适用于CTCS2-200C型列控车载设备的自主化新型测速测距板制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于CTCS2‑200C型列控车载设备的自主化新型测速测距板，包括：模拟电路部分、微处理器以及FPGA；其中：所述模拟电路部分对输入的测速传感器信号进行预处理后，发送至微处理器以及FPGA；所述FPGA对模拟电路部分的输出结果进行脉冲频率检测，将获得的频率信息发送至微处理器；所述微处理器对模拟电路部分的输出结果进行信号质量的判断；并对FPGA输出的频率信息进行数字滤波后，再进行测速测距计算。该测速测距板集成度较高，且具有较高的测量精度，可使设备运用更加稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】
适用于CTCS2-200C型列控车载设备的自主化新型测速测距板
本技术涉及轨道交通
，尤其涉及一种适用于CTCS2-200C型列控车载设备的自主化新型测速测距板。
技术介绍
列控车载设备是列车控制系统的主要组成部分之一，装备在动车组列车上，保证列车安全、高效运行。列控车载设备根据行车许可及线路信息生成速度监督曲线，当列车运行速度超出速度监督曲线允许时，输出制动保证列车安全运行。2007年，在铁路大提速的总体发展框架下，原铁道部从国外技术引进了CTCS2-200C型列控车载设备，装备于时速250km/h及以下的动车组列车。测速测距技术是保证动车组列车安全平稳运行的关键技术之一，是获取列车速度、加速度、位置、运行方向等信息的依据。实现方式有测速雷达、测速传感器、GPS、惯导系统等，测速传感器方式由于可靠性高、不受环境和地形干扰、辐射小等优点，成为列车测速测距普遍使用技术。国内的动车组列车均采用测速传感器方式实现测速测距，个别型号的动车组列车同时装备测速雷达辅助测速。测速传感器(光电型/霍尔型)安装于列车的车轴上，随着列车走行产生不同频率电脉冲信号，并传输至列控车载设备的测速测距板(或测速测距子系统)，测速测距板根据脉冲信号运算生成列控车载设备所需测速测距信息。目前CTCS2-200C型列控车载设备上使用的测速测距板由模拟电路(包括电源供电)部分和数字电路部分两部分组成。其中，电源供电部分采用分立元件，作用是将输入电压转化为板卡自身及测速传感器供电，供电电压与输入电压呈线性关系。目前的测速测距板主要存在如下缺陷：1、测速精度低，现有测速测距板测速精度为0.5km/h，随着列车走行距离的增加，将累积较大的测距误差。2、缺少空转、打滑补偿措施，列车运行过程中，如果安装测速传感器的测速轴发生空转、打滑现象，测速值会在短时内出现较大的波动，情况严重时CTCS2-200C型列控车载设备会判定测速测距系统故障，引起列车紧急制动，影响运用。3、无数字滤波过程，仅使用模拟电路滤波。当测速测距脉冲信号受到电磁干扰时，单纯使用模拟电路滤波，滤波效果不好，导致测速精度降低。4、现有测速测距板无数据记录功能，给设备维护、故障分析带来不便。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种适用于CTCS2-200C型列控车载设备的自主化新型测速测距板，集成度较高，且具有较高的测量精度，可使设备运用更加稳定可靠。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种适用于CTCS2-200C型列控车载设备的自主化新型测速测距板，包括：模拟电路部分、微处理器以及FPGA；其中：所述模拟电路部分分别与微处理器与FPGA相连，所述微处理器还与FPGA相连。由上述本技术提供的技术方案主要具有如下有益效果：1)提高CTCS2-200C型列控车载设备的测速测距精度，设备运用更加稳定可靠。2)板卡元件数量减少，集成度高，提高设备可靠性，易于维护。3)测速测距板自带实时记录功能，方便设备维护管理与故障分析。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本技术实施例提供的一种适用于CTCS2-200C型列控车载设备的自主化新型测速测距板的结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种适用于CTCS2-200C型列控车载设备的自主化新型测速测距板的整体原理图。具体实施方式下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护范围。本技术实施例提供一种适用于CTCS2-200C型列控车载设备的自主化新型测速测距板，测速测距板的结构如图1所示，其主要包括：1、模拟电路部分。所述模拟电路部分对输入的测速传感器信号(速度脉冲信号)进行预处理后，发送至微处理器以及FPGA。示例性的，模拟电路部分可以通过接收四路速度脉冲信号。模拟电路部分主要包括：滤波电路、第一与第二运算放大器、第一与第二光耦合器、电压比较器以及第一、第二与第三限幅电路；其中，滤波电路输出端与第一限幅电路输入端相连，第一限幅电路输出端与第一运算放大器输入端相连，第一运算放大器输出端分别与第二运算放大器及电压比较器的输入端相连；第二运算放大器的输出端与第一光耦合器的输入端相连，第一光耦合器的输出端与第二限幅电路的输入端相连；电压比较器的输出端与第二光耦合器的输入端相连，第二光耦合器的输出端与第三限幅电路的输入端相连；即，速度脉冲信号经过滤波、限幅后，进入第一运算放大器整形，整形后的脉冲信号分成两路。一路信号再次经过第二运算放大器，然后通过第一光耦合器进行光耦转换并经过第二限幅电路隔绝异常信号后，输入到FPGA；另一路信号经过电压比较器，再通过第二光耦合器进行光耦转换并经过第三限幅电路隔绝异常信号后，输入到微处理器。本领域技术人员可以理解，文中所涉及的“第一、第二、第三”等关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何折中实际的关系或者顺序。1)由于测速传感器的速度脉冲信号并不一定是完美的方波信号，因此使用运算放大器(ADTL082)进行脉冲整形，同时加上滤波电路，提高脉冲信号质量。2)同时考虑到测速传感器与板载电路并不是同一个地，因此速度信号输入到微处理器及FPGA时需经过光耦合器(光耦TLP2367)的转换，防止直接的输入造成数字部分电路损坏。3)速度脉冲信号也有可能不在设计的幅度范围内，幅度过低或者过高会使得测速不够精确，甚至可能造成元器件损坏，因而使用电压比较器(LM2903)对脉冲信号进行幅值等信息检测。4)使用限幅电路隔绝异常幅度的电压信号。2、FPGA所述FPGA对模拟电路部分的输出结果进行脉冲频率检测，将获得的频率信息发送至微处理器。本技术实施例中，FPGA可以在50ms周期内记录速度脉冲信号两上升沿时间，并转换为频率信息，发送给微处理器，微处理器根据FPGA发送的数据计算测速测距信息。速度脉冲信号的最高频率为10KHz，FPGA应该在规定时间内向微处理器上传脉冲信息，频率很低的情况下(实际速度很低)，在50ms周期内可能出现无法检测到上跳沿的情况，因此采用两种测频方法。在测量过程中，依据信号频率高低的不同，测量方法可以分为两种：1)选用一个频率较低的标准频率信号(40Hz)作为闸门信号，而将被测信号作为填充脉冲，在固定闸门时间内对其计数。2)当被测信号频率较低时(小于40Hz)，将被测信号被选作闸门信号，而将频率较高的标准频率信号作为填充脉冲，进行计数。计数时钟频率为25MHz。速度的检测精度为0.1Km/h。本技术实施例中，FPGA可以选用Altera的EP3C25E144I7N，该芯片属于CycloneIII系列，具有24624个逻辑单元，3045个寄存器，4组PLL，资源丰富。FPGA具有内核电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于CTCS2‑200C型列控车载设备的自主化新型测速测距板，其特征在于，包括：模拟电路部分、微处理器以及FPGA；其中：所述模拟电路部分分别与微处理器与FPGA相连，所述微处理器还与FPGA相连；所述模拟电路部分包括：滤波电路、第一与第二运算放大器、第一与第二光耦合器、电压比较器以及第一、第二与第三限幅电路；其中：滤波电路输出端与第一限幅电路输入端相连，第一限幅电路输出端与第一运算放大器输入端相连，第一运算放大器输出端分别与第二运算放大器及电压比较器的输入端相连；第二运算放大器的输出端与第一光耦合器的输入端相连，第一光耦合器的输出端与第二限幅电路的输入端相连；电压比较器的输出端与第二光耦合器的输入端相连，第二光耦合器的输出端与第三限幅电路的输入端相连。

【技术特征摘要】
1.一种适用于CTCS2-200C型列控车载设备的自主化新型测速测距板，其特征在于，包括：模拟电路部分、微处理器以及FPGA；其中：所述模拟电路部分分别与微处理器与FPGA相连，所述微处理器还与FPGA相连；所述模拟电路部分包括：滤波电路、第一与第二运算放大器、第一与第二光耦合器、电压比较器以及第一、第二与第三限幅电路；其中：滤波电路输出端与第一限幅电路输入端相连，第一限幅电路输出端与第一运算放大器输入端相连，第一运算放大器输出端分别与第二运算放大器及电压比较器的输入端相连；第二运算放大器的输出端与第一光耦合器的输入端相连，第一光耦合器的输出端与第二限幅电路的输入端相连；电压比较器的输出端与第二光耦合器的输入端相连，第二光耦合器的输出端与第三限幅电路的输入端相连。2.根据权利要求1所述的一种适用于CTCS2-200C型列控车载设备的自主化新型测速测距板，其特征在于，所述微处理器包括：计算单元、AD转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淼，吕书丽，郑理华，赵东旭，李一楠，李辉，牛勤，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院通信信号研究所，中国铁路总公司，中国铁道科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11