CN213458521U - 基于单片机的地铁轨旁atp实验装置 - Google Patents

Abstract

一种基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置，涉及一种仿真实验装置，包括电源板以及分别与其连接的模拟轨道电路、输入板、中断板、存储板、CPU板、同步比较板、输出板、显示模块；该模拟轨道电路、输入板、中断板、存储板、CPU板、同步比较板、输出板、显示模块依次连接在一起。本实用新型运用单片机模拟轨旁ATP，采用模拟轨道电路模拟轨道电路仿真列车的占用和出清，存储板存储线路信息和ATS提供的信息，采用单片机控制列车安全间隔并生成报文，利用显示模块进行显示ATP发送的移动授权、生成报文等信息。本实用新型可使学生熟练掌握地铁轨旁ATP的设备结构和工作原理，具有系统简单、维护费用低、实用性强的特点，易于推广使用。

Description

基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种仿真实验装置，特别是一种基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置。

背景技术

列车自动控制系统(ATC)是城市轨道交通信号系统最重要的组成部分，包括三个子系统：列车自动防护系统(ATP，Automatic Train Protection)、列车自动运行系统(ATO，Automatic Train Opera-tion)、列车自动监控系统(ATS，Automatic TrainSupervision)。它实现行车指挥和列车运行自动化，能最大程度地保证列车运行安全，提高运输效率，减轻运营人员的劳动强度，发挥城市轨道交通的通过能力。

建立城市轨道交通控制实训室，轨旁ATP是必不可少的重要组成部分，由于地铁轨旁ATP是列车运行自动控制设备，需要检测列车运行的位置和状态，将移动授权、线路信息和ATS提供的信息通过轨道电路和同步换线以报文的方式传输到车载信号设备，从而实现列车运行的控制。如果全部采购，造价较高，如果和地铁列车自动控制系统的其它设备配套，系统庞杂，维护费用较高，不利于城市轨道通信信号技术专业地铁列车自动控制技术课程的教学，不符合高职实践教学“够用，适用”的原则。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置，以解决现有技术存在的系统庞杂、维护费用较高的不足之处。

解决上述技术问题的技术方案是：一种基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置，包括：

用于给各组成元件提供电源的电源板；

用于模拟轨道空闲和占用状态的模拟轨道电路；

用于对模拟轨道电路的信号进行调理的输入板；

用于实现中断控制的中断板；

用于存储包括线路信息和ATS提供的信息的存储板；

用于控制列车安全间隔并生成报文的CPU板，该CPU板采用单片机为主控核心；

用于分配输入数据和中断，比较CPU板所有输出数据的同步比较板；

用于输出包括移动授权信息和生成报文信息的输出板；

用于显示移动授权信息和生成报文信息的显示模块；

所述电源板的输出端分别与模拟轨道电路、输入板、中断板、存储板、CPU板、同步比较板、输出板、显示模块连接，所述的模拟轨道电路、输入板、中断板、存储板、CPU板6、同步比较板、输出板、显示模块依次连接在一起。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的单片机为STC12C5A60S2单片机。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的模拟轨道电路包括模拟钢轨、绝缘节、模拟轨道电路的空闲和占用状态的开关、电阻，模拟钢轨的两端分别与电源板的正负极连接，绝缘节安装在模拟钢轨上以便将模拟钢轨分成多段，每段模拟钢轨均安装有并联的所述的开关、电阻。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的输入板包括对模拟轨道电路的信号进行调理的信号调理模块。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述的显示模块为TFT显示模块。

由于采用上述技术方案，本实用新型之基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.使学生熟练掌握地铁轨旁ATP的设备结构和工作原理

本实用新型包括用于给各组成元件提供电源的电源板、用于模拟真实轨道状态的模拟轨道电路、用于对模拟轨道电路的信号进行调理的输入板、用于实现中断控制的中断板、用于存储包括线路信息和ATS提供的信息的存储板、用于控制列车安全间隔并生成报文的CPU板、用于分配输入数据和中断，比较CPU板所有输出数据的同步比较板、用于输出包括移动授权信息和生成报文信息的输出板、用于显示移动授权信息和生成报文信息的显示模块。本实用新型是运用单片机模拟轨旁ATP，采用模拟轨道电路模拟轨道电路仿真列车的占用和出清，而线路信息和ATS提供的信息则预先存储在存储板，单片机采用现有的方法进行轨旁 ATP的逻辑运算功能，控制列车安全间隔，生成报文，利用显示模块进行显示ATP发送的移动授权、生成的报文等信息。因此，本实用新型可同时满足城市轨道交通通信信号技术专业地铁列车运行控制技术的课程教学，使学生熟练掌握地铁轨旁ATP的设备结构和工作原理。

2.系统简单、维护费用低

本实用新型运用单片机模拟轨旁ATP，采用模拟轨道电路模拟轨道电路仿真列车的占用和出清，线路信息和ATS提供的信息则预先存储在存储板，单片机进行轨旁ATP的逻辑运算功能，控制列车安全间隔，生成报文，利用显示模块进行显示ATP发送的移动授权、生成的报文等信息。整个系统结构简单，成本低，可靠性高，维护简便，有利于城市轨道通信信号技术专业地铁列车自动控制技术课程的教学，完全符合高职实践教学“够用，适用”的原则

3.实用性强

本实用新型能采用低成本的单片机仿真实现轨旁ATP的功能，面板显示和现场使用设备一致，便于地铁轨旁ATP的设备结构、工作原理和故障查找方法的教学，其实用性比较强，易于推广使用。

4.可为学生今后的工作奠定基础

本实用新型可使学生通过训练掌握地铁轨旁ATP的故障查找方法，熟悉地铁列车运行控制系统的组成和逻辑关系，为今后的工作奠定基础。

下面，结合附图和实施对本实用新型之基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本实用新型之基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置的结构框图，

图2：实施例一所述模拟轨道电路的结构示意图，

图3：实施例一所述TFT显示模块的界面布局图；

在上述附图中，各附图标记说明如下：

1-电源板，

2-模拟轨道电路，201-模拟钢轨，202-绝缘节，203-开关，204-电阻，

3-输入板，4-中断板，5-存储板，6-CPU板，

7-同步比较板，8-输出板，9-显示模块。

具体实施方式

实施例一：

一种基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置，包括：电源板1以及分别与电源板1的输出端连接的模拟轨道电路2、输入板3、中断板4、存储板5、CPU板6、同步比较板7、输出板 8、显示模块9；所述的模拟轨道电路2、输入板3、中断板4、存储板5、CPU板6、同步比较板7、输出板8、显示模块9依次连接在一起。其中：

所述的电源板1用于给各组成元件提供直流电源，该电源板1采用桥式整流电路和稳压电路，得到5V、3.3V、24V的直流电源电压；

所述的模拟轨道电路2包括模拟钢轨201、绝缘节202、开关203、电阻204，所述的开关 203、电阻204用于模拟轨道电路的空闲和占用状态，所述的模拟钢轨201的两端分别与电源板的5V直流电源正负极连接，绝缘节202安装在模拟钢轨201上以便将模拟钢轨201分成多段，每段模拟钢轨201都安装有并联的所述的开关203、电阻204，模拟钢轨201的输出端与所述的输入板3连接。

所述的输入板3包括对模拟轨道电路的信号进行调理的信号调理模块，为常用的现有技术；

所述的中断板4用于实现中断控制，响应最多16路中断请求，产生一个集中中断，通过同步比较板模块产生和重新传输一组中断给CPU板，使其进入同步状态；

所述的存储板5用于存储包括线路信息和ATS提供的信息；

所述的CPU板6采用STC12C5A60S2单片机为主控核心，通过现有的公知软件进行控制列车安全间隔并生成报文信息；

所述的同步比较板7用于使程序流保持同步，分配输入数据和中断，比较CPU板所有输出数据，为公知的现有技术；

所述的输出板8用于输出包括移动授权信息和生成的报文信息；

所述的显示模块9用于显示移动授权信息和生成的报文信息，该显示模块9为TFT显示模块，TFT显示模块的界面布局图如图3所示，分别显示有轨道电路占用检测情况、线路信息、ATS提供的信息、移动授权信息、生成的报文信息。

上述的电源板1、输入板3、中断板4、存储板5、CPU板6、同步比较板7、输出板 8等板卡面板显示、操作和现场实际一致。且该电源板1、输入板3、中断板4、存储板5、同步比较板7、输出板8均采用现有技术，这里不再对其结构作详细赘述。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型采用开关模拟轨道电路状态(空闲和占用)检测，线路信息和ATS提供的信息采用在芯片中预先存储的方式，轨旁ATP由输入板和模拟轨道电路连接采集状态数据， STC12C5A60S2单片机设置在轨旁ATP的CPU板，电源板、同步比较板、CPU板、存储板、中断板、输入板、输出板等板卡采用仿真的方式实现，由STC12C5A60S2单片机控制，但是面板显示和现场面板一致，便于学生观察设备状态和参数测量。输入板把模拟轨道电路的信号进行调理，输入给CPU板的STC12C5A60S2单片机进行处理，作为列车安全间隔控制的运算数据，STC12C5A60S2单片机进行运算后，通过输出板输出移动授权和生成的报文等，并在显示模块上进行显示。

Claims (5)

1.一种基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置，其特征在于，包括：

用于给各组成元件提供电源的电源板(1)；

用于模拟轨道空闲和占用状态的模拟轨道电路(2)；

用于对模拟轨道电路的信号进行调理的输入板(3)；

用于实现中断控制的中断板(4)；

用于存储包括线路信息和ATS提供的信息的存储板(5)；

用于控制列车安全间隔并生成报文的CPU板(6)，该CPU板(6)采用单片机为主控核心；

用于分配输入数据和中断，比较CPU板所有输出数据的同步比较板(7)；

用于输出包括移动授权信息和生成报文信息的输出板(8)；

用于显示移动授权信息和生成报文信息的显示模块(9)；

所述电源板(1)的输出端分别与模拟轨道电路(2)、输入板(3)、中断板(4)、存储板(5)、CPU板(6)、同步比较板(7)、输出板(8)、显示模块(9)连接，所述的模拟轨道电路(2)、输入板(3)、中断板(4)、存储板(5)、CPU板(6)、同步比较板(7)、输出板(8)、显示模块(9)依次连接在一起。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置，其特征在于：所述的单片机为STC12C5A60S2单片机。

3.根据权利要求1所述的基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置，其特征在于：所述的模拟轨道电路(2)包括模拟钢轨(201)、绝缘节(202)、模拟轨道电路的空闲和占用状态的开关(203)、电阻(204)，模拟钢轨(201)的两端分别与电源板的正负极连接，绝缘节(202)安装在模拟钢轨(201)上以便将模拟钢轨(201)分成多段，每段模拟钢轨(201)均安装有并联的所述的开关(203)、电阻(204)。

4.根据权利要求1所述的基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置，其特征在于：所述的输入板(3)包括对模拟轨道电路的信号进行调理的信号调理模块。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于单片机的地铁轨旁ATP实验装置，其特征在于：所述的显示模块(9)为TFT显示模块。

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