一種軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊技術方案

一種軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，包括：電源子板電路，用于提供電力；以及主板電路，其進一步包括輸入和輸出通道電路，其用于軌道交通車輛上的二進制數字輸入輸出點的信號的采樣和控制；以及主CPU電路，其用于讀取所述輸入通道電路的二進制數字輸入和電源診斷及所述輸出通道的狀態并轉發到軌道交通車輛網絡系統；以及接收來自軌道交通車輛網絡系統二進制數字輸出，并轉發到所述輸出通道電路。該輸入輸出模塊適于機車、動車組、地鐵和城際列車的應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種列車設備，特別地，涉及一種在列車上使用的固定輸入輸出通道數目的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊。
技術介紹
列車網絡控制系統執行對列車的控制、監測與診斷功能，是一種基于微處理器的網絡互連的分布式智能控制與診斷系統。全球的列車網絡控制系統的機車車輛大部分采用列車通信網絡TCN (Train Communication Network)總線標準。具有TCN總線的列車網絡控制系統通常由中央控制單元CCU (Central Control Unit)、具有多功能車載總線MVB(Multi-function Vehicle Bus)接口的輸入 / 輸出 1/0 (Input/Output)設備、網關、中繼 器及具有MVB接口的子系統控制器所組成。研究TCN列車網絡控制技術是軌道機車車輛領域中一個熱點?，F有技術中，TCN列車網絡控制系統采集和控制自身不具有MVB接口控制器的繼電器、開關及手柄等元器件的輸入輸出信號通常由中央控制單元CCU直接完成。這使得CCU的硬件變得非常龐大和復雜，而且靈活性不足，比較難于擴展。
技術實現思路
針對現有技術中存在的上述問題，根據本專利技術的一個方面，提出一種軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，包括電源子板電路，用于提供電力；以及主板電路，其進一步包括輸入通道電路和輸出通道電路，其用于軌道交通車輛上的二進制數字輸入輸出點的信號的采樣和控制；以及主CPU電路，其用于讀取所述輸入通道電路的二進制數字輸入和電源診斷及所述輸出通道的狀態并轉發到軌道交通車輛網絡系統；以及接收來自軌道交通車輛網絡系統二進制數字輸出，并轉發到所述輸出通道電路。進一步地，如上所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中所述電源子板電路是小型可插入的獨立電源模塊，向所述輸入通道電路和輸出通道電路直接提供電力，向所述主CPU電路間接提供電力。進一步地，如上所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中所述主CPU電路包括與其通信的MVB通信模塊，所述MVB通信模塊的地址可通過硬件輸入接口進行現場配置。進一步地，如上所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中主板電路，其進一步包括電源電路，其包括電源濾波和保護電路和次級電源轉換電路。進一步地，如上所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中所述輸入通道電路和輸出通道電路采用了電源供電分組管理和保護策略，分別包括限流和短路保護電路。進一步地，如上所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中所述主板電路包括電源診斷輸入電路和輸出診斷電路。進一步地，如上所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中所述主CPU電路包括復位電路，使得系統出現異常時，整個系統進行完全的復位，二進制輸出導向安全輸出。進一步地，如上所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中二進制數字輸入輸出點是自身不具有MVB接口控制器的元器件。進一步地，如上所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中所述主CPU電路讀取MVB接收端口的輸出數據并驅動二進制輸出硬件通道，然后讀取二進制輸入通道、高速二進制輸入通道的硬件輸入、電源供電診斷輸入和輸出通道診斷輸入，并寫入到MVB網卡相應的緩存中發送數據；其中，電源供電診斷狀態和輸出通道診斷狀態提供給接收所述輸入輸出模塊數據的設備進行診斷。進一步地，如上所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中所述主CPU 電路對所述MVB模塊的接收端口有宿端口時間監視功能，故障時導向安全；如果所述MVB模塊的接收端口在一定時間內不被更新時，則觸發宿端口時間監視錯誤，所有的二進制輸出通道輸出一直為O并有故障指示。附圖說明下面，將結合附圖對本專利技術的優選實施方式進行進一步詳細的說明，其中圖I是根據本專利技術的一個實施例的列車網絡控制系統的結構示意圖；圖2是根據本專利技術的一個實施例的輸入輸出模塊的結構示意圖；以及圖3是根據本專利技術的一個實施例的輸入輸出模塊工作流程示意圖。具體實施例方式圖I是根據本專利技術的一個實施例的列車網絡控制系統的結構示意圖。如圖I所示，列車網絡控制系統100包括通過MVB總線相互通信的中央控制單元(XU101、A -機顯示器102、子系統控制器103以及輸入輸出模塊104。列車網絡控制系統可以包括多個子系統控制器103。各個子系統控制器103也通過MVB總線連接，可以相互傳輸數據。中央控制單元(XU101與輸入輸出模塊104通過MVB接口進行數據交換。輸入輸出模塊104采集例如開關的狀態、手柄編碼信息等數據傳輸給中央控制單元CCUlOl以用于整車的控制。中央控制單元(XU101的處理的結果也可以通過MVB總線傳輸到輸入輸出模塊104，通過控制輸入輸出模塊104的二進制輸出通道而驅動外部的元器件工作，例如繼電器閉合，或點亮某個指示燈。本專利技術的輸入輸出模塊是一個具有MVB接口，固定輸入和輸出通道數的智能I/O設備，設備外型尺寸較小，結構緊湊。該輸入輸出模塊有2個DC24V的電源輸出，2X 16個/組輸入通道，8個輸出通道和2 X 10位/組的高速輸入通道。該輸入輸出模塊的標稱輸入供電電壓是DC110V，所有輸入和輸出通道的工作電壓采用模塊自身轉換的DC24V。模塊對輸入和輸出通道的DC24V供電進行分組管理，具有限流和過流保護能力。圖2是根據本專利技術的一個實施例的輸入輸出模塊的系統結構示意圖。如圖所示，輸入輸出模塊200主要分為兩部分電源子板電路和主板電路。根據本專利技術的一個實施例，電源子板電路是小型可插入的獨立電源模塊，對應于圖I中的DC/DC變換模塊201。該獨立電源模塊與主CPU電路相連，將DCllOV輸入轉換為DC24V輸出，并具有100W的額定功率。主板電路包括主CPU電路(包括MVB通信模塊)、輸入通道電路、輸出通道電路和電源電路。輸入通道電路和輸出通道電路用于軌道交通車輛上的二進制數字輸入輸出點的信號的采樣和控制。主CPU電路讀取輸入通道電路的二進制數字輸入和電源診斷及所述輸出通道的狀態并轉發到軌道交通車輛網絡系統；接收來自軌道交通車輛網絡系統二進制數字輸出，并轉發到輸出通道電路。具體而言，主CPU電路可以包括微控制單元MCU (Micro ControllerUnit) 202。MCU202采用的是16位單片機，具有16MHz時鐘，通過擴展PC104總線接口。主CPU電路包括MVB通信模塊，如MVB網卡203。MCU202通過擴展PC104總線實現與MVB通信模塊及輸入輸出通道電路的連接。·MCU202通過16位的PC104總線寫或讀MVB網卡203上相關的寄存器實現數據的發送或接收。CPU讀取輸入通道電路的相應的輸入緩存204和205獲得二進制輸入的數據和高速二進制輸入數據，再通過MVB網卡203發送到網絡上。在輸出通道電路中，利用MVB網卡203從MVB總線接收的二進制輸出數據被MCU202寫到二進制輸出的鎖存器206，然后鎖存器206的輸出通過驅動電路207在相應的通道上輸出24V電壓，驅動外部的設備。主CPU電路的輸入通道電路包括由二進制輸入緩存204和二進制輸入采樣電路209組成的二進制輸入通道和由高速二進制輸入緩存205和高速二進制輸入采樣電路208組成的高速二進制輸入通道。二進制輸入通道實現了 DC24V轉換為CPU本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，包括：電源子板電路，用于提供電力；以及主板電路，其進一步包括輸入通道電路和輸出通道電路，其用于軌道交通車輛上的二進制數字輸入輸出點的信號的采樣和控制；以及主CPU電路，其用于讀取所述輸入通道電路的二進制數字輸入和電源診斷及所述輸出通道的狀態并轉發到軌道交通車輛網絡系統；以及接收來自軌道交通車輛網絡系統二進制數字輸出，并轉發到所述輸出通道電路。

【技術特征摘要】
1.一種軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，包括 電源子板電路，用于提供電力；以及 主板電路，其進一步包括 輸入通道電路和輸出通道電路，其用于軌道交通車輛上的二進制數字輸入輸出點的信號的采樣和控制；以及 主CPU電路，其用于讀取所述輸入通道電路的二進制數字輸入和電源診斷及所述輸出通道的狀態并轉發到軌道交通車輛網絡系統；以及接收來自軌道交通車輛網絡系統二進制數字輸出，并轉發到所述輸出通道電路。2.根據權利要求I所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中所述電源子板電路是小型可插入的獨立電源模塊，向所述輸入通道電路和輸出通道電路直接提供電力，向所述主CPU電路間接提供電力。3.根據權利要求I所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中所述主CPU電路包括MVB通信模塊，所述MVB通信模塊的地址可通過硬件輸入接口進行現場配置。4.根據權利要求I所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中主板電路其進一步包括電源電路，其包括電源濾波和保護電路和次級電源轉換電路。5.根據權利要求I所述的軌道交通車輛網絡系統的輸入輸出模塊，其中所述輸入通道電路和輸出通道電路采用了電源供電分組管理和保護策略，分別包括限流和短路保護...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張順廣，趙衛紅，王立文，王剛，
申請(專利權)人：中國鐵道科學研究院機車車輛研究所，北京縱橫機電技術開發公司，
類型：發明
國別省市：