WO2017036307A1 - 一种列车运行监控系统 - Google Patents

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申竹林
吴洪波
刘公卿
王业流
王强
张舒晋
张家欢
范旭
杨念丰
肖立志
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湖南中车时代通信信号有限公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains

Definitions

  • the invention relates to a train operation monitoring system, and more particularly to a train operation monitoring system which adopts an integrated design of peripheral equipment integration.
  • the train operation monitoring system such as the LKJ2000 train operation monitoring system, which is currently used in large quantities in domestic locomotives, is the core component of train operation safety protection.
  • LKJ2000 train operation monitoring system adapts to the interface of all kinds of trains.
  • peripheral boxes including digital-to-analog conversion box, flat-adjusting box and function expansion box are added.
  • FIG. 1 is an exemplary configuration diagram of a train operation monitoring system of the LKJ2000 type.
  • various devices are connected around the monitoring host, such as an I-end and II-end screen display, a GPS receiving host, a present/complement switching device, an accident status recorder, an LKJ function expansion box, etc.
  • the monitoring host is also Various interfaces for receiving signals from a variety of sources, including ground information inputs, one or more pressure sensors (eg, pressure sensors for brake cylinders, train tubes, equalization cylinders, equalization cylinders II)
  • One or more speed sensors connected directly or indirectly eg, speed sensor I and speed sensor II connected via a digital to analog converter box
  • other suitable ATPs e.g, a triphosphate, etc.
  • the I-end and II-end screen displays are respectively equipped with corresponding voice boxes A and B, and the I-end and II-end screen displays are also connected or equipped with a dedicated IC card.
  • the GPS receiving host has a GPS antenna for receiving GPS signals.
  • The/reset switching device receives the input signal from the shunting light display interface box, the locomotive signal host, and the locomotive power supply and the working condition, and sends the received signal to the monitoring host, and receives the relevant command signal from the monitoring host, and outputs an output signal. For example, the traction, braking, etc. are released.
  • the Incident Status Recorder records the status of the incident and, with the associated dump, dumps the logged data into the dump.
  • the dump can also be connected to the monitoring host for the monitoring host to directly read and/or store data.
  • the LKJ function expansion box provides a certain degree of functional expansion for the monitoring host.
  • the LKJ function expansion box can accept inputs from the I, II terminal whistle converters, as well as any other suitable extended input.
  • the monitoring host can also be connected to an I and II end double needle speedometer for displaying real time speed, and the I and II end double needle speedometers can also be connected to the digital to analog conversion box.
  • a plurality of peripheral boxes are connected to the periphery of the monitoring host, and as the functions are continuously expanded, the number of connected devices may be more, causing the devices to be dispersed and occupying more space, and the fault finding is not Convenience and other issues.
  • the invention provides an expansion unit used in a train operation monitoring system, and the train operation monitoring system may further include a host unit, wherein the expansion unit may include: a shunting interface insert for collecting a flat signal;
  • the input plug-in is used for collecting signals such as whistle;
  • the digital-to-analog conversion plug-in is configured to collect the speed signal sent by the speed sensor, calculate the speed according to the speed related information sent by the host unit, and output the signal to drive the double needle meter to display the real speed, Speed limit; satellite positioning plug-in for collecting satellite positioning information, and transmitting the collected information to the host unit;
  • WLAN plug-in for implementing wireless data reloading, and replacing host basic data; level conversion plug-in, Converting one or more locomotive condition signals into contact signals for acquisition by the host unit; an Ethernet switch for providing an Ethernet communication connection for large data volume transmission; and a power plug-in for converting external power sources A power source suitable for use with other plug-ins inside the expansion unit.
  • the present invention also provides a train operation monitoring system that can include a host unit and an expansion unit as described above.
  • the host unit and the extension unit are communicable via a FlexRay bus.
  • the train operation control system may further include a human-machine interaction unit, and the extension unit may communicate with the human-machine interaction unit through a FlexRay bus, so that the work of each plug-in of the extension unit can be determined by the human-machine interaction unit. situation.
  • FIG. 1 is an exemplary configuration diagram of a current LKJ2000 train operation monitoring system.
  • FIG. 2 is an illustration of an example design of a train operation monitoring system in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the present invention proposes to add an expansion unit based on a new generation of LKJ, an integrated shunting junction box, a function expansion box, a digital to analog conversion box, and BDS/GPS, WLAN, GSM-R, etc.
  • Wireless communication function to improve system expansion capabilities.
  • the new generation train operation monitoring system includes a host unit and an expansion unit, wherein the host unit can have the same structure and function as the host unit shown in FIG. 1, and the extension unit passes through the FlexRay bus and the host unit.
  • the human-computer interaction unit DMI connection communication in the driver room of the I and II terminals.
  • FlexRay was originally used primarily in automotive communication protocols, but has never been used in train control systems.
  • the invention applies the FlexRay bus to a new generation train control system, thereby utilizing its faster data rate, more flexible data communication, more comprehensive topology selection and fault tolerance calculation to provide the speed and reliability required for train operation control. Sex.
  • the expansion unit may include the following plugins:
  • a shunting interface plug-in for collecting flat-tuned signals and transmitting them to the host unit in real time via the FlexRay bus;
  • a digital input plug-in for collecting signals such as whistle and transmitting it to the host unit in real time via the FlexRay bus;
  • the digital-to-analog conversion plug-in is used for collecting the speed signal sent by the speed sensor, calculating the speed according to the speed related information such as the wheel diameter and the pulse number sent by the host unit through the FlexRay, and the output signal driving the double needle meter to display the real speed and the speed limit;
  • a satellite positioning plug-in for collecting satellite positioning, time and other information, and transmitting to the host unit via a communication plug-in for timing, positioning, auxiliary speed measurement, etc.
  • WLAN plug-in for wireless reloading and replacement of host basic data via WLAN
  • Level conversion plug-in for converting one or more locomotive working condition signals into contact signals for acquisition by the host unit
  • Ethernet switch for connecting each device through Ethernet communication for large data transmission.
  • an Ethernet switch can connect to the host unit through an Ethernet interface, a communication plug-in inside the expansion unit, a WLAN plug-in, and a judicial recorder, and external Handheld devices, LAIS car hosts, etc.;
  • Power plug-in for converting DC 110V power to DC 5V, 24V power supply for each plug-in, while supplying DC 15V power to the speed sensor and DC 12V power to the locomotive controller;
  • the expansion unit integrates the peripheral expansion box of the LKJ2000 train operation monitoring system, realizes the external interface conversion function of the new generation LKJ train operation monitoring system, and expands more reserved space.
  • the integrated function modules are connected in series by using the redundant FlexRay bus to interact with the host unit and the DMI in real time.
  • the DMI can be used to intuitively determine the working status of the expansion unit plug-in.
  • the working status of each module can be indicated according to the indicator of each plug-in panel.
  • the expansion unit adopts a slot design, and each plug-in can be easily inserted into each slot provided in the expansion unit cabinet and connected to the main board through a connector.

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Abstract

一种列车运行监控系统中使用的扩展单元，包括：调车接口插件，用于采集平调信号；数字量输入插件，用于采集鸣笛等信号；数模转换插件，用于采集速度传感器发送的速度信号且计算速度，以及输出信号驱动双针表显示实速、限速；卫星定位插件，用于采集卫星定位信息等；WLAN插件，用于实现无线数据换装等；电平转换插件，用于将一路或多路机车工况信号转换为触点信号供所述主机单元采集；以太网交换机，用于提供以太网通信连接用于大数据量传输；以及电源插件，用于将外部电源转换为适合所述扩展单元内部的其它插件使用的电源。通过扩展单元将LKJ2000型列车运行监控系统外围扩展盒体集成化，使得列车运行监控系统具有小型化, 存在方便扩展等优点。

Description

一种列车运行监控系统 技术领域
本发明涉及列车运行监控系统，更具体地，涉及采用外围设备集成一体化设计的列车运行监控系统。
背景技术
在列车上，诸如目前国内机车大量生产使用的LKJ2000型列车运行监控系统之类的列车运行监控系统是列车运行安全防护的核心部件。LKJ2000型列车运行监控系统为适应列车各方设备接口，在产品应用发展过程中，不断增加了包括数模转换盒、平调盒、功能扩展盒等外围盒体。
图1是LKJ2000型列车运行监控系统的示例配置图。如图1中所示，监控主机周围连接着各种装置，诸如I端和II端屏幕显示器、GPS接收主机、本/补切换装置、事故状态记录器、LKJ功能扩展盒等，并且监控主机还具备各种接口用于从各种信号源接收信号，信号源包括地面信息输入、一个或多个压力传感器(例如包括针对制动缸、列车管、均衡风缸、均衡风缸II的压力传感器)、直接或间接连接的一个或多个速度传感器(例如，速度传感器I和经由数模转换盒连接的速度传感器II)、以及其他适当的ATP。其中，I端和II端屏幕显示器分别配备有相应的语音箱A和B，并且I端和II端屏幕显示器还连接或配备有专用IC卡。GPS接收主机具有GPS天线，用于接收GPS信号。本/补切换装置接收来自调车灯显接口盒、机车信号主机、以及机车电源和工况输入信号，并将接收的信号发送给监控主机，同时从监控主机接收相关指令信号，并发出输出信号，例如解除牵引力、制动等。事故状态记录器可记录事故状态，并且在具备相关联的转储器的情况下，可将记录的数据转储到转储器中。转储器也可与监控主机连接，供监控主机直接读取和/或存储数据。LKJ功能扩展盒为监控主机提供了一定程度的功能扩展。例如，LKJ功能扩展盒可接收来自I、II端鸣笛转换器的输入，以及其它任何适当的扩展输入。可选地，监控主机还可连接到用于显示实时速度的I、II端双针速度表，该I、II端双针速度表也可连接到数模转换盒。从图1显示的LKJ2000结构可见，监控主机外围连接了多个外围盒体，且随着功能的不断扩展，连接的设备数目可能会更多，造成各设备分散且占用较多空间、故障查找不方便等问题。
发明内容
提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
本发明提供了一种列车运行监控系统中使用的扩展单元，所述列车运行监控系统还可包括主机单元，其中所述扩展单元可包括：调车接口插件，用于采集平调信号；数字量输入插件，用于采集鸣笛等信号；数模转换插件，用于采集速度传感器发送的速度信号，根据所述主机单元发送的速度相关信息计算速度，以及输出信号驱动双针表显示实速、限速；卫星定位插件，用于采集卫星定位信息，以及将所采集的信息发送给所述主机单元；WLAN插件，用于实现无线数据换装，以及更换主机基础数据；电平转换插件，用于将一路或多路机车工况信号转换为触点信号供所述主机单元采集；以太网交换机，用于提供以太网通信连接用于大数据量传输；以及电源插件，用于将外部电源转换为适合所述扩展单元内部的其它插件使用的电源。
本发明还提供了一种列车运行监控系统，其可包括主机单元以及如上所述的扩展单元。所述主机单元与所述扩展单元可通过FlexRay总线通信。所述列车运行控制系统还可包括人机交互单元，所述扩展单元可通过FlexRay总线与所述人机交互单元通信，使得可通过所述人机交互单元判断所述扩展单元的各插件的工作状况。
通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。
附图说明
为了能详细地理解本发明的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本发明的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。
图1是目前LKJ2000型列车运行监控系统的示例配置图。
图2是根据本发明的一个实施例的列车运行监控系统的示例设计图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明，本发明的特点将在以下的具体描述中得到进一步的显现。
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提出了在新一代LKJ基础上增加扩展单元，集成调车接线盒、功能扩展盒、数模转换盒以及BDS/GPS、WLAN、GSM-R等无线通信功能，提高系统扩展能力。
图2是根据本发明的一个实施例的列车运行监控系统的示例设计图。如图2所示，新一代列车运行监控系统包括主机单元和扩展单元，其中主机单元可以是与图1所示的主机单元具备相同的结构和功能，而扩展单元则通过FlexRay总线与主机单元、I、II端司机室内的人机交互单元DMI连接通信。FlexRay原先主要被应用于汽车内部的网络通讯协议，但从未被应用于列车控制系统。本发明将FlexRay总线应用于新一代列车控制系统中，从而利用其更快的数据速率、更灵活的数据通信、更全面的拓扑选择和容错运算等特点来提供列车运行控制所需的速度和可靠性。
作为示例而非限制，扩展单元内部可包括如下插件：
调车接口插件，用于采集平调信号，以及通过FlexRay总线实时发送给主机单元；
数字量输入插件，用于采集鸣笛等信号，以及通过FlexRay总线实时发送给主机单元；
数模转换插件，用于采集速度传感器发送的速度信号，根据主机单元通过FlexRay发送的轮径、脉冲数等速度相关信息计算速度，以及输出信号驱动双针表显示实速、限速；
卫星定位插件，用于采集卫星定位、时间等信息，以及经由通信插件发送给主机单元用于校时、定位、辅助测速等；
WLAN插件，用于实现无线换装，以及通过WLAN更换主机基础数据；
电平转换插件，用于将一路或多路机车工况信号转换为触点信号供主机单元采集；
以太网交换机，用于通过以太网通信连接各设备进行较大数据的传输，例如，以太网交换机可通过以太网接口连接主机单元、扩展单元内部的通信插件、WLAN插件以及司法记录器、以及外部的手持设备、LAIS车载主机等；
电源插件，用于将DC 110V电源转换为DC 5V、24V电源给各插件供电使用，同时给速度传感器供DC 15V电源，给机车控制器供DC 12V电源；以及
预留的以太网、CAN、RS232、RS485等通信接口以及预留的部分插槽，供扩展使用。
本发明与现有技术的关键不同处在于扩展单元集成了LKJ2000型列车运行监控系统外围扩展盒体，实现新一代LKJ列车运行监控系统对外接口转换功能，扩展更多预留空间。同时利用冗余的FlexRay总线将各集成功能模块串接起来，与主机单元和DMI实时交互数据。
作为一个示例，可以通过DMI来直观判断扩展单元插件工作状况，同时也可以根据各插件面板指示灯指示各模块工作情况。作为一个示例，扩展单元采用插槽式设计，各插件可容易地插入设置在扩展单元机柜中的各个插槽中，并通过连接器连接到主板。通过将原先独立的各个扩展盒体以插件形式集成在一个扩展单元内，显著加强了空间利用率，降低了现场布线的复杂度，减少了故障点，便于现场使用和管理，同时还增加了更多的通信接口预留，方便扩展。
以上所已经描述的内容包括所要求保护主题的各方面的示例。当然，出于描绘所要求保护主题的目的而描述每一个可以想到的组件或方法的组合是不可能的，但本领域内的普通技术人员应该认识到，所要求保护主题的许多进一步的组合和排列都是可能的。从而，所公开的主题旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的变更、修改和变化。

Claims (10)

  1. 一种列车运行监控系统中使用的扩展单元，所述列车运行监控系统还包括主机单元，其特征在于，所述扩展单元包括：
    调车接口插件，用于采集平调信号；
    数字量输入插件，用于采集鸣笛等信号；
    数模转换插件，用于采集速度传感器发送的速度信号，根据所述主机单元发送的速度相关信息计算速度，以及输出信号驱动双针表显示实速、限速；
    卫星定位插件，用于采集卫星定位信息，以及将所采集的信息发送给所述主机单元；
    WLAN插件，用于实现无线数据换装，以及更换主机基础数据；
    电平转换插件，用于将一路或多路机车工况信号转换为触点信号供所述主机单元采集；
    以太网交换机，用于提供以太网通信连接用于大数据量传输；以及
    电源插件，用于将外部电源转换为适合所述扩展单元内部的其它插件使用的电源。
  2. 如权利要求1所述的扩展单元，其特征在于，所述扩展单元还包括预留的通信接口，所述通信接口包括以下接口中的至少一个：以太网、CAN、RS232以及RS485。
  3. 如权利要求1所述的扩展单元，其特征在于，所述扩展单元还包括供扩展使用的预留插槽。
  4. 如权利要求1所述的扩展单元，其特征在于，所述扩展单元通过FlexRay总线与所述主机单元通信。
  5. 如权利要求1所述的扩展单元，其特征在于，所述列车运行监控系统还包括人机交互单元，所述扩展单元通过FlexRay总线与所述人机交互单元通信，使得可通过所述人机交互单元判断所述扩展单元的各插件的工作状况。
  6. 如权利要求1所述的扩展单元，其特征在于，所述扩展单元内的各个插件通过插入设置在所述扩展单元的机柜中的各个插槽的方式安装到所述扩展单元中。
  7. 如权利要求1所述的扩展单元，其特征在于，所述扩展单元包括插件面板指示灯，用于指示各模块的工作情况。
  8. 一种列车运行监控系统，其特征在于，包括：
    主机单元；以及
    如权利要求1所述的扩展单元。
  9. 如权利要求8所述的列车运行控制系统，其特征在于，所述主机单元与所述扩展单元通过FlexRay总线通信。
  10. 如权利要求8所述的列车运行控制系统，其特征在于，还包括人机交互单元，所述扩展单元通过FlexRay总线与所述人机交互单元通信，使得可通过所述人机交互单元判断所述扩展单元的各插件的工作状况。
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