一种城市轨道交通运行防护系统的制作方法

本实用新型涉及城市轨道交通工程车技术领域，具体涉及一种城市轨道交通运行防护系统。

背景技术：

城市轨道交通工程车主要用于城市轨道交通的地铁施工、线路维护和检测作业等任务，苏州城市轨道交通2号线工程车由常州今创公司设计生产，由于工程车未安装列控车载设备，其在地铁线路施工过程中完全依靠司机经验操纵，不便于管理。为防止在地铁施工作业时出现冒进信号、运行超速事故和辅助乘务员提高操纵能力，提出以“列车运行监控装置（LKJ）控制模式设定规范”为基础，并结合地铁线及工程车作业特点新设计一套适应城市轨道交通工程车作业的控制模式及列车运行监控装置系统来解决当前问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种城市轨道交通运行防护系统，能够实现对城市轨道交通工程车的运行监控。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

一种城市轨道交通运行防护系统，由车载设备、IC卡存储设备和地面微机系统组成，所述车载设备包括一个设置在车箱内的主机箱、设置在驾驶室Ⅰ端和驾驶室Ⅱ端的两个显示器、设于轨道车轮轴上的速度传感器、设于车箱内用于监测列车管压力的压力传感器；

所述主机箱设有UPS电源插件、电源插件、监控记录插件、通信插件、预留、模拟量输入输出插件、调车接口插件、数字量输入输出插件和隔离开关插件，各个插件之间采用CAN串行通信总线和VME标准总线母板连接。

所述监控记录插件为H型监控记录插件。

所述通信插件为U型通信插件，提供两个RS485通信接口、一个RS422/RS485通信接口及两路独立的CAN通信接口，与主机箱内其他挂在CAN总线上的模块通信。

所述模拟量输入输出插件经VME并行总线与监控记录插件相连接。

所述调车接口插件将6路TTL电平I/O信号经光隔离器转换后，经触发器反向整形，通过八位数据总线驱动器后经VME并行总线与监控记录插件相连接。

所述调车接口插件为平面调车灯显系统提供电源。

所述隔离控制开关插件包含隔离开关控制电路和过压抑制电路，过压抑制电路由瞬变干扰信号吸收电路、电源滤波电路和延时继电器三部分组成。

所述显示器为10英寸TFT高亮度彩色液晶显示屏。

所述速度传感器为光电式速度传感器或其它脉冲式速度传感器；

所述压力传感器为TQG14型压力变送器。

相对于现有技术，本实用新型能够实现对城市轨道交通工程车的运行监控，为后续管理分析提供强有力的工具。

附图说明

图1是本实用新型的系统架构图。

图2 是本实用新型的系统总体框图。

图3是母板布局及走线示意图。

图4是调车接口插件结构示意图.

具体实施方式

如图1所示，本实用新型由车载设备、大容量IC卡和地面微机系统组成，车载设备包括主机箱、显示器（两个）、速度传感器、压力传感器、查询主机、应答器天线和逆变器。基本组成单元是一个主机箱和两个显示器。它的速度信息来自TQG9、TQG15或DF8、DF16的光电式速度传感器，速度信号的配置为双通道，如果两通道速度信号相位相差90℃，则可以满足装置相位防溜功能的需要；压力检测仅检测列车管压力，压力传感器可采用TQG14型压力变送器。系统使用的查询主机为110VDC供电，系统只提供24VDC，为保证查询主机（BTM）正常工作需使用逆变器将24VDC转为110VDC。

如图2所示，本实用新型主机箱、显示器（两台）、110V电源逆变器、查询主机之间通过线缆连接通信。主机箱采用6U（高度）×160（深度）标准机箱结构，其宽度尺寸为56R（R=5.08mm）。主机箱为系统控制中心，其内部设有九个插件位置（包括一个预留位置），以机箱左边开始向右，各插件排列顺序依次为：UPS、电源、监控记录、通信、预留、模拟量输入/出、调车接口、数字量输入/出、隔离开关。各插件之间采用CAN串行通信总线和VME标准总线母板连接。机箱采用背板对外出线方式，所有输入/输出信号均通过机箱背板连接器引出。本实用新型的主机箱主要实现速度、压力信号的采集，可通过BTM设备接收地面应答器信息，通过制动隔离开关将制动控制信息输出至车辆制动接口，通过CAN总线和人机界面单元进行信息交互。通过调车接口插件采集平面无线调车设备送来的调车指令。使用隔离开关插件，当隔离开关插件隔离开关在“正常位”时，卸载、常用、紧急信号可正常输出，当隔离开关在“隔离位”时，将所有制动输出隔离，并将“隔离信号”送至数字量输入/出插件等功能。

（1）UPS电源插件

UPS电源插件采用LKJ2000-S 型列车运行监控记录装置C型主机上使用的UPS电源插件。UPS电源插件上安装有大容量镍氢充电电池，系统工作正常时为电池组充电，在轨道车启动或机车供电电压为9～36V时均可为系统提供稳定的24V电压。在轨道车供电电压约9V时，UPS电源插件可持续为系统供电约8分钟；电池组放电电压低于21V时，停止为系统供电，转为机车供电。

（2）电源插件

采用多路输出的变压器模块将24V输入电源转换成系统所需的各种电源。所有输出电源与输入电源隔离。输出电压包括供主机箱各插件工作的5V、+12V、-12V及24V；供显示器的24V；供速度传感器的13.8V以及供压力传感器的13.8V。除5V、+12V及-12V共地外，其它各路输出电压相互隔离。

（3）监控记录插件

监控记录插件作为LKJ2000-R01型监控装置的主机模块，是系统的核心部件。该模块以32位微处理器MC68332为CPU，主要完成地面线路数据的存储与调用、运行状态数据的记录、控制模式曲线的计算、实时时钟的产生，并通过双路CAN串行总线或VME并行总线对系统其它模块的控制与管理。其它模块中带CPU的模块通过CAN网络与主机模块交换数据，而不带CPU的模块通过VME并行总线与主机模块联接。记录用数据存储器与实时时钟器件采用非易失性存储器件，因而在无需外部电池情况下可实现数据的每项可靠保存。

监控记录插件采用H型监控记录插件，监控记录插件是主机的核心单元，以32位单片机MC68332为核心器件，工作频率为16MHz。

（4）通信插件

通信插件采用U型通信插件，具备串行通信接口扩展插件，提供两个RS485通信接口及一个RS422/RS485通信口，两路独立的CAN通信接口，与主机内其他挂在CAN总线上的模块通信。

（5）模拟量输入输出插件

模拟量输入输出插件采用LKJ2000-S 型列车运行监控记录装置C型主机上使用的模拟量输入输出插件，完成模拟量输入信号和频率输入信号的调整、隔离、模/数转换及模拟输出信号的数/模转换、隔离及调整输出。输入信号包括：压力信号、速度信号等；所有输入/输出信号全部经过隔离放大器或光电隔离。模拟量输入/出插件经VME并行总线与监控主机联接。

（6）调车接口插件

调车接口插件接收平面调车灯显系统的调车信令。调车信令以6位编码方式与平面调车插件进行通信。编码中每一位对应灯显系统一路信号输出，每路信号的输出电流为10mA±2mA，输出高电平电压：5V±0.5V，低电平0V±0.5V。平面调车灯显系统输出的调车信令经隔离器隔离后，通过VME总线送给CPU进行处理。

如图4所示，调车接口插件完成调车功能，将6路TTL电平I/O信号经光隔离TLP521-4GB转换后，经74HC14N反向整形，通过八位数据总线74HC245N驱动器后经VME并行总线与监控记录插件联接。调车接口插件需要为平面调车灯显系统提供12V*2A的电源，采用将电源板上的主15V+调节为13.8V来使用。调车接口插件提供了平面调车灯显系统输出的TTL电平信号与监控装置之间的接口，能够在调车时实现平面调车灯显信号的接入，并使机车监控装置能够接收平面调车灯显系统信号。

（7）数字量输入输出插件

数字量输入输出插件采用LKJ2000-S 型列车运行监控记录装置C型主机上使用的数字量输入输出插件。一方面完成机车工况输入信号（ 24V）的隔离与转换，另一方面完成制动指令的执行输出（继电器触点输出）。插件经 VME并行总线与监控记录插件联接，将该插件上的备用通道SBBAK0作为隔离控制开关动作状态指示通道，隔离开关动作时该通道通过VME总线送低电平给监控记录插件。

（8）隔离控制开关插件

隔离控制开关插件包含隔离开关控制部分和过压抑制板，隔离开关固定在该插件的面板上。

隔离控制开关插件提供12路开关点，包含6路常开点和6路常闭点，实现对监控装置制动输出信号的隔离，当开关置于“正常位”时，监控装置可以正常输出制动信号。当开关置于“隔离位”时，将所有制动控制信号切除，并将一路DC24V+的信号送给数字量输入输出插件上的备用通道SBBAK0，监控主机根据此通道状态判断开关是否在隔离位。

隔离控制开关插件实现LKJ-R监控装置主机与机车制动系统的隔离作用，也就是当LKJ-R监控装置主机故障时，切断LKJ-R监控装置主机的制动输出，确保不影响工程车正常作业。隔离控制开关插件过压抑制电路包含瞬变干扰信号吸收电路和电源滤波电路、延时继电器三部分组成，安装在母板背部。外部24V电源及24V电路输入信号经过过压抑制板输出至轨道车24V回路。因而所有与轨道车24V回路相连的信号均经过过压抑制板的滤波及瞬态过压抑制处理，消除轨道车24V回路干扰对装置的影响。

（9）母板

完成各插件的 VME总线连接及输入/输出信号的连接。母板的上半部分为 VME总线，采用标准的 96芯连接器；下半部分为信号的输入 /输出，采用标准 48芯连接器。

如图3所示，插件布局原则：通信插件和模拟量输出/入插件之间预留有4R空间，放置一个6U-4R的空面板，母板上放置96和48芯连接器，接口定义分别按照VME总线和通信插件。工况、开关量航插配线连接插座放置在母板的背侧，紧挨着隔离开关控制插座平行放置。

布线要求：24V供电电源母板走线应尽可能的加粗（使用D、B、Z三个管脚），以减少传输阻抗及压降；配线时24V供电应采用2.5mm²铜线以减少线损及线上压降，连接显示器的24V应采用1.5 mm²铜线进行配线。通信信号（CAN和RS485）应采用综合电缆（四芯屏蔽线）进行配线。

为保证后期型式实验可靠性，建议增加6A的EMI电源线滤波器滤器，具体型号为：DNF213B6/02，放置位置：后面板。

3、显示器

屏幕显示器具备10英寸TFT高亮度彩色液晶显示屏，可以使装置与司机之间更好地交互信息。它以屏幕滚动方式显示实际运行速度轨迹曲线及模式限制速度（或线路允许速度）曲线，以图形、符号、汉字来显示地面信号机的位置、种类以及运行线路的曲线、坡道、桥梁、隧道及道口等信息，同时可显示指导性优化操纵运行速度曲线和手柄级位曲线，以便提示或引导乘务员操作，便于司机认真执行规章制度，改善司机操纵水平，保证列车安全、正点。

4、大容量IC卡

LKJ2000-R01型监控装置记录数据的容量为2MB，作为转储LKJ2000-R01型记录数据的中间设备，IC卡的容量为4MB。

5、CJK2000综合诊断仪（24V）

CJK2000综合诊断仪(24V)是在CJK2000综合诊断仪的基础上，为适应24V轨道车监控装置改进而成，采用真彩液晶屏、586工控板、电子盘、频率合成、声卡合成、局域网等先进技术，基于PC结构，在DOS操作系统下仿Windows图形界面，是一个操作方便、界面友好、集成度高、功能强大、技术先进的监控装置通用测试设备。

6、传感器

系统除上述主要部件外，还有两个必备的配件即速度传感器和压力传感器。

(1) 速度传感器：提供列车运行速度信息，速度传感器安装于轨道车轮轴上。装置适配于光电式速度传感器或其它脉冲式速度传感器。

(2) 压力传感器：给装置提供风管压力信号。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。