CN114047739A - 一种轨道车辆atc系统测控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆ATC系统测控装置，涉及轨道车辆测控设备技术领域，该测控装置包括：接口板模块，所述接口板模块包括光电耦合固态继电器模块和光电隔离耦合采样接口模块，所述光电耦合固态继电器模块用于向轨道车辆ATC系统发送测试信号，所述光电隔离耦合采样接口模块用于接收由轨道车辆ATC系统发送的反馈信号；主控模块，所述光电耦合固态继电器模块和所述光电隔离耦合采样接口模块均与所述主控模块电性连接。上述设计能够实现测试装置与轨道车辆ATC系统隔离，保护操作人员的安全。

Description

一种轨道车辆ATC系统测控装置

技术领域

本发明涉及轨道车辆测控设备技术领域，特别涉及一种轨道车辆ATC系统测控装置。

背景技术

ATC(Automatic Train Control，列车自动控制)模拟器是在静态调试过程中替代车辆ATC设备和司机人工操作接口，通过采集车辆的ATC设备信号，人工给出控制指令来检测车辆信号接口和动作逻辑是否正常工作的测试工装。在城际动车组调试中，目前通常需要人工带电操作的方式对ATC系统进行测试，存在着安全隐患。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种轨道车辆ATC系统测控装置，能够实现测试装置与轨道车辆ATC系统隔离，保护操作人员的安全。

本发明提出一种轨道车辆ATC系统测控装置。所述轨道车辆ATC系统测控装置包括：

接口板模块，所述接口板模块包括光电耦合固态继电器模块和光电隔离耦合采样接口模块，所述光电耦合固态继电器模块用于向轨道车辆ATC系统发送测试信号，所述光电隔离耦合采样接口模块用于接收由轨道车辆ATC系统发送的反馈信号；

主控模块，所述光电耦合固态继电器模块和所述光电隔离耦合采样接口模块均与所述主控模块电性连接。

根据本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置，至少具有如下技术效果：该测控装置包括接口板模块和主控模块，所述接口板模块包括光电耦合固态继电器模块和光电隔离耦合采样接口模块，所述光电耦合固态继电器模块和所述光电隔离耦合采样接口模块均与所述主控模块电性连接；所述主控模块控制所述光电耦合固态继电器模块向轨道车辆ATC系统发送测试信号，所述光电隔离耦合采样接口模块接收由轨道车辆ATC系统发送的反馈信号，并将其传输给所述主控模块，通过接口板模块传输测试信号和反馈信号，从而实现了测试装置与轨道车辆ATC系统隔离，保护操作人员的安全。

根据本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置，还包括转换开关模块，所述接口板模块还包括开关电路模块，所述转换开关模块、所述开关电路模块与所述光电耦合固态继电器模块依次电性连接，所述转换开关模块用于调节信号电压，所述开关电路模块用于调节信号流向。

根据本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置，还包括电源模块，所述电源模块与所述转换开关模块电性连接。

根据本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置，还包括箱体，所述接口板模块、所述主控模块、所述转换开关模块和所述电源模块均设置于所述箱体中。

根据本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置，所述箱体设置有卡槽，所述接口板模块通过所述卡槽而卡接于所述箱体中。

根据本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置，还包括显示屏模块，所述显示屏模块与所述主控模块电性连接。

根据本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置，所述光电耦合固态继电器模块包括第一电阻、第二电阻、第一发光二极管、第一光电耦合器、二极管和固态继电器，所述第一光电耦合器的第一输入端与所述第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端连接所述电源模块，所述第一光电耦合器的第二输入端与所述主控模块连接，所述第一光电耦合器的第一输出端与所述电源模块连接，所述第一光电耦合器的第二输出端通过所述第二电阻与所述第一发光二极管的阳极连接，所述第一发光二极管的阴极与所述固态继电器的输入正极连接，所述固态继电器的输出正极连接所述开关电路模块，所述固态继电器的输出负极用于通过所述二极管与轨道车辆ATC系统连接。

根据本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置，所述光电隔离耦合采样接口模块包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二发光二极管、第二光电耦合器、第一三极管、第二三极管和第三三极管，所述第二发光二极管的阳极通过所述第三电阻与所述开关电路模块连接，所述第二发光二极管的阴极与所述第二光电耦合器的第三输入端连接，所述第二光电耦合器的第四输入端与所述第一三极管的集电极连接，所述第二光电耦合器的第三输出端接地，所述第二光电耦合器的第四输出端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端和所述第三三极管的基极连接，所述第五电阻的另一端与所述电源模块连接，所述第三三极管的发射极与所述电源模块连接，所述第三三极管的集电极用于与轨道车辆ATC系统连接，所述第一三极管的基极与所述第六电阻的一端和所述第二三极管的集电极连接，所述第六电阻的另一端与所述开关电路模块连接，所述第一三极管的发射极通过所述第七电阻与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地。

根据本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置，所述显示屏模块包括触摸屏，所述用于显示测控信息和接收来自操作人员的指令，所述触摸屏与所述主控模块电性连接。

根据本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置，所述主控模块包括控制芯片，所述控制芯片的型号为Cortex-M3。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置的模块示意图；

图2为本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置的主控模块电路示意图；

图3为本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置的接口板模块电路示意图；

图4为本发明另一实施例的轨道车辆ATC系统测控装置的接口板模块电路示意图；

图5为本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置的转换开关模块电路示意图；

图6为本发明实施例的轨道车辆ATC系统测控装置的示意图。

附图标记：

箱体100、电源模块101、转换开关模块102、主控模块103、提手104、

接口板模块201、光电耦合固态继电器模块202、光电隔离耦合采样接口模块203、开关电路模块204、

显示屏模块301、触摸屏302。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1和图2，轨道车辆ATC系统测控装置包括接口板模块201和主控模块103，接口板模块201包括光电耦合固态继电器模块202和光电隔离耦合采样接口模块203，光电耦合固态继电器模块202和光电隔离耦合采样接口模块203均与主控模块103电性连接；主控模块103控制光电耦合固态继电器模块202向轨道车辆ATC系统发送测试信号，光电隔离耦合采样接口模块203接收由轨道车辆ATC系统发送的反馈信号，并将其传输给主控模块103，通过接口板模块201传输测试信号和反馈信号，从而实现了该测控装置与测试工装隔离，安全、可靠。

需要说明的是，光电耦合固态继电器模块202具有光电耦合电路与固态继电器211的模块，通过光电耦合电路实现了轨道车辆的输入输出信号通道和测量工装装置接口的隔离；固态继电器211具有全固态电子元件特性，并且采用绝缘防水材料灌封的全密封封装方式，更加安全、可靠。光电隔离耦合采样接口模块203是一种具有光电耦合电路和物理通道的模块，轨道车辆ATC系统的输出信号通过物理通道传输，再经过光电耦合电路耦合到独立输入输出回路，传输到主控模块103，实现了该测控装置与轨道车辆ATC系统隔离，保护操作人员的安全。其中，物理通道为两组输入输出物理通道，对信号通道中同时具备输入输出功能的线路能够进行物理分离。

参考图1、图2和图5，上述测控装置还包括转换开关模块102，接口板模块201还包括开关电路模块204，转换开关模块102、开关电路模块204与光电耦合固态继电器模块202依次电性连接。转换开关模块102能够调节ATC模拟器输出信号源的电压，根据不同测试设备应用适合的电压；开关电路模块204控制每个信号通道的信号流向，每个通道配置多个滑动开关调节信号通道，能够控制不同轨道车辆ATC系统的信号传输。

需要说明的是，转换开关模块102设置多个万能转换开关，每个万能转换开关能够同时控制多路信号通道的输出电压。示例性地，转换开关模块102设置有8个万能转换开关，每个万能转换开关同时控制8路信号通道的输出电压，第一个万能转换开关负责控制通道1～8的输出电压，第二个万能转换开关负责控制通道2～16的输出电压等，依次顺延，实现各个通道的电压控制；每个万能转换开关标示该开关所控制的信号通道号及电压档位，当第一个万能转换开关旋扭从“0档”旋转到“24V”档时，则通道1～8的输出电压均为24V，当第二个万能转换开关旋扭从“0档”旋转到“48V”档时，则通道2～16的输出电压均为48V。上述设计能够实现该装置连接不同设备，具有通用性。

还需要说明的是，开关电路模块204设置的多个滑动开关可以为三个，也可以为四个等，用户控制开关调节信号流向，从而能够控制不同的应用场景，示例性地，应用场景为外部继电器控制、外部信号旁路直通、内部信号继电器控制、外部信号电平检测、外部信号不检测等。

参考图1，上述测控装置还包括电源模块101，电源模块101与转换开关模块102电性连接。电源模块101包括供电电源模块101和电压信号源模块，供电电源模块101用于提供电力，电压信号源模块用于提供不同等级电压。电压信号源模块是多个电源组成的模块，提供24V、48V、110V等不同等级电压，能够实现为测试不同轨道车辆功能提供相应的合适电压。

参考图6，上述测控装置还包括箱体100，接口板模块201、主控模块103、转换开关模块102和电源模块101均设置于箱体100中，箱体100上设置有提手104，便于移动和携带。

在一实施例中，箱体100设置有卡槽，接口板模块201通过卡槽而卡接于箱体100中。箱体100内具有卡槽多个，可以为4个，也可以为5个等。示例性地，卡槽有4个，卡槽1、卡槽2、卡槽3、卡槽4等4个模块安装位置，根据测试需求选配1～3块接口板模块201卡接于相应位置。能够实现安装不同类型的接口板模块201，从而能够连接不同设备进行功能测试。

参考图1，上述测控装置还包括显示屏模块301，显示屏模块301与主控模块103电性连接。显示屏模块301能够实现人机交互，不仅能够向操作者显示测控信息，还能够显示操作步骤引导人工操作进行测试。另外，针对不同ATC系统的测试，无需重做工装，只需对线缆进行修改，能够直接在显示屏模块301修改配置通用模拟器，实现快速切换，缩短了新项目车辆调试的工装设计周期。

参考图3，光电耦合固态继电器模块202包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一发光二极管LED1、第一光电耦合器OP1、二极管D1和固态继电器K1，第一光电耦合器OP1的第一输入端与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端连接电源模块101，第一光电耦合器OP1的第二输入端与主控模块103连接，第一光电耦合器OP1的第一输出端与电源模块101连接，第一光电耦合器OP1的第二输出端通过第二电阻R2与第一发光二极管LED1的阳极连接，第一发光二极管LED1的阴极与固态继电器K1的输入正极连接，固态继电器K1的输出正极连接开关电路模块204，固态继电器K1的输出负极用于通过二极管D1与轨道车辆ATC系统连接。经过上述第一光电耦合器OP1和固态继电器K1将测试信号发送给轨道车辆ATC系统，实现了输入输出信号通道和测量工装系统电气接口隔离，上述设计安全、可靠。其中，固态继电器K1是由微电子电路，分立电子器件，电力电子功率器件组成的无触点开关，它既有放大驱动作用，又有隔离作用，且无触点、寿命长、速度快，对外界干扰小。

需要说明的是，第一电阻R1和第二电阻R2是能够对电流起阻碍作用的物理量；第一发光二极管LED1是一种发光器件，能够高效地将电能转化为光能；第一光电耦合器OP1是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件，它由发光源和受光器两部分组成，把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离；二极管是一种半导体电子器件，它具有单向导电性能，即给二极管阳极和阴极加上正向电压时二极管导通，当给阳极和阴极加上反向电压时二极管截止；第一输入端和第二输入端为输入接口；第一输出端和第二输出端为输出接口。

参考图4，光电隔离耦合采样接口模块203包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二发光二极管LED2、第二光电耦合器U1、第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3，第二发光二极管LED2的阳极通过第三电阻R3与开关电路模块204连接，第二发光二极管LED2的阴极与第二光电耦合器U1的第三输入端连接，第二光电耦合器U1的第四输入端与第一三极管Q1的集电极连接，第二光电耦合器U1的第三输出端接地，第二光电耦合器U1的第四输出端与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端和第三三极管Q3的基极连接，第五电阻R5的另一端与电源模块101连接，第三三极管Q3的发射极与电源模块101连接，第三三极管Q3的集电极用于与轨道车辆ATC系统连接，第一三极管Q1的基极与第六电阻R6的一端和第二三极管Q2的集电极连接，第六电阻R6的另一端与开关电路模块204连接，第一三极管Q1的发射极通过第七电阻R7与第二三极管Q2的基极连接，第二三极管Q2的发射极接地。光电隔离耦合采样接口模块203接收由轨道车辆ATC系统发送的反馈信号，该反馈信号经过第二光电耦合器U1耦合到独立回路上，各个回路之间互不干涉，将反馈信号传输到主控模块103，实现了该测控装置与轨道车辆ATC系统隔离，保护操作人员的安全。

需要说明的是，第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7是能够对电流起阻碍作用的物理量；第二发光二极管LED2是一种发光器，能够高效地将电能转化为光能；第二光电耦合器U1是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件，它由发光源和受光器两部分组成，把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离；第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3是一种控制电流的半导体器件，能够把微弱信号放大成幅度值较大的电信号；第三输入端和第四输入端为输入接口；第三输出端和第四输出端为输出接口。

参考图1和图6，显示屏模块301包括触摸屏302，触摸屏302与主控模块103电性连接，该触摸屏302嵌于箱体100的顶部。操作人员通过操作触摸屏302能够选择相应的功能进行测试，触摸屏302接收来自操作人员的操作指令，将该指令传输到主控模块103，该主控模块103控制对轨道车辆相应功能的测试。

在一实施例中，主控模块103包括控制芯片，控制芯片的型号为Cortex-M3。Cortex-M3采用了Tail-Chaining(末尾连锁)中断技术，能够减少中断次数，实现了跨车型跨平台，更加安全、可靠。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种轨道车辆ATC系统测控装置，其特征在于，包括：

接口板模块，所述接口板模块包括光电耦合固态继电器模块和光电隔离耦合采样接口模块，所述光电耦合固态继电器模块用于向轨道车辆ATC系统发送测试信号，所述光电隔离耦合采样接口模块用于接收由轨道车辆ATC系统发送的反馈信号；

主控模块，所述光电耦合固态继电器模块和所述光电隔离耦合采样接口模块均与所述主控模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆ATC系统测控装置，其特征在于，还包括转换开关模块，所述接口板模块还包括开关电路模块，所述转换开关模块、所述开关电路模块与所述光电耦合固态继电器模块依次电性连接，所述转换开关模块用于调节信号电压，所述开关电路模块用于调节信号流向。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆ATC系统测控装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块与所述转换开关模块电性连接。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆ATC系统测控装置，其特征在于，还包括箱体，所述接口板模块、所述主控模块、所述转换开关模块和所述电源模块均设置于所述箱体中。

5.根据权利要求4所述的轨道车辆ATC系统测控装置，其特征在于，所述箱体设置有卡槽，所述接口板模块通过所述卡槽而卡接于所述箱体中。

6.根据权利要求1所述的轨道车辆ATC系统测控装置，其特征在于，还包括显示屏模块，所述显示屏模块与所述主控模块电性连接。

7.根据权利要求4所述的轨道车辆ATC系统测控装置，其特征在于，所述光电耦合固态继电器模块包括第一电阻、第二电阻、第一发光二极管、第一光电耦合器、二极管和固态继电器，所述第一光电耦合器的第一输入端与所述第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端连接所述电源模块，所述第一光电耦合器的第二输入端与所述主控模块连接，所述第一光电耦合器的第一输出端与所述电源模块连接，所述第一光电耦合器的第二输出端通过所述第二电阻与所述第一发光二极管的阳极连接，所述第一发光二极管的阴极与所述固态继电器的输入正极连接，所述固态继电器的输出正极连接所述开关电路模块，所述固态继电器的输出负极用于通过所述二极管与轨道车辆ATC系统连接。

8.根据权利要求4所述的轨道车辆ATC系统测控装置，其特征在于，所述光电隔离耦合采样接口模块包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二发光二极管、第二光电耦合器、第一三极管、第二三极管和第三三极管，所述第二发光二极管的阳极通过所述第三电阻与所述开关电路模块连接，所述第二发光二极管的阴极与所述第二光电耦合器的第三输入端连接，所述第二光电耦合器的第四输入端与所述第一三极管的集电极连接，所述第二光电耦合器的第三输出端接地，所述第二光电耦合器的第四输出端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端和所述第三三极管的基极连接，所述第五电阻的另一端与所述电源模块连接，所述第三三极管的发射极与所述电源模块连接，所述第三三极管的集电极用于与轨道车辆ATC系统连接，所述第一三极管的基极与所述第六电阻的一端和所述第二三极管的集电极连接，所述第六电阻的另一端与所述开关电路模块连接，所述第一三极管的发射极通过所述第七电阻与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地。

9.根据权利要求6所述的轨道车辆ATC系统测控装置，其特征在于，所述显示屏模块包括触摸屏，所述用于显示测控信息和接收来自操作人员的指令，所述触摸屏与所述主控模块电性连接。

10.根据权利要求1所述的轨道车辆ATC系统测控装置，其特征在于，所述主控模块包括控制芯片，所述控制芯片的型号为Cortex-M3。

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