一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于LTE‑R网络的铁路施工防护设备。该设备包括由按键*8、报警按键、带灯电源开关组成的按键单元，包括电源单元、主控单元、LTE‑R网络传输单元、显示单元和由GPS天线、USB口、维护接口、扬声器、LTE天线组成的接口单元；主控单元分别与接口单元的GPS天线、USB口、维护接口、扬声器连接；主控单元分别与电源单元、LTE‑R网络传输单元、显示单元连接；主控单元分别与按键单元的按键*8、报警按键、带灯电源开关连接；LTE‑R网络传输单元与接口单元的LTE天线连接。该设备实现了基于LTE‑R通信的列车防护报警功能，提升了铁路安全，防止运行列车与作业人员相撞等事故发生。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备
本专利技术涉及通信技术，特别涉及一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备。
技术介绍
列车防护报警是中国铁路重要的专有业务之一，在保障列车安全运行方面发挥着不可替代的作用，并在中国铁路运营中得到实施验证。近年来，朔黄铁路快速发展，已完成全线路LTE-R专网覆盖建设，机车LTE-R改造正在开展中，后续所有机车都将配置基于LTE-R技术的CIR-L机车台。但朔黄铁路缺少一种高效的列车防护报警系统，用于加强列车运行防护，保障列车安全平稳运行，提高线巡道人员和线路施工人员的作业安全，避免列车与作业人员相撞事故发生。
技术实现思路
鉴于现有技术状况，本专利技术提供一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备，通过本设备，铁路施工人员可以接收到列车发出的接近预警信息，提示作业人员列车接近进行避让。也能向邻近列车发送线路防护报警信息，提示列车司机前方线路故障，注意行车安全。本专利技术是通过这样的技术方案实现的：一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备，其特征在于，包括由按键*8、报警按键、带灯电源开关组成的按键单元，包括电源单元、主控单元、LTE-R网络传输单元、显示单元和由GPS天线、USB口、维护接口、扬声器、LTE天线组成的接口单元；所述的主控单元分别与接口单元的GPS天线、USB口、维护接口、扬声器连接；主控单元分别与电源单元、LTE-R网络传输单元、显示单元连接；主控单元分别与按键单元的按键*8、报警按键、带灯电源开关连接；LTE-R网络传输单元与接口单元的LTE天线连接。本专利技术所述的主控单元包括型号为LPC4357的MCU芯片、型号为NEO-M8N的GPS芯片、型号为DP838481VV的以太网芯片、型号为TLV320AIC3106的code芯片、型号为SSM3302的功放芯片、型号为MX66L51235F的第一存储芯片和第二存储芯片、型号为LM22670的第一开关电源芯片和第二开关电源芯片、型号为L78M05的LDO电源芯片、型号为TPS55340PWP的升压芯片、防反向电压电路、复位电路、按键接口电路、报警按键接口电路和接口转换电路；其中MCU芯片通过UART2端口与GPS芯片双向连接，通过RMII端口与以太网芯片双向连接，分别通过USB0端口和UART3端口与接口转换电路双向连接，分别通过I/O端口与按键接口电路、报警按键接口电路连接，分别通过12C端口和12S端口与code芯片连接，通过SSP端口与第一存储芯片双向连接，通过SPIFI端口与第二存储芯片双向连接，通过LCD端口连接LCD液晶屏数据接口；所述的MCU芯片连接复位电路，所述的防反向电压电路的输出端与第一开关电源芯片的输出端连接后分别连接第二开关电源芯片、LDO电源芯片和升压芯片的输入端，第二开关电源芯片、LDO电源芯片和升压芯片的输出端分别输出3.3V、5V、12V电压，其中12V电压接LCD液晶屏背光接口；所述的以太网芯片双向连接LTE-R网络传输单元，所述的code芯片连接功放芯片，功放芯片连接扬声器接口。本专利技术所述的MCU芯片的198引脚通过电感L13接3.3V电压，24引脚、25引脚、135引脚、188引脚、195引脚、82引脚、33引脚、6引脚、52引脚、57引脚、102引脚、110引脚、155引脚、160引脚、202引脚连接后接3.3V电压，同时198引脚、24引脚、25引脚、184引脚、135引脚、188引脚分别通过电容C31、电容C32、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36连接后接地；195引脚、82引脚、33引脚、6引脚、52引脚、57引脚、102引脚、110引脚、155引脚、160引脚、202引脚分别通过电容C46、电容C45、电容C44、电容C43、电容C42、电容C41、电容C40、电容C39、电容C38、电容C37连接后接地；27引脚、31引脚、5引脚、56引脚、109引脚、157引脚、196引脚连接后接地，32引脚通过电阻R56接地。本专利技术所述的LCD液晶屏背光接口通过7芯插座XS9连接LCD液晶屏，7芯插座XS9的0引脚接地，3引脚、4引脚连接后接地，1引脚、2引脚连接后接12V电压，同时又分别通过电容C157、电容C158接地，5引脚连接MCU芯片的50引脚，6引脚通过电阻R64连接MCU芯片的61引脚。本专利技术所述的LCD液晶屏数据接口通过33芯插座XS8连接LCD液晶屏，33芯插座XS10的0引脚、1引脚连接后接地，5引脚、6引脚连接后接地，19引脚、20引脚连接后接地，12引脚、26引脚、33引脚分别接地，28、29引脚连接后接3.3V电压，30引脚连接MCU芯片的22引脚，31引脚连接MCU芯片的23引脚，2引脚连接MCU芯片的21引脚，3引脚连接MCU芯片的194引脚，4引脚连接MCU芯片的15引脚，7引脚连接MCU芯片的12引脚，8引脚连接MCU芯片的45引脚，9引脚连接MCU芯片的43引脚，10引脚连接MCU芯片的40引脚，11引脚连接MCU芯片的39引脚，13引脚连接MCU芯片的51引脚，14引脚连接MCU芯片的43引脚，15引脚连接MCU芯片的37引脚，16引脚连接MCU芯片的1引脚，17引脚连接MCU芯片的181引脚，18引脚连接MCU芯片的180引脚，21引脚连接MCU芯片的3引脚，22引脚连接MCU芯片的178引脚，23引脚连接MCU芯片的177引脚，24引脚连接MCU芯片的175引脚，25引脚连接MCU的164引脚，27引脚连接MCU芯片的17引脚。本专利技术所述的按键接口电路采用2*4行列扫描按键，8个操作按键键盘通过插座XS11接入控制板，插座XS24为预留接口，插座XS11的2脚、1脚、3脚、5脚、7脚、9脚分别连接插座XS24的6脚、5脚、4脚、3脚、2脚、1脚，同时分别通过TVS管TVS17、TVS管TVS16、TVS管TVS15、TVS管TVS14、TVS管TVS13、TVS管TVS12接地，然后又分别通过电阻R89、电阻R86、电阻R85、电阻R83、电阻R80、电阻R77与MCU芯片的147脚、120脚、124脚、123脚、122脚、120脚连接，插座XS11的10脚通过电阻R178接3.3V电压，同时通过电阻R179连接MCU芯片的199脚，然后又通过TVS管TVS9接地，插座XS11的4脚、XS24的7脚分别接地。本专利技术所述的报警按键接口电路采用带铅封和指示灯的报警按键，按键通过插座SX12接入控制板，插座XS12的1脚接5V电压，2脚通过TVS管TVS18接地；同时通过电阻R84连接三极管VT4的集电极，三极管VT4的基极连接MCU芯片的88引脚，同时通过电阻R88接地，发射极通过电阻R88与基极连接，同时发射极接地，插座XS12的3脚通过反向二极管VD23和电阻R87连接MCU芯片的86引脚，同时通过电阻R90接3.3V电压，插座XS12的3脚又通过TVS管TVS19接地，插座XS12的4脚接地。本专利技术所述的GPS芯片N14的3脚通过电阻R48接MCU芯片的118脚，4脚通过电阻R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备，其特征在于，包括由按键*8、报警按键、带灯电源开关组成的按键单元，包括电源单元、主控单元、LTE-R网络传输单元、显示单元和由GPS天线、USB口、维护接口、扬声器、LTE天线组成的接口单元；所述的主控单元分别与接口单元的GPS天线、USB口、维护接口、扬声器连接；主控单元分别与电源单元、LTE-R网络传输单元、显示单元连接；主控单元分别与按键单元的按键*8、报警按键、带灯电源开关连接；LTE-R网络传输单元与接口单元的LTE天线连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备，其特征在于，包括由按键*8、报警按键、带灯电源开关组成的按键单元，包括电源单元、主控单元、LTE-R网络传输单元、显示单元和由GPS天线、USB口、维护接口、扬声器、LTE天线组成的接口单元；所述的主控单元分别与接口单元的GPS天线、USB口、维护接口、扬声器连接；主控单元分别与电源单元、LTE-R网络传输单元、显示单元连接；主控单元分别与按键单元的按键*8、报警按键、带灯电源开关连接；LTE-R网络传输单元与接口单元的LTE天线连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备，其特征在于，所述的主控单元包括型号为LPC4357的MCU芯片、型号为NEO-M8N的GPS芯片、型号为DP838481VV的以太网芯片、型号为TLV320AIC3106的code芯片、型号为SSM3302的功放芯片、型号为MX66L51235F的第一存储芯片和第二存储芯片、型号为LM22670的第一开关电源芯片和第二开关电源芯片、型号为L78M05的LDO电源芯片、型号为TPS55340PWP的升压芯片、防反向电压电路、复位电路、按键接口电路、报警按键接口电路和接口转换电路；其中MCU芯片通过UART2端口与GPS芯片双向连接，通过RMII端口与以太网芯片双向连接，分别通过USB0端口和UART3端口与接口转换电路双向连接，分别通过I/O端口与按键接口电路、报警按键接口电路连接，分别通过12C端口和12S端口与code芯片连接，通过SSP端口与第一存储芯片双向连接，通过SPIFI端口与第二存储芯片双向连接，通过LCD端口连接LCD液晶屏数据接口；所述的MCU芯片连接复位电路，所述的防反向电压电路的输出端与第一开关电源芯片的输出端连接后分别连接第二开关电源芯片、LDO电源芯片和升压芯片的输入端，第二开关电源芯片、LDO电源芯片和升压芯片的输出端分别输出3.3V、5V、12V电压，其中12V电压接LCD液晶屏背光接口；所述的以太网芯片双向连接LTE-R网络传输单元，所述的code芯片连接功放芯片，功放芯片连接扬声器接口。


3.根据权利要求2所述的一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备，其特征在于，所述的MCU芯片的198引脚通过电感L13接3.3V电压，24引脚、25引脚、135引脚、188引脚、195引脚、82引脚、33引脚、6引脚、52引脚、57引脚、102引脚、110引脚、155引脚、160引脚、202引脚连接后接3.3V电压，同时198引脚、24引脚、25引脚、184引脚、135引脚、188引脚分别通过电容C31、电容C32、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36连接后接地；195引脚、82引脚、33引脚、6引脚、52引脚、57引脚、102引脚、110引脚、155引脚、160引脚、202引脚分别通过电容C46、电容C45、电容C44、电容C43、电容C42、电容C41、电容C40、电容C39、电容C38、电容C37连接后接地；27引脚、31引脚、5引脚、56引脚、109引脚、157引脚、196引脚连接后接地，32引脚通过电阻R56接地。


4.根据权利要求2所述的一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备，其特征在于，所述的LCD液晶屏背光接口通过7芯插座XS9连接LCD液晶屏，7芯插座XS9的0引脚接地，3引脚、4引脚连接后接地，1引脚、2引脚连接后接12V电压，同时又分别通过电容C157、电容C158接地，5引脚连接MCU芯片的50引脚，6引脚通过电阻R64连接MCU芯片的61引脚；
所述的LCD液晶屏数据接口通过33芯插座XS8连接LCD液晶屏，33芯插座XS10的0引脚、1引脚连接后接地，5引脚、6引脚连接后接地，19引脚、20引脚连接后接地，12引脚、26引脚、33引脚分别接地，28、29引脚连接后接3.3V电压，30引脚连接MCU芯片的22引脚，31引脚连接MCU芯片的23引脚，2引脚连接MCU芯片的21引脚，3引脚连接MCU芯片的194引脚，4引脚连接MCU芯片的15引脚，7引脚连接MCU芯片的12引脚，8引脚连接MCU芯片的45引脚，9引脚连接MCU芯片的43引脚，10引脚连接MCU芯片的40引脚，11引脚连接MCU芯片的39引脚，13引脚连接MCU芯片的51引脚，14引脚连接MCU芯片的43引脚，15引脚连接MCU芯片的37引脚，16引脚连接MCU芯片的1引脚，17引脚连接MCU芯片的181引脚，18引脚连接MCU芯片的180引脚，21引脚连接MCU芯片的3引脚，22引脚连接MCU芯片的178引脚，23引脚连接MCU芯片的177引脚，24引脚连接MCU芯片的175引脚，25引脚连接MCU的164引脚，27引脚连接MCU芯片的17引脚。


5.根据权利要求2所述的一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备，其特征在于，所述的按键接口电路采用2*4行列扫描按键，8个操作按键键盘通过插座XS11接入控制板，插座XS24为预留接口，插座XS11的2脚、1脚、3脚、5脚、7脚、9脚分别连接插座XS24的6脚、5脚、4脚、3脚、2脚、1脚，同时分别通过TVS管TVS17、TVS管TVS16、TVS管TVS15、TVS管TVS14、TVS管TVS13、TVS管TVS12接地，然后又分别通过电阻R89、电阻R86、电阻R85、电阻R83、电阻R80、电阻R77与MCU芯片的147脚、120脚、124脚、123脚、122脚、120脚连接，插座XS11的10脚通过电阻R178接3.3V电压，同时通过电阻R179连接MCU芯片的199脚，然后又通过TVS管TVS9接地，插座XS11的4脚、XS24的7脚分别接地；
所述的报警按键接口电路采用带铅封和指示灯的报警按键，按键通过插座SX12接入控制板，插座XS12的1脚接5V电压，2脚通过TVS管TVS18接地；同时通过电阻R84连接三极管VT4的集电极，三极管VT4的基极连接MCU芯片的88引脚，同时通过电阻R88接地，发射极通过电阻R88与基极连接，同时发射极接地，插座XS12的3脚通过反向二极管VD23和电阻R87连接MCU芯片的86引脚，同时通过电阻R90接3.3V电压，插座XS12的3脚又通过TVS管TVS19接地，插座XS12的4脚接地。


6.根据权利要求2所述的一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备，其特征在于，所述的GPS芯片N14的3脚通过电阻R48接MCU芯片的118脚，4脚通过电阻R39接MCU芯片的115脚，8脚为GPS的复位引脚，接MCU芯片的112脚，并通过电阻R40、电阻R149、电阻R148接电压3.3V，同时又通过电容C61接地，9脚为天线电源引脚，通过电阻R148和R149接3.3V电压，并通过电阻R38和电感L4连接GPS有源天线插座接口XS5，10脚、12脚、13脚、24脚分别接地，11脚为GPS天线输入引脚，直接连接天线插座接口XS5，并通过esd保护管VD16接地，23脚为电源供电引脚，接3.3V电压，并分别通过电容C60和电容C59接地，22引脚为备用电池接入引脚，直接连接纽扣电池BAT1的正极，纽扣电池BAT1的负极接地，20脚和21引脚为串口通讯引脚，分别通过电阻R37和电阻R36连接MCU芯片的165脚和162脚，实现MCU芯片与GPS芯片的通信；
所述的复位电路采用型号为MAX809RTRG的复位芯片N16，复位芯片N16的3脚接3.3V电压，并通过电容C69与1脚连接后接地，2脚通过二极管VD21连接到MCU芯片的185引脚，并分别通过按钮开关SW1、电容C70同时接地，又通过电阻R63接3.3V电压。


7.根据权利要求2所述的一种基于LTE-R网络的铁路施工防护设备，其特征在于，所述的以太网芯片N23的2引脚接MCU芯片的16脚，3引脚、4引脚分别连接MCU芯片的95脚、100脚，43引脚、44引脚分别连接MCU芯片的87脚、47脚，41引脚通过电阻R163接地，39引脚连接MCU芯片的90脚，并通过电阻R162接3.3V电压，31引脚连接MCU芯片的201脚，30引脚连接MCU芯片的93脚，并通过电阻R167接3.3V电压，29引脚连接MCU芯片的94脚，7引脚通过电阻R171接3.3V电压，34引脚通过电阻R170连接到MCU芯片的96脚，同时又连接到晶振G4的3脚，晶振G4的1脚和4脚连接后接3.3V电压，并分别通过电容C165、电容C145接地，晶振G4的2脚接地，24引脚通过电阻R172接地，37引脚、18引脚、23引脚通过连接电容C149、电容C152、电容C151、电容C150后接地，17引脚、16引脚分别连接到插座XS25的7脚、6脚，14引脚、15引脚分别连接到插座XS25的5脚、4脚，21脚、20引脚分别通过电阻R164和电阻R165接3.3V电压，28引脚、27引脚、26脚为指示灯引脚，其中27引脚为数据传输速度指示，连接指示灯VD27，并通过电阻R166接3.3V电压，28引脚为连接转态指示，连接到插座XS25的2脚，同时28引脚通过电阻R168接3.3V电压，26引脚为数据指示，连接到插座XS25的3脚，22引脚、48引脚、32引脚为供电引脚，通过连接电容C143和电容C144的一端后接3.3V电压，电容C143和电容C144的另一端分别接地，同时22引脚、48引脚、32引脚又通过连接电容C146、电容C1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金新，周溢德，王立东，朱诺，
申请(专利权)人：天津七一二通信广播股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12