数字输入输出装置及系统的制作方法

本申请涉及列车控制，更具体的说，是涉及一种数字输入输出装置及系统。

背景技术：

1、在当前的列车自动保护(automatic train protection，atp)系统中，往往是通过数字输入输出装置来实现列车控制的，现有的数字输入输出装置包含有多路输入通道和输出通道，输入通道用于获取来自司机控制台的控制指令和列车状态信号，输出通道用于输出控制指令到继电器节点以实现对列车的控制，数字输入输出装置还包含有多功能车辆总线(multifunction vehicle bus，mvb)接口，使得数字输入输出装置可以通过mvb与车辆控制单元(vehicle control unit，vcu)通信，从而获取来自vcu的控制指令，并将自身的状态以及数字输入和输出信号输出到vcu。

2、然而，如果数字输入输出装置的输出通道无法输出控制指令到对应的继电器节点，则与数字输入输出装置相连的各个设备将无法正常的实现对列车的控制，可能会造成列车停驶等情况，现有的数字输入输出装置的可靠性较差，降低了现有列车自动保护系统的可用性。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种数字输入输出装置及系统，以提高该装置的可靠性，进而提高列车自动保护系统的可用性。

2、具体方案如下：

3、第一方面，提供了一种数字输入输出装置，应用于列车自动保护系统，该装置包括：

4、多功能车辆总线接口，与多功能车辆总线相连，用于实现所述数字输入输出装置和所述多功能车辆总线上的其他装置间的通信；

5、输入输出接口电路，与列车的继电器节点相连，用于接收输入信号和发送输出信号；

6、信号传输单元，与所述输入输出接口电路相连，用于传输所述输入信号和所述输出信号，包括多路信号传输通道，每一路所述信号传输通道包含有隔离电路，所述信号传输通道包括输入通道和输出通道，每一路所述输出通道的隔离电路和所述输入输出接口电路间包含有两个并联的信号输出电路；

7、数据处理单元，与所述信号传输单元和多功能车辆总线接口相连，用于通过所述多功能车辆总线接口实现数据传输，所述数据传输的内容包括所述输入信号、所述输出信号和所述数字输入输出装置的状态信息；

8、供电单元，与列车电源相连，用于为所述数字输入输出装置供电。

9、可选的，每一路所述输出通道包含一个所述隔离电路，所述隔离电路的输出端与所述两个并联的信号输出电路的输入端相连。

10、可选的，每一路所述输出通道包含两个所述隔离电路，两个并联的信号输出电路中的每一信号输出电路上串联一个所述隔离电路。

11、可选的，每一路所述输入通道中的隔离电路为光耦隔离电路；

12、每一路所述输出通道中的隔离电路为变压器隔离电路。

13、可选的，所述信号传输单元还包括测试通道和测试电源，所述测试通道用于实现各个所述输入通道和各个所述输出通道的状态自检，所述测试电源用于为所述状态自检提供测试电压。

14、可选的，该装置还包括四个连接器，其中，第一连接器与所述多路输入通道相连，第二连接器与所述多路输出通道相连，第三连接器和第四连接器与所述数据处理单元相连，所述第一连接器和所述第三连接器间以及所述第二连接器和所述第四连接器间均通过柔性电路板相连。

15、可选的，所述供电单元包括电源接口和与所述电源接口相连的电源转换单元；

16、所述电源接口，与所述列车电源相连，用于获取列车电源信号；

17、所述电源转换单元，用于将所述列车电源信号转换为组成所述数字输入输出装置的各器件所需的电源信号。

18、可选的，该装置还包括维护信息记录单元和数据通信接口下载电路；

19、所述维护信息记录单元，与所述数据处理单元和所述多功能车辆总线接口相连，用于记录所述数字输入输出装置的日志和报文数据信息；

20、所述数据通信接口下载电路与所述维护信息记录单元相连，用于根据所述维护信息记录单元所记录的信息对外部的存储介质进行读写。

21、可选的，该装置还包括与所述数据处理单元相连的状态灯位指示电路，所述状态灯位指示电路用于显示所述数字输入输出装置的状态信息。

22、第二方面，提供了一种数字输入输出系统，应用于列车自动保护系统，包括两个通过多功能车辆总线接口相连的上述的数字输入输出装置；

23、每一所述数字输入输出装置，用于进行装置状态自检，并在自检结束后通过多功能车辆总线接口输出自检结果以供另一数字输入输出装置获取，并判断是否满足第一预设条件，若是，则将本装置设置为主装置，否则判断是否满足第二预设条件，若是，则将本装置设置为主装置，否则将本装置设置为从装置；

24、其中，所述第一预设条件为本装置在得到表示正常的自检结果的同时，获取到另一数字输入输出装置发送的表示正常的自检结果，并且本装置为预设主装置；所述第二预设条件为本装置在得到表示正常的自检结果之前，未获取到另一数字输入输出装置发送的表示正常的自检结果；所述主装置为工作的数字输入输出装置，所述从装置为空闲的数字输入输出装置。

25、借由上述技术方案，本申请提供了一种数字输入输出装置，应用于列车自动保护系统，该装置包括多功能车辆总线接口、输入输出接口电路、信号传输单元、数据处理单元和供电单元，其中，所述信号传输单元包含有多路输出通道，每一路所述输出通道包含有两个并联的信号输出电路，可以在其中的任一信号输出电路故障的情况下，保证与该路输出通道对应的输出信号的正常输出，保证了控制功能的正常实现，提高了数字输入输出装置的可靠性，降低了由某一输出通道无法正常的输出控制信号导致的列车自动保护系统不可用的情况出现的可能性，提高了列车自动保护系统的可用性。

26、本申请还提供了一种数字输入输出系统，包括两个通过多功能车辆总线接口相连的数字输入输出装置，每一数字输入输出装置可以进行装置状态自检，可以通过多功能车辆总线输出该装置的自检结果并获取该系统中的另一装置的自检结果，根据两个自检结果确定该装置是主装置还是从装置，若该装置为主装置，则该装置工作，对外输出控制信号到继电器节点，实现与所述数字输入输出系统相连的各设备对列车的控制作用，否则，该装置空闲，不对外输出控制信号，需要说明的是，在一个时间点上，在所述数字输入输出系统中仅有至多一个主装置，所述主装置为优先自检完成且自检结果为正常的装置，特殊的，若两个数字输入输出装置同时自检完成且自检结果均为正常，则所述主装置为预设主装置。所述数字输入输出系统可以在其中的任一数字输入输出装置故障的情况下，由自检结果为正常的另一数字输入输出装置对外输出控制信号，降低了由唯一的数字输入输出装置故障导致的对列车控制失效的情况出现的可能性，进一步的提高了列车自动保护系统的可用性。

技术特征：

1.一种数字输入输出装置，其特征在于，应用于列车自动保护系统，该装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每一路所述输出通道包含一个所述隔离电路，所述隔离电路的输出端与所述两个并联的信号输出电路的输入端相连。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每一路所述输出通道包含两个所述隔离电路，两个并联的信号输出电路中的每一信号输出电路上串联一个所述隔离电路。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每一路所述输入通道中的隔离电路为光耦隔离电路；

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号传输单元还包括测试通道和测试电源，所述测试通道用于实现各个所述输入通道和各个所述输出通道的状态自检，所述测试电源用于为所述状态自检提供测试电压。

6.根据权利要去1-5中任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括四个连接器，其中，第一连接器与所述多路输入通道相连，第二连接器与所述多路输出通道相连，第三连接器和第四连接器与所述数据处理单元相连，所述第一连接器和所述第三连接器间以及所述第二连接器和所述第四连接器间均通过柔性电路板相连。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述供电单元包括电源接口和与所述电源接口相连的电源转换单元；

8.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括维护信息记录单元和数据通信接口下载电路；

9.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括与所述数据处理单元相连的状态灯位指示电路，所述状态灯位指示电路用于显示所述数字输入输出装置的状态信息。

10.一种数字输入输出系统，其特征在于，应用于列车自动保护系统，包括两个通过多功能车辆总线接口相连的如权利要求1-9中任一项所述的数字输入输出装置；

技术总结
本申请公开了一种数字输入输出装置及系统，应用于列车自动保护系统，所述数字输入输出装置包括输入输出接口电路、信号传输单元、数据处理单元、多功能车辆总线接口和供电单元，其中，所述信号传输单元包含有多路输出通道，每一路所述输出通道包含有两个并联的信号输出电路，可以在其中的任一信号输出电路故障的情况下，保证与该路输出通道对应的输出信号的正常输出，从而实现与数字输入输出装置相连的各设备对列车的控制功能，提高了数字输入输出装置的可靠性，减少了出现由某输出通道无法正常输出控制信号导致的列车自动保护系统不可用的情况的可能性，提高了列车自动保护系统的可用性。

技术研发人员：王天友,张磊,贾泳杰,孙森,武文平,爨龙威
受保护的技术使用者：北京铁路信号有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11