号与高速串口信号的转换，可以满足不同应用场合下对各种不同制式的通信需求。

本实施例进一步包括城轨车辆控制机箱系统，该机箱系统包括设置车辆中的不同车厢中的多个上述控制机箱，各控制机箱之间通过连接器13进行通信连接。各机箱之间可以分别通过MVB、CAN、以太网、LONWORKS等制式通信网络连接。

采用上述控制机箱，通信节点分线可以直接在连接器内或通信处理模块12

实施例2:

如图3所示，本实施例城轨车辆用控制机箱包括设置在屏蔽壳体1内的机箱本体11，机箱本体11包括机箱背板111、机箱插件112，屏蔽壳体1内还包括用于进行不同制式的通信信号与高速串口信号之间转换的通信处理模块12，通信处理模块12上设置有一个以上的连接器13，以与不同外部通信设备进行不同制式的通信，通信处理模块12设置在机箱本体11上，机箱插件112通过机箱背板111与通信处理模块12进行高速串口信号传输。即本实施例与实施例1的区别在于通信处理模块12设置机箱本体1上，通信处理模块12具体可设置在机箱本体1的外壳上。

本实施例通过将通信处理模块12设置机箱本体1上，相比于实施例1可以进一步提高机箱的结构紧凑型、减少机箱的体积，保证外部通信线缆的连接器不会影响整个机箱的纵深。

与实施例1相同的，本实施例通信处理模块12设置在一屏蔽外壳内，以进一步提高信号的屏蔽心能

与实施例1相同的，本实施例连接器13与通信处理模块12之间形成360°环接,以对通信信号进入机箱实现360°环接屏蔽。

与实施例1相同的，本实施例连接器13包括内部连接器部分以及外部配套连接器部分，内部连接器部分焊接在通信处理模块12的内部电路板上，外部配套连接器部分设置在屏蔽外壳上，内部连接器部分穿过所述屏蔽外壳与所述外部配套连接器部分相连，以实现360°环接。

与实施例1相同的，本实施例连接器13为具有屏蔽功能的连接器，以进一步提高信号的屏蔽性能。

与实施例1相同的，本实施例通信处理模块12通过屏蔽电缆与机箱本体11的机箱背板111连接，以进一步提高信号的屏蔽性能。

与实施例1相同的，本实施例机箱背板111与机箱插件112之间通过背板总线连接，通过背板总线传输高速串口信号。

与实施例1相同的，本实施例包括利用上述城轨车辆用控制机箱的通信方法包括：

当接收外部通信信号时，通信处理模块12通过连接器13接入目的通信设备发送的指定通信制式的通信信号，将接收到的指定通信制式的通信信号转换为高速串口信号后，发送给机箱本体11，由机箱背板111将转换得到的高速串口信号发送给机箱插件112；

当发送通信信号给目的通信设备时，机箱插件112产生高速串口信号，经机箱背板111发送给通信处理模块12，通信处理模块12将接收到的高速串口信号转换为指定通信制式的通信信号后发送给目的通信设备。

上述通信制式包括MVB、CAN、以太网以及LONWORKS制式等，通过通信处理模块12完成MVB、CAN、以太网以及LONWORKS制式等通信信号与高速串口信号的转换，以满足不同应用场合下对各种不同制式的通信需求。

与实施例1相同的，本实施例进一步包括城轨车辆控制机箱系统，该机箱系统包括设置车辆中的不同车厢中的多个上述控制机箱，各控制机箱之间通过连接器13进行通信连接。各机箱之间可以分别通过MVB、CAN、以太网、LONWORKS等制式的通信网络连接。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (18)

1.一种城轨车辆用控制机箱，包括设置在屏蔽壳体（1）内的机箱本体（11），所述机箱本体（11）包括机箱背板（111）、机箱插件（112），其特征在于：所述屏蔽壳体（1）内还包括用于进行不同制式的通信信号与高速串口信号之间转换的通信处理模块（12），所述通信处理模块（12）上设置有一个以上的连接器（13），以与不同外部通信设备进行不同制式的通信，所述通信处理模块（12）与所述机箱本体（11）分立设置且相互连接，所述机箱插件（112）通过所述机箱背板（111）与所述通信处理模块（12）进行高速串口信号传输。

2.根据权利要求1所述的城轨车辆用控制机箱，其特征在于：所述通信处理模块（12）设置在一屏蔽外壳内。

3.根据权利要求2所述的城轨车辆用控制机箱，其特征在于：所述连接器（13）与所述通信处理模块（12）之间形成360°环接。

4.根据权利要求3所述的城轨车辆用控制机箱，其特征在于：所述连接器（13）包括内部连接器部分以及外部配套连接器部分，所述内部连接器部分焊接在所述通信处理模块（12）的内部电路板上，所述外部配套连接器部分设置在所述屏蔽外壳上，所述内部连接器部分穿过所述屏蔽外壳与所述外部配套连接器部分相连以实现360°环接。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的城轨车辆用控制机箱，其特征在于：所述连接器（13）为具有屏蔽功能的连接器。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的城轨车辆用控制机箱，其特征在于：所述通信处理模块（12）通过屏蔽电缆与所述机箱本体（11）的机箱背板（111）连接。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的城轨车辆用控制机箱，其特征在于：所述机箱背板（111）与所述机箱插件（112）之间通过背板总线连接。

8.一种城轨车辆用控制机箱，包括设置在屏蔽壳体（1）内的机箱本体（11），所述机箱本体（11）包括机箱背板（111）、机箱插件（112），其特征在于：所述屏蔽壳体（1）内还包括用于进行不同制式的通信信号与高速串口信号之间转换的通信处理模块（12），所述通信处理模块（12）上设置有一个以上的连接器（13），以与不同外部通信设备进行不同制式的通信，所述通信处理模块（12）设置在所述机箱本体（11）上，所述机箱插件（112）通过所述机箱背板（111）与所述通信处理模块（12）进行高速串口信号传输。

9.根据权利要求8所述的城轨车辆用控制机箱，其特征在于：所述通信处理模块（12）设置在一屏蔽外壳内。

10.根据权利要求9所述的城轨车辆用控制机箱，其特征在于：所述连接器（13）与所述通信处理模块（12）之间形成360°环接。

11.根据权利要求10所述的城轨车辆用控制机箱，其特征在于：所述连接器（13）包括内部连接器部分以及外部配套连接器部分，所述内部连接器部分焊接在所述通信处理模块（12）的内部电路板上，所述外部配套连接器部分设置在所述屏蔽外壳上，所述内部连接器部分穿过所述屏蔽外壳与所述外部配套连接器部分相连以实现360°环接。

12.根据权利要求8～11中任意一项所述的城轨车辆用控制机箱，其特征在于：所述连接器（13）为具有屏蔽功能的连接器。

13.根据权利要求8～11中任意一项所述的城轨车辆用控制机箱，其特征在于：所述通信处理模块（12）通过屏蔽电缆与所述机箱本体（11）的机箱背板（111）连接。

14.根据权利要求8～11中任意一项所述的城轨车辆用控制机箱，其特征在于：所述机箱背板（111）与所述机箱插件（112）之间通过背板总线连接。

15.利用权利要求1～14中任意一项所述的城轨车辆用控制机箱的通信方法，其特征在于：当接收外部通信信号时，所述通信处理模块（12）通过所述连接器（13）接入目的通信设备发送的指定通信制式的通信信号，将接收到的指定通信制式的通信信号转换为高速串口信号后，发送给所述机箱本体（11），由所述机箱背板（111）将转换得到的高速串口信号发送给所述机箱插件（112）；

当发送通信信号给目的通信设备时，所述机箱插件（112）产生高速串口信号，经所述机箱背板（111）发送给所述通信处理模块（12），通信处理模块（12）将接收到的高速串口信号转换为指定通信制式的通信信号后发送给目的通信设备。

16.根据权利要求15所述的通信方法，其特征在于：所述通信制式包括MVB、CAN、以太网、LONWORKS制式中的任意一种。

17.一种城轨车辆控制系统，其特征在于，包括设置车辆中的不同车厢中的多个如权利要求1～14中任意一种所述的控制机箱，各控制机箱之间通过所述连接器（13）进行通信连接。

18.根据权利要求17所述的城轨车辆控制系统，其特征在于：各机箱之间分别通过MVB、CAN、以太网、LONWORKS制式中任意一种的通信网络连接。