CN212447605U - 一种车载控制设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载控制设备，该设备包括：安全计算机模块、看门狗及输入输出模块、通信及车辆总线模块、模拟量采集模块、输出继电器模块和输入继电器模块、GPS/北斗定位模块及无线接入点AP或LTE单元；所述安全计算机模块，与所述看门狗及输入输出模块、所述通信及车辆总线模块、所述模拟量采集模块连接，用于通过以太网连接无线接入点AP或长期演进LTE单元，实现对地面设备的无线通信，用于通过RS485与所述GPS/北斗定位模块通信，实现定位和辅助测速功能。该车载控制设备是可配置的、适应不同车型要求的通用3U车载控制设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电控领域，尤其涉及电子电控领域中一种车载控制设备。
背景技术
当前，国内有轨电车在部分二线城市得到快速发展，有轨电车的车载控制设备是有轨电车系统的核心设备，是保障行车安全的关键。目前，有轨电车车载控制设备市场主要掌握在国外厂家手中，如西门子、阿尔斯通等，各厂家实现方式及接口均不相同。其中，西门子和阿尔斯通的有轨电车车载控制设备均是基于各自公司的有轨电车车辆进行开发，属于定制化。其车载控制设备提供PB接口和Can接口与车辆通信；不具备安装于其他车辆厂的其他接口能力。国内对于有轨电车车载控制设备的研究较少，各个城市施工条件也不相同，因此，有轨电车没有形成统一的标准。目前没有一个可通用、灵活适配所有有轨电车车型接口(包括Can接口、MVB接口、RS485接口、TRDP(实时以太网)接口等通信接口，以及继电输入输出接口、模拟里采集接口)的车载控制设备。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种车载控制设备，实现了可配置的、适应不同车型要求的通用3U车载控制设备。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种车载控制设备，包括：
安全计算机模块、看门狗及输入输出模块、通信及车辆总线模块、模拟量采集模块、输出继电器模块和输入继电器模块、GPS/北斗定位模块及无线接入点AP或LTE单元；
所述看门狗及输入输出模块，用于当所述控制设备发生故障时关断对外通信和输出以及多路数字量输入和多路数字量输出；
所述通信及车辆总线模块，包含RS422、RS485、CAN和多功能车辆总线MVB通信接口，用于与外部设备通信；
所述模拟量采集模块，用于采集速传脉冲信息；
所述输出继电器模块和输入继电器模块，用于采集车辆驾驶室的按钮信号以及输出车辆控制信号，并通过所述看门狗及输入输出模块向所述安全计算机模块输出；
所述GPS/北斗定位模块，用于接收GPS定位信号或北斗定位信号，并与所述安全计算机模块通信；
无线接入点AP或LTE单元，用于接收无线通信信号，并与所述安全计算机模块通信；
所述安全计算机模块，与所述看门狗及输入输出模块、所述通信及车辆总线模块、所述模拟量采集模块连接，用于通过以太网连接无线接入点AP或长期演进LTE单元，实现对地面设备的无线通信，用于通过RS485与所述GPS/北斗定位模块通信，实现定位和辅助测速功能。
一种示例性的实施例中，上述控制设备还具有下面特点：所述控制设备还包括供电单元，
所述供电单元用于为所述控制设备供电；包括电源输入滤波器模块、逻辑电源模块和接口电源模块；
所述电源输入滤波器模块，用于接收车体的110V直流电源或24V直流电源；并对110V直流电源或24V直流电源进行滤波及浪涌防护；
逻辑电源模块，用于将所述电源输入滤波器模块接收的110V直流电源或24V直流电源转换成24V直流电源；
接口电源模块，用于将所述电源输入滤波器模块接收的110V直流电源或24V直流电源转换成24V直流电源。
一种示例性的实施例中，上述控制设备还具有下面特点：
所述控制设备还包括底板模块；
所述安全计算机模块通过所述底板模块的并行总线与所述看门狗及输入输出模块、所述通信及车辆总线模块和模拟量采集模块连接。
一种示例性的实施例中，上述控制设备还具有下面特点：
所述控制设备还包括通信对外连接器；
所述通信及车辆总线模块通过所述通信对外连接器与外部设备通信。
一种示例性的实施例中，上述控制设备还具有下面特点：
所述外部设备包括位于车头和位于车尾的司机操作界面DMI、信标天线。
一种示例性的实施例中，上述控制设备还具有下面特点：
所述控制设备还包括模拟量对外连接器；
所述模拟量对外连接器，用于将速度传感器采集的模拟量转换成速传脉冲信息，并向所述模拟量采集模块传输所述速传脉冲信息。
一种示例性的实施例中，上述控制设备还具有下面特点：
所述控制设备还包括IO对外连接器；
所述输出继电器模块和输入继电器模块通过IO对外连接器采集车辆驾驶室的按钮信号以及输出车辆控制信号，并通过所述看门狗及输入输出模块向所述安全计算机模块输出。
一种示例性的实施例中，上述控制设备还具有下面特点：
所述控制设备部署在尺寸为3U的机笼中。
一种示例性的实施例中，上述控制设备还具有下面特点：
所述安全计算机模块、看门狗及输入输出模块、通信及车辆总线模块、模拟量采集模块、输出继电器模块的面板的宽度为5TE；所述GPS/北斗定位模块的面板的宽度为12TE，其中，1TE等于5.08mm。
一种示例性的实施例中，上述控制设备还具有下面特点：
所述电源输入滤波器模块、逻辑电源和接口电源的面板的宽度为8TE，其中，1TE等于5.08mm。
综上，本实用新型实施例提供的车载控制设备，支持数字量输出、模拟量输入、RS485、RS422、CAN、MVB和以太网等多种接口的车载控制设备。支持24V和110V两种供电接口，采用模块化设计3U的标准机笼，安装接口及尺寸满足当前所有有轨电车空间要求。同时，底板模块为并行总线，可支持扩展模块，方便满足后续新需求。
附图说明
图1为根据本实用新型实施例的车载控制设备的示意图。
图2为根据本实用新型实施例的有轨电车车载控制设备与车辆设备接口关系。
图3为根据本实用新型实施例的通用型有轨电车车载控制设备内部及外部连接关系示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例一
图1为本实用新型实施例的车载控制设备的示意图，如图1所示，本实施例的车载控制设备包括：
安全计算机模块、看门狗及输入输出模块、通信及车辆总线模块、模拟量采集模块、输出继电器模块和输入继电器模块、GPS/北斗定位模块及无线接入点AP或LTE单元；
所述看门狗及输入输出模块，用于当所述控制设备发生故障时关断对外通信和输出以及多路数字量输入和多路数字量输出；
所述通信及车辆总线模块，包含RS422、RS485、CAN和多功能车辆总线MVB通信接口，用于与外部设备通信；
所述模拟量采集模块，用于采集速传脉冲信息；
所述输出继电器模块和输入继电器模块，用于采集车辆驾驶室的按钮信号以及输出车辆控制信号，并通过所述看门狗及输入输出模块向所述安全计算机模块输出；
所述GPS/北斗定位模块，用于接收GPS定位信号或北斗定位信号，并与所述安全计算机模块通信；
无线接入点AP或LTE单元，用于接收无线通信信号，并与所述安全计算机模块通信；
所述安全计算机模块，与所述看门狗及输入输出模块、所述通信及车辆总线模块、所述模拟量采集模块连接，用于通过以太网连接无线接入点AP或长期演进LTE单元，实现对地面设备的无线通信，用于通过RS485与所述GPS/北斗定位模块通信，实现定位和辅助测速功能。
需要说明的是，车载控制设备整体任何故障都会导致关断看门狗，进而看门狗断电导致关断所有对外输出和通信。这里的通信包括与地面的无线通信端口的通信、与车辆通信端口的通信，输出是指向车辆的输出继电器接口的输出。
一种示例性的实施例中，车载控制设备的定位和测速测距功能由安全计算机模块获取的GPS/北斗模块的数据、速度传感器脉冲数据以及信标天线定位信息进行融合处理后获得。
一种示例性的实施例中，所述控制设备还包括供电单元，
所述供电单元用于为所述控制设备供电；包括电源输入滤波器模块、逻辑电源模块和接口电源模块；
所述电源输入滤波器模块，用于接收车体的110V直流电源或24V直流电源；并对110V直流电源或24V直流电源进行滤波及浪涌防护；
逻辑电源模块，用于将所述电源输入滤波器模块接收的110V直流电源或24V直流电源转换成24V直流电源；24V转24V主要是电源隔离，将车载控制设备用电与车辆的电源隔离开，保证安全、减少车辆电源干扰对车载设备的影响。
接口电源模块，用于将所述电源输入滤波器模块接收的110V直流电源或24V直流电源转换成24V直流电源。
需要说明的是，接口电，也叫现场电，用于如输入输出供电，直接接入到车辆，干扰大，与逻辑电区分是保证给CPU等核心芯片的供电不受外部干扰影响。
一种示例性的实施例中，所述控制设备还包括底板模块；
所述安全计算机模块通过所述底板模块的并行总线与所述看门狗及输入输出模块、所述通信及车辆总线模块和模拟量采集模块连接。
一种示例性的实施例中，所述控制设备还包括通信对外连接器；
所述通信及车辆总线模块通过所述通信对外连接器与外部设备通信。
一种示例性的实施例中，所述外部设备包括位于车头和位于车尾的司机操作界面DMI、信标天线。
一种示例性的实施例中，通信对外连接器的面板宽度为5TE。
一种示例性的实施例中，所述控制设备还包括模拟量对外连接器；
所述模拟量对外连接器，用于将速度传感器采集的模拟量转换成速传脉冲信息，并向所述模拟量采集模块传输所述速传脉冲信息。
一种示例性的实施例中，模拟量对外连接器的面板宽度为5TE。
一种示例性的实施例中，所述控制设备还包括IO对外连接器；
所述输出继电器模块和输入继电器模块通过IO对外连接器采集车辆驾驶室的按钮信号以及输出车辆控制信号，并通过所述看门狗及输入输出模块向所述安全计算机模块输出。
一种示例性的实施例中，IO对外连接器的面板宽度为5TE。
一种示例性的实施例中，所述控制设备部署在尺寸为3U的机笼中。
一种示例性的实施例中，所述安全计算机模块、看门狗及输入输出模块、通信及车辆总线模块、模拟量采集模块、输出继电器模块的面板的宽度为5TE；所述GPS/北斗定位模块的面板的宽度为12TE，其中，1TE等于5.08mm。
一种示例性的实施例中，输入继电器模块的面板的宽度为8TE。
一种示例性的实施例中，所述电源输入滤波器模块、逻辑电源和接口电源的面板的宽度为8TE，其中，1TE等于5.08mm。
一种示例性的实施例中，3U标准机笼尺寸为482mm*252mm*132mm。
实施例二
本实用新型综合当前多个城市多种有轨电车的不同接口需求，设计出了一种可配置的、适应不同车型要求的通用3U车载控制设备。如图2所示，有轨电车车载控制设备安装于有轨电车内部，分别与车头、车尾两端的外设连接，包括DMI(司机操作界面)、信标天线(用于信标定位)、速度传感器、驾驶台按钮、无线单元(可支持AP或LTE)，以及其他车辆的接口。列控车载设备通过速度传感器测速测距，列车通过地面信标时获取信标的位置信息修正定位，通过车载的无线模块与地面轨旁设备通信完成操作地面设备动作，实现有轨电车的监控显示及地面控制。
通用型有轨电车车载控制设备，为标准3U机笼，包括模块如下：IO对外连接器、电源输入滤波器模块、逻辑电源模块、接口电源模块、输出继电器模块、输入继电器模块、GPS/北斗卫星定位模块、看门狗及输入输出模块、安全计算机模块、通信及车辆总线模块、模拟量采集模块、通信对外连接器、模拟量对外连接器。
车载控制设备内部和外部的逻辑连接关系如图3所示。
电源输入滤波器模块支持接入车辆的110V直流电源或24V直流电源，并对电源进行滤波及浪涌防护，因此可以支持110V和24V供电的两种车型。
逻辑电源和接口电源支持110V转24V和24V转24V两种电平转换，输出24V给车载控制设备的模块供电。
安全计算机模块是车载控制设备的核心模块，用于运算处理以及与外设通信，它通过底板的并行总线连接看门狗及输入输出模块、通信及车辆总线模块和模拟量采集模块；通过以太网连接AP(wifi接入点)或LTE单元，实现与地面设备的无线通信；通过RS485与GPS/北斗模块通信，实现定位和辅助测速功能。
GPS/北斗模块为卫星定位模块，该模块为24V供电，支持底板和前面板两种供电接口；支持GPS和北斗卫星双模卫星定位，且可同时连接车头车尾两个GPS天线，安全计算机根据列车前进方向通过RS485通信方式选择使用列车前进车头的GPS天线，定位更准确。
看门狗及输入输出模块包含硬件看门狗电路，用于设备故障时关断对外通信和输出，该模块还包含10路数字量输入和10路数字量输出。
通信及车载总线模块包含RS422、RS485、CAN、MVB等多种通信接口，通过通信对外连接器与外设通信。
模拟量采集模块支持速度传感器的模拟量采集功能，通过模拟量对外连接器采集速传脉冲信息。
输出继电器模块和输入继电器模块，通过IO对外连接器实现与车辆驾驶室的按钮采集以及车辆控制输出。
底板模块将安全计算机模块、看门狗及输入输出模块、通信及车辆总线模块和模拟量采集模块通过并行总线连接，可方便模块的替换和组合，通过模块组合可支持多种接口需求的有轨电车系统。
本实用新型的通用型有轨电车车载控制设备模块面板的宽度如表1所示。
表1：通用型有轨电车车载控制设备模块面板的宽度表
其中，1TE等于5.08mm。
本实用新型针对有轨电车多种接口需求，设计支持数字量输入、数字量输出、模拟量输入、RS485、RS422、CAN、MVB和以太网等多种接口的车载控制设备；支持24V和110V两种供电接口；采用模块化设计3U的标准机笼。安装接口及尺寸满足当前所有有轨电车空间要求。同时，底板模块为并行总线，可支持扩展模块，方便满足后续新需求。
本实用新型的卫星定位模块支持同时连接车头车尾两端的GPS/北斗天线，通过列车前进方向选择使用车头GPS/北斗天线，定位更准确。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本实用新型不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上仅为本实用新型的优选实施例，当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种车载控制设备，其特征在于，包括：
安全计算机模块、看门狗及输入输出模块、通信及车辆总线模块、模拟量采集模块、输出继电器模块和输入继电器模块、GPS/北斗定位模块及无线接入点AP或LTE单元；
所述看门狗及输入输出模块，用于当所述控制设备发生故障时关断对外通信和输出以及多路数字量输入和多路数字量输出；
所述通信及车辆总线模块，包含RS422、RS485、CAN和多功能车辆总线MVB通信接口，用于与外部设备通信；
所述模拟量采集模块，用于采集速传脉冲信息；
所述输出继电器模块和输入继电器模块，用于采集车辆驾驶室的按钮信号以及输出车辆控制信号，并通过所述看门狗及输入输出模块向所述安全计算机模块输出；
所述GPS/北斗定位模块，用于接收GPS定位信号或北斗定位信号，并与所述安全计算机模块通信；
无线接入点AP或LTE单元，用于接收无线通信信号，并与所述安全计算机模块通信；
所述安全计算机模块，与所述看门狗及输入输出模块、所述通信及车辆总线模块、所述模拟量采集模块连接，用于通过以太网连接无线接入点AP或长期演进LTE单元，实现对地面设备的无线通信，用于通过RS485与所述GPS/北斗定位模块通信，实现定位和辅助测速功能。
2.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述控制设备还包括供电单元，
所述供电单元用于为所述控制设备供电；包括电源输入滤波器模块、逻辑电源模块和接口电源模块；
所述电源输入滤波器模块，用于接收车体的110V直流电源或24V直流电源；并对110V直流电源或24V直流电源进行滤波及浪涌防护；
逻辑电源模块，用于将所述电源输入滤波器模块接收的110V直流电源或24V直流电源转换成24V直流电源；
接口电源模块，用于将所述电源输入滤波器模块接收的110V直流电源或24V直流电源转换成24V直流电源。
3.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，
所述控制设备还包括底板模块；
所述安全计算机模块通过所述底板模块的并行总线与所述看门狗及输入输出模块、所述通信及车辆总线模块和模拟量采集模块连接。
4.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于：
所述控制设备还包括通信对外连接器；
所述通信及车辆总线模块通过所述通信对外连接器与外部设备通信。
5.如权利要求4所述的控制设备，其特征在于，
所述外部设备包括位于车头和位于车尾的司机操作界面DMI、信标天线。
6.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，
所述控制设备还包括模拟量对外连接器；
所述模拟量对外连接器，用于将速度传感器采集的模拟量转换成速传脉冲信息，并向所述模拟量采集模块传输所述速传脉冲信息。
7.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，
所述控制设备还包括IO对外连接器；
所述输出继电器模块和输入继电器模块通过IO对外连接器采集车辆驾驶室的按钮信号以及输出车辆控制信号，并通过所述看门狗及输入输出模块向所述安全计算机模块输出。
8.如权利要求1-7任一项所述的控制设备，其特征在于，
所述控制设备部署在尺寸为3U的机笼中。
9.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，
所述安全计算机模块、看门狗及输入输出模块、通信及车辆总线模块、模拟量采集模块、输出继电器模块的面板的宽度为5TE；所述GPS/北斗定位模块的面板的宽度为12TE，其中，1TE等于5.08mm。
10.如权利要求2所述的控制设备，其特征在于，
所述电源输入滤波器模块、逻辑电源和接口电源的面板的宽度为8TE，其中，1TE等于5.08mm。
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