CN203324725U

CN203324725U - 用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板

Info

Publication number: CN203324725U
Application number: CN2013203287362U
Authority: CN
Inventors: 孟红芳; 樊贵新
Original assignee: Locomotive and Car Research Institute of CARS; Beijing Zongheng Electromechanical Technology Development Co Ltd
Current assignee: Locomotive and Car Research Institute of CARS; Beijing Zongheng Electromechanical Technology Development Co Ltd
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2023-06-07

Abstract

本实用新型涉及一种数字量扩展板，更具体地说，涉及一种应用于轨道交通车辆制动系统制动指令接收及制动状态反馈的数字量扩展板。数字量扩展板包括：微控制器、总线模块、数字量输入/输出模块以及继电器无源触点开关输出模块，另外还包括保护模块。这样，本实用新型提供了一种能够广泛适用于城市轨道交通车辆制动系统，实时接收制动指令，通过总线传送至制动系统内部进行处理，并将制动状态信号输出至车辆，以便实时监测制动状态信息的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板；该用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板还具有输入电流小、适用温度范围宽、驱动能力强、功耗低等且安全、可靠、通用性强等特点。

Description

用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板

技术领域

本实用新型涉及一种数字量扩展板，更具体地说，涉及一种应用于轨道交通车辆制动系统制动指令接收及制动状态反馈的数字量扩展板。

背景技术

轨道交通车辆制动技术一直是轨道交通车辆发展的科技前沿，也是确保轨道交通车辆安全性的重要保障。该领域的科技人员对于轨道交通制动系统技术的研究从未停滞，而对轨道交通车辆制动的控制和制动状态的反馈也是该轨道交通车辆制动技术中研究的重点课题。现有技术中对车辆的控制以及车辆状态信息的反馈的技术也是存在的。

例如，在公开号为CN102339058A，名称为“用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板”的中国发明专利申请中就公开了一种用于轨道交通车辆制动系统的数字扩展板,以实时采集需监控的各路信号的状态信息。包括:频率输入接口,用于接收频率信号,并监控各个频率信号的状态;开关量输入接口,用于接收开关量信号;编码模块,用于设置该数字扩展板的ID号;主处理器,如果开关量输入接口输入的电压是高电平,设置该路输入信号的开关量为1;如果输入的电压是低电平,设置该路输入信号的开关量为0;接收处理频率信号;读取ID号并控制CAN报文的收发;收发模块,用于一起发送ID号、各路开关量输入接口所对应的开关量及经接收处理的频率信号,并收发CAN报文。本发明可以广泛用于高铁的制动系统中,以实时传送所监控的各路信号的状态信息。另外，在公开号为201897715U，名称为“基于FT3150的数字量输出板卡”的中国实用新型专利；公开号为CN201897872U，名称为“32通道DC110V数字量信号采集模块”中国实用新型专利以及公开号为CN101916083B，名称为“基于FT3150的数字量输入板卡”的中国实用新型专利也公开了相应的技术。

但是以上述的专利文献为代表的现有技术所公开的技术而言，不论从接口的数量、种类还是从本身的功能上都已经不能适用现在的城市轨道交通车辆制动系统。

实用新型内容

基于上述现有技术的缺陷，本实用新型的发明目的在于提供一种能够广泛适用于城市轨道交通车辆制动系统，实时监测接收制动指令，通过总线传送至制动系统内部进行处理，并将制动状态信号输出至车辆，以便实时监测制动状态信息的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板；

本实用新型的另一个发明目的在于提供一种输入电流小、适用温度范围宽、驱动能力强、功耗低等且安全、可靠、通用性强的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板。

为了实现上述的发明目的，本实用新型采用如下的技术方案：

根据本实用新型的采用的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板，包括：用于上述扩展板的内部数据处理，以及接收未处理的上述内部数据和发送处理之后的上述内部数据的微控制器；至少一个用于接收轨道交通车辆制动状态信号以及用于控制轨道交通车辆制动控制信号，同时进行信号转换的总线模块，上述总线模块与上述微控制器双向数据连通；至少一个用于接收和发送数字量信号并进行信号转换的数字量输入/输出模块，上述输入/输出模块与上述微控制器双向数据连通；以及用于接收数字量信号并将数字量信号转换为继电器无源触点开关输出的继电器无源触点开关输出模块，上述继电器无源触点开关输出模块与上述微控制器单向数据连通。

上述的数字量输入/输出模块包括至少一个数字量输入模块以及至少一个数字量输出模块，上述数字量输入模块以及上述的数字量输出模块均与上述微控制器单向数据连通。

进一步地，上述的扩展板还包括保护模块，上述的保护模块至少包括用于对上述总线模块、上述数字量输入模块和上述数字量输出模块输入信号和/或输出信号的校验的自检模块。另外，上述的保护模块还包括用于对上述微控制器进行独立保护和单独复位的监控模块。

具体地说，首先，上述的总线模块为CAN总线通信模块，其还与上述轨道交通车辆的CAN内部总线数据连通。

其次，上述的数字量输入模块为用于将17路DC110V数字量输入信号调理转换为5V数字量输入的第一信号调理电路；上述的数字量输出模块为用于6路有源DC110V数字量输出信号调理转换成5V数字量输出的第二信号调理电路。

再次，上述第一信号调理电路包括串联的阻容降压电路、稳压管以及光耦隔离滤波电路。上述的第二信号调理电路包括彼此连接的光耦隔离电路及数字量开关电路。

然后，上述的继电器无源触点开关输出模块包括串联的光耦隔离电路、数字量开关电路及继电器控制电路。上述的自检电路包括光耦隔离滤波电路。

更具体的解释将在本实用新型的说明书中进行更详细的说明。通过采用上述的技术方案，本实用新型提供了一种能够广泛适用于城市轨道交通车辆制动系统，实时接收制动指令，通过总线传送至制动系统内部进行处理，并将制动状态信号输出至车辆，以便实时监测制动状态信息的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板；该用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板还具有输入电流小、适用温度范围宽、驱动能力强、功耗低等且安全、可靠、通用性强等特点。

附图说明

图1中显示了用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板（以下简称数字量扩展板）的工作原理图；

图2中显示了数字量扩展板结构第一实施例的示意图；

图3中显示了数字量扩展板结构第二实施例的示意图；

图4中显示了数字量输入模块的电路图；

图5中显示了数字量输出模块的电路图；

图6中显示了继电器无源触点开关输出模块的电路图；

图7中显示了自检模块的电路图。

附图标记说明

1 数字量扩展板 2 列车线 3 CAN总线 4主控板

11 微控制器 12 数字量输入模块 13 数字量输出模块

14 CAN总线通信模块 15 继电器无源开关触点输出模块 16 自检模块

17 看门狗监控模块

具体实施方式

为了提供一种能够广泛适用于城市轨道交通车辆制动系统，实时监测接收制动指令，通过总线传送至制动系统内部进行处理，并将制动状态信号输出至车辆，以便实时监测制动状态信息的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板；更为了提供一种输入电流小、适用温度范围宽、驱动能力强、功耗低等且安全、可靠、通用性强的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板。结合本实用新型的附图对本实用新型的实施例的具体内容说明如下。

图1中显示了数字量扩展板的工作原理图。数字量扩展板1是轨道交通车辆制动系统通用的数字量输入输出处理模块，工作原理如图1所示。数字量扩展板1接收列车线1制动指令，经过信号处理，将DC110V数字量转换成5V数字量，由微控制器11处理转换成CAN总线3信息，通过内部CAN总线3传输给制动系统主控板4，主控板4进行相应的制动指令控制，同时将制动状态通过内部CAN总线3传输给数字量扩展板1，由微控制器11处理转换成5V数字量输出，经过信号处理，将5V数字量转换成DC110V数字量反馈给轨道交通车辆。列车线1指令包括牵引指令、制动指令、三线制动编码指令、紧急制动、快速制动、回送模式、应急模式、强迫缓解等，制动状态输出包括制动缓解、制动不缓解检测、零速信号、制动故障等，制动控制输出包括空压机启动信号等，数字量输入输出通道可以根据不同轨道交通车辆要求由主控板4进行定义与处理，数字量扩展板1不进行具体指令的处理，可以作为通用的数字量输入输出处理模块。

为了实现图1中本数字量扩展板的工作原理，本实用新型的数字量扩展板1包括用于上述扩展板的内部数据处理，以及接收未处理的上述内部数据和发送处理之后的上述内部数据的微控制器11；至少一个用于接收轨道交通车辆制动状态信号以及用于控制轨道交通车辆制动控制信号，同时进行信号转换的总线模块，上述总线模块与上述微控制器11双向数据连通；至少一个用于接收和发送数字量信号并进行信号转换的数字量输入/输出模块，上述输入/输出模块与上述微控制器11双向数据连通；以及用于接收数字量信号并将数字量信号转换为继电器无源触点开关输出的继电器无源触点开关输出模块15，上述继电器无源触点开关输出模块15与上述微控制器11单向数据连通。

为了说明方便在图2、图3中的实施例中均将上述的数字量输入/输出模块分为一个数字量输入模块12以及一个数字量输出模块13，上述数字量输入模块12以及上述的数字量输出模块13均与上述微控制器11单向数据连通。而上述的总线模块为CAN总线通信模块14

图2中显示了数字量扩展板结构第一实施例的示意图。其中数字量扩展板1包括数字量微控制器11、数字量输入模块12、数字量输出模块13、CAN总线通信模块14以及继电器无源触点开关输出模块14。它们之间的连接关系如图所示。数字量输入模块12用于17路DC110V数字量输入信号调理。数字量输出模块13用于6路有源DC110V数字量输出信号调理。继电器无源触点开关输出模块15用于6路继电器无源触点开关输出。CAN总线通信模块14用于CAN总线通信监控电路，将数字量输入转换成CAN总线3信息传送给内部处理进行制动控制，并从CAN总线3接收制动状态信息，转换成数字量或继电器无源触点开关输出到车辆，实时传送监控制动状态信息。微控制器11用于内部处理，将数字量输入转换成CAN总线信息传输给CAN总线通信模块14，同时将来自CAN总线通信模块14的CAN总线信息转换成数字量或继电器触点开关输出。如果开关量输入接口输入的电压是高电平，设置该路输入信号的开关量为1；如果输入的电压是低电平，设置该路输入信号的开关量为0。如果数字量或继电器触点开关输出信号设置为1，则输出的电压为高电平；如果数字量或继电器触点开关输出信号设置为0，则输出的电压为低电平。继电器无源触点开关输出模块15用于6路继电器无源触点开关输出。CAN总线3信息经过微控制器内部处理后转换成5V数字量输出，经过光耦隔离电路及继电器控制电路转换成继电器无源触点开关输出。

而为了整个数字量扩展板的安全和稳定，在图3的本实用新型的另一个实施例中增加了保护模块，在图3的实施例中上述的保护模块包括用于对上述总线模块、上述数字量输入模块的输入信号和/或上述数字量输出模块的输出信号的校验的自检模块16以及用于对上述微控制器11进行独立保护和单独复位的监控模块，该监控模块在图3中为看门狗监控模块17。如图3中所示。其中自检模块16通过自检继电器接通自检电源，经二极管注入DC110V信号用于数字量输入自检，通过光耦隔离滤波电路进行数字量输入、数字量输出及继电器无源触点开关输出的自检。看门狗监控模块17用于微控制器11电路复位监控。看门狗监控电路对微控制器11提供了独立的保护系统，当微控制器11出现死循环或死机故障时，看门狗监控电路将复位微控制器11，而不用整个系统断电，从而保护整个系统的硬件电路。

另外图4、图5、图6和图7中分别显示了数字量输入模块12的电路图；数字量输出模块13的电路图；继电器触点开关输出模块15的电路图；自检模块16的电路图。具体说明如下数字量输入模块12电路如图4所示。如图4所示的数字量输入模块12具有第一信号调理电路，其中DC110V数字量输入信号经过二极管保护，阻容降压电路、稳压管及光耦隔离滤波电路转换成5V数字量输入，然后由微控制器11进行内部处理。压敏电阻用于防止瞬时电压突变可能对电路的伤害。当高压来到时，压敏电阻的电阻降低而将电流予以分流，防止受到过大的瞬时电压破坏或干扰。因而保护了敏感的电子组件。稳压管用于稳定电阻分压后的电压，起到保护电路的作用。DC110V输入用于数字量输入自检，自检时由微控制器11控制通过自检继电器接通自检电源，经二极管注入DC110V进行自检。

数字量输出模块13具有第二数字量调理电路如图5所示。CAN总线信息经过微控制器11内部处理后转换成5V数字量输出，经过光耦隔离电路及数字量开关电路转换成有源DC110V数字量输出。压敏电阻和二极管用于保护电路，压敏电阻防止瞬时电压突变可能对电路的伤害。

继电器触点开关输出模块15的电路如图6所示。CAN总线信息经过微控制器11内部处理后转换成5V数字量输出，经过光耦隔离电路、数字量开关电路及继电器控制电路转换成继电器无源触点开关输出。压敏电阻用于防止瞬时电压突变可能对电路的伤害。阻容电路用于稳定继电器无源触点开关输出，从而保护电路。

自检模块16电路如图7所示。通过光耦隔离滤波电路进行数字量输入、数字量输出及继电器无源触点开关输出的自检。

根据上述的详细说明，通过考虑了轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板1的通用性及安全可靠性。数字量扩展板1的数字量输入、数字量输出及继电器无源触点开关输出通道数量满足列车接口通道的数量要求，每个通道的定义由主控板4处理时进行设置处理，因此数字量扩展板1既可以适用于不同的轨道交通车辆接口，又可以适用于不同项目的轨道交通车辆制动系统。

由此，本实用新型提供了一种能够广泛适用于城市轨道交通车辆制动系统，实时接收制动指令，通过总线传送至制动系统内部进行处理，并将制动状态信号输出至车辆，以便实时监测制动状态信息的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板；该用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板还具有输入电流小、适用温度范围宽、驱动能力强、功耗低等且安全、可靠、通用性强等特点。

本实用新型的保护范围并不限于上述具体实施例说明的技术方案，而是主要满足本实用新型的权利要求的技术特征的组合就落入了本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板，其特征在于，所述的扩展板包括：

用于所述扩展板的内部数据处理，以及接收未处理的所述内部数据和发送处理之后的所述内部数据的微控制器；

至少一个用于接收轨道交通车辆制动状态信号以及用于控制轨道交通车辆制动控制信号，同时进行信号转换的总线模块，所述总线模块与所述微控制器双向数据连通；

至少一个用于接收和发送数字量信号并进行信号转换的数字量输入/输出模块，所述输入/输出模块与所述微控制器双向数据连通；

以及用于接收数字量信号并将数字量信号转换为继电器无源触点开关输出的继电器无源触点开关输出模块，所述继电器无源触点开关输出模块与所述微控制器单向数据连通。

2.根据权利要求1所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板，所述的数字量输入/输出模块包括至少一个数字量输入模块以及至少一个数字量输出模块，所述数字量输入模块以及所述的数字量输出模块均与所述微控制器单向数据连通。

3.根据权利要求2所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板，其特征在于，所述的扩展板还包括保护模块，所述的保护模块至少包括用于对所述总线模块、所述数字量输入模块和所述数字量输出模块输入信号和/或输出信号的校验的自检模块。

4.根据权利要求3所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板，其特征在于，所述的保护模块还包括用于对所述微控制器进行独立保护和单独复位的监控模块。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板，其特征在于，所述的总线模块为CAN总线通信模块，其还与所述轨道交通车辆的CAN内部总线数据连通。

6.根据权利要求2、3或4所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板，其特征在于，所述的数字量输入模块为用于将17路DC110V数字量输入信号调理转换为5V数字量输入的第一信号调理电路；所述的数字量输出模块为用于6路有源DC110V数字量输出信号调理转换成5V数字量输出的第二信号调理电路。

7.根据权利要求6所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板，其特征在于，所述第一信号调理电路包括串联的阻容降压电路、稳压管以及光耦隔离滤波电路。

8.根据权利要求6所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板，其特征在于，所述的第二信号调理电路包括彼此连接的光耦隔离电路及数字量开关电路。

9.根据权利要求1、2、3或4所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板，其特征在于，所述的继电器无源触点开关输出模块包括串联的光耦隔离电路、数字量开关电路及继电器控制电路。

10.根据权利要求3或4所述的用于轨道交通车辆制动系统的数字量扩展板，其特征在于，所述的自检电路包括光耦隔离滤波电路。