CN201321058Y - 列控车载设备的人机界面装置及列控车载设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种列控车载设备的人机界面装置，属铁路列控设备领域。该装置包括：主控单元、电源模块、指示装置、音频装置、液晶显示屏、数据维护接口、输入装置、第一主机接口、第二主机接口和切换模块；所述电源模块与所述主控单元连接；所述主控单元分别与所述指示装置、音频装置、液晶显示屏、输入装置和数据维护接口连接；所述第一主机接口、第二主机接口和LED显示通过切换模块连接至所述主控单元。该装置通过设置，可以同时连接两台列控设备主机，并实现双显示冗余，解决了现有的单/双套DMI装置只连接一台ATP主机，导致列控车载设备要设置多个作为显示装置的DMI装置，投资大，及操作不方便的问题。

Description

列控车载设备的人机界面装置及列控车载设备

技术领域

本实用新型涉及铁路列控设备领域，尤其涉及一种列控车载设备的人机界面装置及列控车载设备。

背景技术

列控车载设备是铁路列车信号控制系统中设置在列车上的关键设备，它与地面设置的设备配合，通过司机的交互操作，实现对列车运行时的控制信号进行发射或接收处理，辅且助司机完成对列车运行的控制。

ATP系统是列控车载设备的核心设备和关键技术，DMI装置作为ATP系统的人机交互界面，是行车凭证的重要部分，负责向司机显示列车运行过程中各种信息的任务，还具有允许司机输入信息，并传递给ATP控制主机的功能；并且该DMI装置要求具有高可靠性、高实时性。通过DMI装置，司机可以实时地得到有关列车和线路的相关状态和数据，对车载设备发出的命令和警告及时地做出响应，因此对列车的安全运行具有极高的价值。

如图1所示，现有的APT系统中的DMI装置由于只设有一个连接ATP主机的接口，所以只能与一套ATP主机连接，而现在的CTCS2级列控车载设备中包括两套控制设备(ATP和LKJ)，这样就要设置两套独立的显示装置(DMI和MMI)，与各自的主机相配套，由于针对不同显示装置的操作界面存在不完全相同的情况，所以导致使用的司机要熟悉不同操作界面，不但增加了司机的操作难度，也增加了车载控制系统的复杂度，增加了相应设备的投资。

同时，由于现有的DMI装置上只有一块液晶LCD显示屏，在实际使用时，若该显示屏发生故障，没有其它的显示屏可供切换，影响的DMI装置的操作，进而也影响了列控车载设备的正常工作。

并且现有的DMI装置的可靠性也不高，它没有处理显示屏画面冻结的装置，所以当画面冻结时，则会对司机的控制操作造成不利影响，影响了整个系统的安全，在铁路高速发展，尤其是铁路的第6次提速及高速铁路客运专线的发展对安全至上的要求的前提下，现有的DMI装置无法满足要求。

实用新型内容

基于上述现有技术所存在的问题，本实用新型实施方式提供一种车载设备的人机界面装置，可以与两台列控设备主机连接通信，以统一的操作界面控制不同的列控设备主机。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施例提供一种列控车载设备的人机界面装置，包括：

主控单元、电源模块、指示装置、音频装置、液晶显示屏、数据维护接口、输入装置、第一主机接口、第二主机接口和切换模块；

所述电源模块，与所述主控单元连接，用于为主控单元供电；

所述主控单元分别与所述指示装置、音频装置、液晶显示屏、输入装置和数据维护接口及数据维护接口连接，通过液晶显示屏显示人机交互的操作界面，接收并处理输入装置输入的指令，通过数据维护接口与列控设备主机交换数据，及通过音频装置输出报警的音频信号，通过指示装置来指示主控单元当前的工作状态；

所述第一主机接口和第二主机接口通过切换模块连接至所述主控单元，其中，所述第一主机接口用于连接列控设备主机，使列控设备主机与主控单元通信连接；所述第二主机接口用于连接另一台列控设备主机，使另一台列控设备主机与主控单元通信连接；所述切换模块主要负责将第一主机接口或第二主机接口通信开启状态切换。

所述装置还包括：LED显示装置和主附显控制模块；

所述LED显示装置，与所述主控单元连接，用于作为人机界面装置的辅助显示显示人机交互的操作界面，实现显示单元冗余配置；

所述主附显控制模块，与所述主控单元连接，用于切换由液晶显示屏或LED显示装置显示人机交互的操作界面。

所述LED显示装置和主附显控制模块均通过扩展接口与所述列控设备主机连接。

所述第一主机接口与第二主机接口均采用Rs 442串口。

所述数据维护接口包括：网络接口和USB接口。

所述输入装置为矩阵键盘。

所述输入装置通过扩展接口与所述主控单元连接。

所述装置还包括：图像冻结处理模块，用于在一定周期内通过对当前显示图像与存储的前一图像的比较，根据比较结果来触发刷新液晶显示屏所显示的图像。

所述图像冻结处理模块具体包括：

图像获取、图像存储、图像比较及刷新触发子模块；

所述图像获取子模块，与所述图像比较子模块连接，用于获取液晶显示屏当前显示的图像；

所述图像存储器，与所述图像比较子模块连接，用于存储液晶显示屏显示的前一图像；

所述图像比较子模块，与所述刷新触发子模块连接，用于对所述图像获取子模块获取的液晶显示屏当前显示的图像与图像存储器提供的液晶显示屏显示的前一图像比较，若比较结果相同，则向所述刷新触发子模块发出控制信号；

所述刷新触发子模块，用于根据所述图像比较子模块的控制信号的触发来刷新液晶显示屏显示的图像。

一种列控车载设备，包括：

第一主机、第二主机和上述中任一项所述的人机界面装置；

所述人机界面装置通过第一主机接口与第一列控设备主机通信连接，用于显示第一列控设备主机的人机操作交互界面；

所述人机界面装置通过第二列控设备主机接口与第二列控设备主机通信连接，用于显示第二列控设备主机的人机操作交互界面；

所述第一列控设备主机，用于对所述人机界面装置传送的数据信号进行相应的处理，并传送至人机界面装置进行显示；

所述第二列控设备主机，用于对所述人机界面装置传送的数据信号进行相应的处理，并传送至人机界面装置进行显示。

由上述本实用新型实施方式提供的技术方案可以看出，本实用新型实施方式通过主控单元分别与指示装置、音频装置、液晶显示屏、输入装置和数据维护接口连接，及将第一主机接口与第二主机接口通过切换模块与主控单元连接形成了可连接两台列控设备主机的人机界面装置。其中，通过设置的第二主机接口使该人机界面装置可以同时与第二台列控设备主机连接，实现了一台人机界面装置可以同时连接两台列控设备主机，作为两台列控设备主机的人机交互操作界面的显示控制装置，解决了现有的DMI装置只能连接一台列控设备主机，导致列控车载设备要设置多套作为显示装置的DMI装置，不但投资大，而且操作不方便的问题。该DMI装置结构简单、操作方便，通过切换模块可以方便的将该人机界面装置与第一台主机的通信状态切换至与第二台主机通信进行通信。

附图说明

图1为现有技术提供的人机界面装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的人机界面装置的结构框图；

图3为本实用新型实施例的图像冻结处理模块的结构框图；

图4为本实用新型实施例的实际使用中的人机界面装置的结构框图；

图5为本实用新型实施例的人机界面装置的切换电路的电路原理图；

图6为本实用新型实施例的包括人机界面装置的列控车载设备的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施方式提供一种列控车载设备的人机界面装置，用于列控车载设备中，可以同时连接两台列控设备主机，作为它们的人机交互控制显示界面，该装置主要是在第一主机接口的基础上，增设第二主机接口，并将第一主机接口和第二主机接口通过切换模块连接到主控单元，使该人机界面装置可以同时连接两台列控设备主机，并可以通过切换模块方便的切换与所连接的任一台列控设备主机进行通信，作为当前通信的列控设备主机的人机交互操作控制及显示界面装置，实现了一台人机界面装置可以作为两台列控设备主机的人机界面装置。该人机界面装置还设置了显示输出单元冗余，也可以在主显示装置(液晶显示屏)故障时，切换至作为附显示设备的LED显示装置进行显示，相比现有的列控车载设备中包括多台列控设备主机时，可以节省与列控设备主机配套的DMI装置，且该人机界面装置还具有结构简单、操作方便的特点。

为便于理解，下面结合附图和具体实施例对本实用新型的实施方式作进一步说明。

实施例一

本实施例提供一种人机界面装置，主要用在铁路列车信号控制系统中的列控车载设备中，如图2所示，该人机界面装置具体包括：

主控单元、电源模块、指示装置、音频装置、液晶显示屏、数据传输接口、输入装置、第一主机接口、第二主机接口、切换及LED显示模块；

其中，所述的电源模块与所述主控单元连接，用于为主控单元提供电能；

所述的主控单元作为核心控制部件上，分别与所述指示装置、音频装置、液晶显示屏、输入装置和数据维护接口连接，用于控制各模块或装置，通过液晶显示屏显示人机交互的操作界面，接收并处理输入装置输入的指令，通过数据维护接口(包括：连接网线的网络接口，数据传输的USB接口)与列控设备主机交换数据，及通过音频装置输出报警的音频信号，通过指示装置来指示主控单元当前的工作状态；

所述第一主机接口和第二主机接口通过切换模块连接至所述主控单元，其中，所述第一主机接口用于连接一台列控设备主机，使列控设备主机与该人机界面装置的主控单元通信连接；所述第二主机接口用于连接另一台列控设备主机，使另一台列控设备主机与该人机界面装置的主控单元通信连接；所述切换模块，用于将第一主机接口或第二主机接口切换为通信开启状态。其中，第一主机接口与第二主机接口一般均采用RS422串口。

在上述装置的基础上，还可以设置LED显示装置和主附显控制模块；LED显示装置与所述主控单元连接，作为人机界面装置的辅助显示用于显示人机交互的操作界面，实现显示单元冗余配置；

所述主附显控制模块，与所述主控单元连接，用于控制由液晶显示屏进行显示人机交互的操作界面，或由附显示装置来显示人机交互的操作界面，即用于在作为主显示的液晶显示屏和作为附显示的LED显示装置之间切换。

实际中，可以在主控单元上连接扩展接口，LED显示装置、附显示控制模块、输入装置(如可以是矩阵键盘)均通过扩展接口连接到主控单元上，第二主机接口也可以通过扩展接口与主控单元连接。

在上述装置的基础上，还可以设置图像冻结处理模块，它与所述主控单元连接，用于在一定周期内通过对当前显示图像与存储的前一图像的比较，根据比较结果来触发刷新液晶显示屏上所显示的图像。

如图3所示，上述的图像冻结处理模块具体包括：

图像获取子模块、图像存储器、图像比较子模块和刷新触发子模块；

其中，所述图像获取子模块与所述图像比较子模块连接，用于获取液晶显示屏当前显示的图像；

所述图像存储器与所述图像比较子模块连接，用于存储液晶显示屏显示的前一图像；

所述图像比较子模块与所述刷新触发子模块连接，用于对所述图像获取子模块获取的液晶显示屏当前显示的图像与图像存储器提供的液晶显示屏显示的前一图像比较，若比较结果相同，则向所述刷新触发子模块发出控制信号；

所述刷新触发子模块用于根据所述图像比较子模块的控制信号的触发来刷新液晶显示屏显示的图像。

实际中，本发明实施例中的人机界面装置如图4所示，可作为列控车载设备的操作和显示单元，与两台列控设备主机通信连接，它主要包括：液晶显示屏、矩阵键盘、音频装置(如带有扬声器的音频放大器等)、指示装置(如：发光二极管指示灯)、电源模块、CPU、主板、网口、USB接口、图像冻结处理模块、切换模块、第一Rs422串口、第二Rs422串口、矩阵键盘、LED显示装置和主附显示控制模块。其中，CPU设置在主板上构成主控单元，作为主显示器的液晶LCD显示屏、音频装置、电源模块、指示装置、图像冻结处理模块、网口、USB接口均与主控单元连接，第一Rs422串口作为第一主机接口，通过切换模块连接至主控单元，为更方便的扩展，主控单元的主板通过PCI接口连接一个CPLD扩展接口，矩阵键盘、作为附显示器的LED显示装置和主附显示控制模块均通过CPLD扩展接口连接到主控单元，第二Rs422串口作为第二主机接口，它也通过切换模块连接到CPLD扩展接口，通过CPLD扩展接口再连接至主控单元。这种通过增设CPLD扩展接口来连接各增设模块或接口的方式，有效利用了PCI总线传输速度快，降低整个人机界面装置的电路复杂度，该人机界面装置的电路原理图参见图5。

从外观上看，液晶显示屏设置在人机界面装置面板正面，液晶显示屏周围布置了作为输入装置的矩阵键盘(可以采用软/硬按键)、LED显示及扬声器，司机通过操作矩阵键盘来输入控制信息及命令，主、副显控制开关控制液晶LCD显示屏和LED显示的切换。

上述人机界面装置中的部分部件通过冗余设计的方式，使两套显示部件具备切换功能，并通过比较检验与刷新触发配合避免了该人机界面装置的显示屏的图像冻结，有效保证了它运行时的可靠性。实际中，结合安全可靠性要求，可运用视频存储器VRAM动态测试来避免图像冻结，即在液晶显示屏每个CVC周期内刷新一次，并在周期内检查刷新后的VRAM；为避免故障库，可使用两种方法(创建静态库和创建动态库)，然后比较区域的两个实际图像，来确定图像是否有效，以便及时刷新液晶显示屏的显示图像；人机界面装置与列控设备主机信息的安全传输可使用USD、SACEM编码防护总线。

实施例二

如图5所示，本实施例提供一种基于上述实施例一中的人机界面装置的列控车载设备，具体包括：

第一主机、第二主机和上述实施例一中的人机界面装置；

所述人机界面装置通过第一主机接口与第一列控设备主机通信连接，用于显示第一列控设备主机的人机操作交互界面；

所述人机界面装置通过第二主机接口与第二列控设备主机通信连接，用于显示第二列控设备主机的人机操作交互界面；

所述第一列控设备主机，用于对所述人机界面装置传送的数据信号进行相应的处理，并反馈至人机界面装置进行显示；

所述第二列控设备主机，用于对所述人机界面装置传送的数据信号进行相应的处理，并反馈至人机界面装置进行显示。

这种列控车载设备由于只采用一套人机界面装置作为两台列控设备主机的人机交互操作界面显示装置，相比传统的列控车载设备节省了DMI装置，减少了投资，方便了司机的操作。

综上所述，本实用新型实施例中的人面界面装置通过冗余的设计，通过增设第二主机接口，实现了同时可连接两台列控设备主机，分别作为它们的人机界面装置，并在该装置中通过增设LED显示装置，实现与液晶显示屏的冗余设计，可以作为主显示的液晶显示屏故障时，方便的切换至LED显示装置进行显示，保证了显示的可靠性，同时由于增设图像冻结处理模块，避免了该人机界面装置图像冻结，有效保证了它的可靠性。并且通过该人机界面装置的液晶显示屏可以用图形化方式显示列车速度、限制速度、目标速度、目标距离、运行状态、控车模式、牵引制动等信息。通过连接的列控设备主机实际运行数据，并做相关处理及显示，及可以用来输入司机所输入数据，包括ATP控车所需的数据和LKJ所需要的数据。并且该人机界面装置也可以对输入的数据做简单的合理性判断并做出相应表示(显示警告、报警和声音提示等)。可以对列车超速、切除牵引力、制动、允许缓解、故障等情况进行声光报警和表示。接受司机输入一些基本信息，可通过通讯进行回传ATP(如车次号和司机号)。提供视觉输出表示、温度测量及日间或夜间屏幕亮度自动调整功能。符合CTCS2/3级列控系统DMI显示规范。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种列控车载设备的人机界面装置，其特征在于，包括：

主控单元、电源模块、指示装置、音频装置、液晶显示屏、数据维护接口、输入装置、第一主机接口、第二主机接口和切换模块；

所述电源模块，与所述主控单元连接，用于为主控单元供电；

所述主控单元分别与所述指示装置、音频装置、液晶显示屏、输入装置和数据维护接口及数据维护接口连接，通过液晶显示屏显示人机交互的操作界面，接收并处理输入装置输入的指令，通过数据维护接口与列控设备主机交换数据，及通过音频装置输出报警的音频信号，通过指示装置来指示主控单元当前的工作状态；

所述第一主机接口和第二主机接口通过切换模块连接至所述主控单元，其中，所述第一主机接口用于连接列控设备主机，使列控设备主机与主控单元通信连接；所述第二主机接口用于连接另一台列控设备主机，使另一台列控设备主机与主控单元通信连接；所述切换模块主要负责将第一主机接口或第二主机接口通信开启状态切换。

2、根据权利要求1所述的人机界面装置，其特征在于，所述装置还包括：LED显示装置和主附显控制模块；

所述LED显示装置，与所述主控单元连接，用于作为人机界面装置的辅助显示显示人机交互的操作界面，实现显示单元冗余配置；

所述主附显控制模块，与所述主控单元连接，用于切换由液晶显示屏或LED显示装置显示人机交互的操作界面。

3、根据权利要求2所述的人机界面装置，其特征在于，所述LED显示装置和主附显控制模块均通过扩展接口与所述列控设备主机连接。

4、根据权利要求1所述的人机界面装置，其特征在于，所述第一主机接口与第二主机接口均采用Rs442串口。

5、根据权利要求1所述的人机界面装置，其特征在于，所述数据维护接口包括：网络接口和USB接口。

6、根据权利要求1所述的人机界面装置，其特征在于，所述输入装置为矩阵键盘。

7、根据权利要求1或6所述的人机界面装置，其特征在于，所述输入装置通过扩展接口与所述主控单元连接。

8、根据权利要求1所述的人机界面装置，其特征在于，所述装置还包括：图像冻结处理模块，用于在一定周期内通过对当前显示图像与存储的前一图像的比较，根据比较结果来触发刷新液晶显示屏所显示的图像。

9、根据权利要求8所述的人机界面装置，其特征在于，所述图像冻结处理模块具体包括：

图像获取、图像存储、图像比较及刷新触发子模块；

所述图像获取子模块，与所述图像比较子模块连接，用于获取液晶显示屏当前显示的图像；

所述图像存储器，与所述图像比较子模块连接，用于存储液晶显示屏显示的前一图像；

所述图像比较子模块，与所述刷新触发子模块连接，用于对所述图像获取子模块获取的液晶显示屏当前显示的图像与图像存储器提供的液晶显示屏显示的前一图像比较，若比较结果相同，则向所述刷新触发子模块发出控制信号；

所述刷新触发子模块，用于根据所述图像比较子模块的控制信号的触发来刷新液晶显示屏显示的图像。

10、一种列控车载设备，其特征在于，包括：

第一主机、第二主机和上述权利要求1-9中任一项所述的人机界面装置；

所述人机界面装置通过第一主机接口与第一列控设备主机通信连接，用于显示第一列控设备主机的人机操作交互界面；

所述人机界面装置通过第二列控设备主机接口与第二列控设备主机通信连接，用于显示第二列控设备主机的人机操作交互界面；

所述第一列控设备主机，用于对所述人机界面装置传送的数据信号进行相应的处理，并传送至人机界面装置进行显示；

所述第二列控设备主机，用于对所述人机界面装置传送的数据信号进行相应的处理，并传送至人机界面装置进行显示。

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