一种轨道交通车辆网络系统的输入输出模块技术方案

一种轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，包括：电源子板电路，用于提供电力；以及主板电路，其进一步包括输入和输出通道电路，其用于轨道交通车辆上的二进制数字输入输出点的信号的采样和控制；以及主CPU电路，其用于读取所述输入通道电路的二进制数字输入和电源诊断及所述输出通道的状态并转发到轨道交通车辆网络系统；以及接收来自轨道交通车辆网络系统二进制数字输出，并转发到所述输出通道电路。该输入输出模块适于机车、动车组、地铁和城际列车的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种列车设备，特别地，涉及一种在列车上使用的固定输入输出通道数目的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块。
技术介绍
列车网络控制系统执行对列车的控制、监测与诊断功能，是一种基于微处理器的网络互连的分布式智能控制与诊断系统。全球的列车网络控制系统的机车车辆大部分采用列车通信网络TCN (Train Communication Network)总线标准。具有TCN总线的列车网络控制系统通常由中央控制单元CCU (Central Control Unit)、具有多功能车载总线MVB(Multi-function Vehicle Bus)接口的输入 / 输出 1/0 (Input/Output)设备、网关、中继 器及具有MVB接口的子系统控制器所组成。研究TCN列车网络控制技术是轨道机车车辆领域中一个热点。现有技术中，TCN列车网络控制系统采集和控制自身不具有MVB接口控制器的继电器、开关及手柄等元器件的输入输出信号通常由中央控制单元CCU直接完成。这使得CCU的硬件变得非常庞大和复杂，而且灵活性不足，比较难于扩展。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，根据本专利技术的一个方面，提出一种轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，包括电源子板电路，用于提供电力；以及主板电路，其进一步包括输入通道电路和输出通道电路，其用于轨道交通车辆上的二进制数字输入输出点的信号的采样和控制；以及主CPU电路，其用于读取所述输入通道电路的二进制数字输入和电源诊断及所述输出通道的状态并转发到轨道交通车辆网络系统；以及接收来自轨道交通车辆网络系统二进制数字输出，并转发到所述输出通道电路。进一步地，如上所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中所述电源子板电路是小型可插入的独立电源模块，向所述输入通道电路和输出通道电路直接提供电力，向所述主CPU电路间接提供电力。进一步地，如上所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中所述主CPU电路包括与其通信的MVB通信模块，所述MVB通信模块的地址可通过硬件输入接口进行现场配置。进一步地，如上所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中主板电路，其进一步包括电源电路，其包括电源滤波和保护电路和次级电源转换电路。进一步地，如上所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中所述输入通道电路和输出通道电路采用了电源供电分组管理和保护策略，分别包括限流和短路保护电路。进一步地，如上所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中所述主板电路包括电源诊断输入电路和输出诊断电路。进一步地，如上所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中所述主CPU电路包括复位电路，使得系统出现异常时，整个系统进行完全的复位，二进制输出导向安全输出。进一步地，如上所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中二进制数字输入输出点是自身不具有MVB接口控制器的元器件。进一步地，如上所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中所述主CPU电路读取MVB接收端口的输出数据并驱动二进制输出硬件通道，然后读取二进制输入通道、高速二进制输入通道的硬件输入、电源供电诊断输入和输出通道诊断输入，并写入到MVB网卡相应的缓存中发送数据；其中，电源供电诊断状态和输出通道诊断状态提供给接收所述输入输出模块数据的设备进行诊断。进一步地，如上所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中所述主CPU 电路对所述MVB模块的接收端口有宿端口时间监视功能，故障时导向安全；如果所述MVB模块的接收端口在一定时间内不被更新时，则触发宿端口时间监视错误，所有的二进制输出通道输出一直为O并有故障指示。附图说明下面，将结合附图对本专利技术的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中图I是根据本专利技术的一个实施例的列车网络控制系统的结构示意图；图2是根据本专利技术的一个实施例的输入输出模块的结构示意图；以及图3是根据本专利技术的一个实施例的输入输出模块工作流程示意图。具体实施例方式图I是根据本专利技术的一个实施例的列车网络控制系统的结构示意图。如图I所示，列车网络控制系统100包括通过MVB总线相互通信的中央控制单元(XU101、A -机显示器102、子系统控制器103以及输入输出模块104。列车网络控制系统可以包括多个子系统控制器103。各个子系统控制器103也通过MVB总线连接，可以相互传输数据。中央控制单元(XU101与输入输出模块104通过MVB接口进行数据交换。输入输出模块104采集例如开关的状态、手柄编码信息等数据传输给中央控制单元CCUlOl以用于整车的控制。中央控制单元(XU101的处理的结果也可以通过MVB总线传输到输入输出模块104，通过控制输入输出模块104的二进制输出通道而驱动外部的元器件工作，例如继电器闭合，或点亮某个指示灯。本专利技术的输入输出模块是一个具有MVB接口，固定输入和输出通道数的智能I/O设备，设备外型尺寸较小，结构紧凑。该输入输出模块有2个DC24V的电源输出，2X 16个/组输入通道，8个输出通道和2 X 10位/组的高速输入通道。该输入输出模块的标称输入供电电压是DC110V，所有输入和输出通道的工作电压采用模块自身转换的DC24V。模块对输入和输出通道的DC24V供电进行分组管理，具有限流和过流保护能力。图2是根据本专利技术的一个实施例的输入输出模块的系统结构示意图。如图所示，输入输出模块200主要分为两部分电源子板电路和主板电路。根据本专利技术的一个实施例，电源子板电路是小型可插入的独立电源模块，对应于图I中的DC/DC变换模块201。该独立电源模块与主CPU电路相连，将DCllOV输入转换为DC24V输出，并具有100W的额定功率。主板电路包括主CPU电路(包括MVB通信模块)、输入通道电路、输出通道电路和电源电路。输入通道电路和输出通道电路用于轨道交通车辆上的二进制数字输入输出点的信号的采样和控制。主CPU电路读取输入通道电路的二进制数字输入和电源诊断及所述输出通道的状态并转发到轨道交通车辆网络系统；接收来自轨道交通车辆网络系统二进制数字输出，并转发到输出通道电路。具体而言，主CPU电路可以包括微控制单元MCU (Micro ControllerUnit) 202。MCU202采用的是16位单片机，具有16MHz时钟，通过扩展PC104总线接口。主CPU电路包括MVB通信模块，如MVB网卡203。MCU202通过扩展PC104总线实现与MVB通信模块及输入输出通道电路的连接。·MCU202通过16位的PC104总线写或读MVB网卡203上相关的寄存器实现数据的发送或接收。CPU读取输入通道电路的相应的输入缓存204和205获得二进制输入的数据和高速二进制输入数据，再通过MVB网卡203发送到网络上。在输出通道电路中，利用MVB网卡203从MVB总线接收的二进制输出数据被MCU202写到二进制输出的锁存器206，然后锁存器206的输出通过驱动电路207在相应的通道上输出24V电压，驱动外部的设备。主CPU电路的输入通道电路包括由二进制输入缓存204和二进制输入采样电路209组成的二进制输入通道和由高速二进制输入缓存205和高速二进制输入采样电路208组成的高速二进制输入通道。二进制输入通道实现了 DC24V转换为CPU本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，包括：电源子板电路，用于提供电力；以及主板电路，其进一步包括输入通道电路和输出通道电路，其用于轨道交通车辆上的二进制数字输入输出点的信号的采样和控制；以及主CPU电路，其用于读取所述输入通道电路的二进制数字输入和电源诊断及所述输出通道的状态并转发到轨道交通车辆网络系统；以及接收来自轨道交通车辆网络系统二进制数字输出，并转发到所述输出通道电路。

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，包括 电源子板电路，用于提供电力；以及 主板电路，其进一步包括 输入通道电路和输出通道电路，其用于轨道交通车辆上的二进制数字输入输出点的信号的采样和控制；以及 主CPU电路，其用于读取所述输入通道电路的二进制数字输入和电源诊断及所述输出通道的状态并转发到轨道交通车辆网络系统；以及接收来自轨道交通车辆网络系统二进制数字输出，并转发到所述输出通道电路。2.根据权利要求I所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中所述电源子板电路是小型可插入的独立电源模块，向所述输入通道电路和输出通道电路直接提供电力，向所述主CPU电路间接提供电力。3.根据权利要求I所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中所述主CPU电路包括MVB通信模块，所述MVB通信模块的地址可通过硬件输入接口进行现场配置。4.根据权利要求I所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中主板电路其进一步包括电源电路，其包括电源滤波和保护电路和次级电源转换电路。5.根据权利要求I所述的轨道交通车辆网络系统的输入输出模块，其中所述输入通道电路和输出通道电路采用了电源供电分组管理和保护策略，分别包括限流和短路保护...

【专利技术属性】
技术研发人员：张顺广，赵卫红，王立文，王刚，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院机车车辆研究所，北京纵横机电技术开发公司，
类型：发明
国别省市：