CN214750590U - 轨道电路信息读取模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了轨道电路信息读取模块，包括：输入隔离电路、第一计算通道、第二计算通道、隔离通信接口；所述输入隔离电路，设置为将一路轨道电路模拟信号转换成两路性能相同且电气隔离的轨道电路模拟信号并向所述第一计算通道和所述第二计算通道发送；所述第一计算通道和所述第二计算通道相互隔离；所述隔离通信接口分别连接在所述第一计算通道和第一主控设备之间、所述第二计算通道和第二主控设备之间。该轨道电路信息读取模块完全满足EN50129标准定义的安全完整性等级为SIL4级的要求。
Description
技术领域
本公开涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种轨道电路信息读取模块。
背景技术
所有电子/电气/可编程电子设备，甚至包括一些最精密的设备/系统都可能产生故障，SIL(safety integrity level,安全完整性等级)是用来评定故障及其后果的一种方法。为了简化安全评估，SIL概念将安全级别划分为SIL1-SIL4(SIL4是最高安全级别)，级别越高要求其危险失效概率越低。对于一般的过程控制行业，常见的SIL等级是SIL2或SIL3，而针对核电、铁路等高度关注安全的行业，则需要执行SIL4标准。
轨道电路是由轨道电路由钢轨线路和钢轨绝缘构成的电路，可检测这段线路是否被机车车辆占用，并且通过钢轨向机车车载设备发送行车许可命令；在高速铁路中列车自动控制系统就是基于轨道电路信息的控制系统，因此轨道电路信息读取设备应满足EN50129标准定义的安全完整性为SIL4级要求。
发明内容
本公开还提供了一种轨道电路信息读取模块，应用于轨道电路与主控设备之间，包括：输入隔离电路、第一计算通道、第二计算通道、隔离通信接口；
所述输入隔离电路，设置为将一路轨道电路模拟信号转换成两路性能相同且电气隔离的轨道电路模拟信号并向所述第一计算通道和所述第二计算通道发送；
所述第一计算通道和所述第二计算通道相互隔离；
所述隔离通信接口分别连接在所述第一计算通道和第一主控设备之间、所述第二计算通道和所述第二主控设备之间。
一种示例性的实施例中，所述输入隔离电路包括阻抗匹配电路和信号隔离电路。
一种示例性的实施例中，输入到轨道电路信息读取模块的轨道电路模拟信号首先连接阻抗匹配电路，然后经变压器或光隔离器件后分别连接第一计算通道和第二计算通道。
一种示例性的实施例中，所述信号隔离电路包括变压器。
一种示例性的实施例中，所述隔离通信接口为光电隔离器件或电磁隔离器件。
一种示例性的实施例中，所述第一计算通道包括第一信号调理电路、第一模数转换电路和第一计算芯片；
所述第二计算通道包括第二信号调理电路、第二模数转换电路和第二计算芯片。
一种示例性的实施例中，第三隔离通信接口，设置在所述第一计算芯片和所述第二计算芯片之间，设置成进行第一计算通道和第二计算通道之间的数据交互。
一种示例性的实施例中，所述轨道电路信息读取模块还包括安全与门；
所述安全与门分别与所述第一计算通道和第二计算通道连接且电气隔离；
所述安全与门，设置为控制输出所述第一计算通道的输出信号和/或控制输出所述第二计算通道的输出信号。
一种示例性的实施例中，所述安全与门包括逻辑控制电路、多谐振荡电路和脉冲宽度调制PWM电源。
一种示例性的实施例中，还包括电源转换电路，设置为将外部一组输入电源转换成多路相互隔离的电源，分别为所述第一计算通道、所述第二计算通道和所述安全与门供电。
一种示例性的实施例中，所述隔离通信接口包括第一通信子接口和第二通信子接口；
所述第一计算通道通过所述第一通信子接口与第一主控设备连接；
所述第二计算通道通过所述第二通信子接口与第二主控设备连接；
所述PWM电源设置为根据所述逻辑控制电路的输入为所述第一通信接口子电路和/或所述第二通信接口子电路供电或断电。
本公开实施例的轨道电路信息读取模块满足EN50129标准定义的安全完整性等级为SIL4级的要求：两个计算通道之间独立且隔离、内部电源与外部电源隔离、内部信号与外部模拟信号隔离、对外通信接口电路隔离且具体要求均满足EN50124标准定义的隔离要求。
附图说明
图1为本公开实施例的轨道电路信息读取模块的示意图。
图2为本公开实施例的轨道电路信息读取模块示例。
具体实施方式
下文中将结合附图对本公开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。
图1为本公开实施例的轨道电路信息读取模块的示意图，如图1所示，本实施例的轨道电路信息读取模块包括：输入隔离电路、第一计算通道、第二计算通道、隔离通信接口；
所述输入隔离电路，设置为将一路轨道电路模拟信号转换成两路性能相同且电气隔离的轨道电路模拟信号并向所述第一计算通道和所述第二计算通道发送；
所述第一计算通道和所述第二计算通道相互隔离；
所述隔离通信接口分别连接在所述第一计算通道和第一主控设备之间、所述第二计算通道和所述第二主控设备之间。
一种示例性的实施例中，所述输入隔离电路包括阻抗匹配电路和信号隔离电路。
一种示例性的实施例中，所述信号隔离电路包括变压器。
一种示例性的实施例中，所述隔离通信接口为光电隔离器件或电磁隔离器件。
一种示例性的实施例中，所述第一计算通道包括第一信号调理电路、第一模数转换电路和第一计算芯片；
所述第二计算通道包括第二信号调理电路、第二模数转换电路和第二计算芯片。
一种示例性的实施例中，第三隔离通信接口，设置在所述第一计算芯片和所述第二计算芯片之间，设置成进行第一计算通道和第二计算通道之间的数据交互。
一种示例性的实施例中，计算芯片可以为单个CPU，也可以为设置为SOC芯片、DSP+FPGA、ARM+FPGA组合的CPU计算电路。
一种示例性的实施例中，所述轨道电路信息读取模块还包括安全与门；
所述安全与门分别与所述第一计算通道和第二计算通道连接且电气隔离；
所述安全与门，设置为控制输出所述第一计算通道的输出信号和/或控制输出所述第二计算通道的输出信号。
一种示例性的实施例中，所述安全与门包括逻辑控制电路、多谐振荡电路和脉冲宽度调制PWM电源。
一种示例性的实施例中，还包括电源转换电路，设置为将外部一组输入电源转换成多路相互隔离的电源，分别为所述第一计算通道、所述第二计算通道和所述安全与门供电。
一种示例性的实施例中，所述隔离通信接口包括第一通信子接口和第二通信子接口；
所述第一计算通道通过所述第一通信子接口与第一主控设备连接；
所述第二计算通道通过所述第二通信子接口与第二主控设备连接；
所述PWM电源设置为根据所述逻辑控制电路的输入为所述第一通信接口子电路和/或所述第二通信接口子电路供电或断电。
本公开实施例的轨道电路信息读取模块满足EN50129标准定义的安全完整性等级为SIL4级的要求，整个模块采用2取2架构设计，并且两CPU通道之间独立且隔离、内部电源与外部电源隔离、内部信号与外部模拟信号隔离、对外通信接口电路隔离且具体要求均满足EN50124标准定义的隔离要求。
图2为本公开实施例的轨道电路信息读取模块示例。如图2所示，包括输入隔离电路、计算通道1、计算通道2、安全与门、通信接口、电源电路六个部分。
其中，输入隔离电路：包括阻抗匹配和信号隔离两部分，信号隔离电路主要有变压器实现，将信号由一路模拟信号生成两路性能相同且电气隔离模拟信号，分别传送给两个计算通道；
计算通道1、2：两计算通道为冗余设计，包括信号调理、模数转换、CPU电路，其中CPU电路可DSP+FPGA芯片组成，也可以有集成DSP功能ARM芯片组成；两通道电气隔离，采用事件同步机制，并2取2比较逻辑实现对外输出的正确性；
安全与门：采用故障导向安全的动态电源电路，分别由两路脉冲为前级两个反激式开关电源提供PWM驱动，仅当控制脉冲存在时有输出；两个前级反激开关电源输出共同驱动多谐振荡器，任何一路失效，多谐振荡器断电停振；多谐振荡器为功率输出级带反馈稳压型反激开关电源提供PWM驱动，最终为通信接口电路提供电源；
通信接口：由光电隔离器件和总线驱动芯片组成，可实现串行(MVB、HDLC)或者并行(MS9E)通信；
电源电路：分布在各功能电路中，由外部一组电源产生多路相互隔离的电源。
本公开实施例的轨道电路信息读取模块满足EN50129标准定义的安全完整性等级为SIL4级的要求，整个模块采用2取2架构设计，并且两CPU通道之间独立且隔离、内部电源与外部电源隔离、内部信号与外部模拟信号隔离、对外通信接口电路隔离且具体要求均满足EN50124标准定义的隔离要求。
本公开实施例的轨道电路信息读取模块接收轨道电路模拟信号，由一路模拟信号生成两路性能相同且电气隔离的模拟信号，分别传送给两个计算通道。对于每个计算通道，解调轨道电路信号中的载波频率、低频等信息，将这些信息发送给主控设备，为控车提供行车许可信息。
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。本公开不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上仅为本公开的优选实施例，当然，本公开还可有其他多种实施例，在不背离本公开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公开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公开所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种轨道电路信息读取模块，应用于轨道电路与主控设备之间，其特征在于：
输入隔离电路、第一计算通道、第二计算通道、隔离通信接口；
所述输入隔离电路，设置为将一路轨道电路模拟信号转换成两路性能相同且电气隔离的轨道电路模拟信号并向所述第一计算通道和所述第二计算通道发送；
所述第一计算通道和所述第二计算通道相互隔离；
所述隔离通信接口分别连接在所述第一计算通道和第一主控设备之间、所述第二计算通道和第二主控设备之间。
2.如权利要求1所述的轨道电路信息读取模块，其特征在于，
所述输入隔离电路包括阻抗匹配电路和信号隔离电路。
3.如权利要求2所述的轨道电路信息读取模块，其特征在于：
所述信号隔离电路包括变压器。
4.如权利要求1所述的轨道电路信息读取模块，其特征在于：
所述隔离通信接口为光电隔离器件或电磁隔离器件。
5.如权利要求1所述的轨道电路信息读取模块，其特征在于：
所述第一计算通道包括第一信号调理电路、第一模数转换电路和第一计算芯片；
所述第二计算通道包括第二信号调理电路、第二模数转换电路和第二计算芯片。
6.如权利要求5所述的轨道电路信息读取模块，其特征在于，还包括：
CPU隔离通信接口，设置在所述第一计算芯片和所述第二计算芯片之间，设置成进行第一计算通道和第二计算通道之间的数据交互。
7.如权利要求1所述的轨道电路信息读取模块，其特征在于：
所述轨道电路信息读取模块还包括安全与门；
所述安全与门分别与所述第一计算通道和第二计算通道连接且电气隔离；
所述安全与门，设置为控制输出所述第一计算通道的输出信号和/或控制输出所述第二计算通道的输出信号。
8.如权利要求7所述的轨道电路信息读取模块，其特征在于：
所述安全与门包括逻辑控制电路、多谐振荡电路和脉冲宽度调制PWM电源。
9.如权利要求7所述的轨道电路信息读取模块，其特征在于：
还包括电源转换电路，设置为将外部一组输入电源转换成多路相互隔离的电源，分别为所述第一计算通道、所述第二计算通道和所述安全与门供电。
10.如权利要求8所述的轨道电路信息读取模块，其特征在于：
所述隔离通信接口包括第一通信子接口和第二通信子接口；
所述第一计算通道通过所述第一通信子接口与第一主控设备连接；
所述第二计算通道通过所述第二通信子接口与第二主控设备连接；
所述PWM电源设置为根据所述逻辑控制电路的输入为所述第一通信子接口和/或所述第二通信子接口供电或断电。
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