專利名稱：一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置所屬領(lǐng)域本實用新型產(chǎn)品屬于重聯(lián)重載機車控制領(lǐng)域，具體為一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著鐵路運輸發(fā)展，國內(nèi)貨運鐵路運輸?shù)闹剌d要求日益提高，為了滿足在有限的貨運線路條件的基礎(chǔ)上提高運輸效率的要求，需要多臺貨運機車重聯(lián)運行以提高運能，其中還包括不同型號機車的混編互聯(lián)同步控制。同時有些貨運機車為非網(wǎng)絡化機車，機車內(nèi)智能系統(tǒng)沒有采用完全的網(wǎng)絡通信或主要機車控制系統(tǒng)沒有采用網(wǎng)絡與其他設備進行通信，機車之間原來采用有線重聯(lián)線，因受不同車型電氣接口不一致、機車特性差異、有線重聯(lián)連接器可靠性、遠程重聯(lián)應用高要求以及各種步同車型機車特性差異等因素的影響，為克服這些不足，采用無線重聯(lián)方式是當前及未來一種可行及有效的途徑，對此提出一種解決該問題的基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡機車無線重聯(lián)控制裝置，實現(xiàn)了非網(wǎng)絡化機車近距離無線重聯(lián)編組以及重聯(lián)控制牽引運行，并能實現(xiàn)包括網(wǎng)絡化等不同車型機車的互聯(lián)及重聯(lián)控制。達到上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為，一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置，包括安裝有天線及包含有OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing-正交頻分復用)和 ΜΙΜΟ (Multiple Input Multiple Output-多輸入多輸出)技術(shù)的無線寬帶通信的無線收發(fā)模塊、CPU主處理模塊、數(shù)字量1/0板、模擬量AIO板、 網(wǎng)絡及總線接口模塊、CPCI (CompactPCI-緊湊型PCI總線)數(shù)據(jù)總線，前述的無線收發(fā)模塊、CPU主處理模塊、數(shù)字量1/0板、模擬量AIO板、網(wǎng)絡及總線接口模塊分別與CPCI數(shù)據(jù)總線雙向連接，前述的數(shù)字量1/0板、模擬量AIO板分別與機車控制系統(tǒng)的機車電子控制系統(tǒng)(微機控制系統(tǒng))、機車電氣控制線路、機車主輔控制線路、制動系統(tǒng)以及設置與指示裝置雙向連接，前述的網(wǎng)絡及總線接口模塊與機車的人機對話裝置相聯(lián)，前述的無線收發(fā)模塊與列車級無線數(shù)據(jù)模塊雙向連接。本實用新型還在于采用符合鐵路車輛標準的電源模塊。本實用新型還在于采用符合歐式標準的3U(歐式標準插件尺寸的一種)插卡；采用符合歐式標準的4U(歐式標準插件尺寸的一種)小型機箱。本實用新型還在于主CPU采用PowerPC (—種精簡指令集計算機-reduced instruction set computer架構(gòu)的CPU處理器)架構(gòu)；系統(tǒng)總線采用CPCI總線規(guī)范；系統(tǒng)采用實時操作系統(tǒng)。本實用新型還在于系統(tǒng)采用數(shù)字量1/0板進行機車邏輯信號的采集及驅(qū)動。本實用新型還在于系統(tǒng)采用模擬量AIO板進行機車設備模擬信號的采集及驅(qū)動。[0011]本實用新型還在于系統(tǒng)采用網(wǎng)絡及總線接口模塊與機車的人機對話裝置相連。本實用新型還在于系統(tǒng)采用安裝有天線及包含有OFDM和MIMO技術(shù)的無線寬帶通信的無線收發(fā)模塊進行機車之間對講、視頻傳輸。本實用新型還在于工作環(huán)境溫度為-40°C -85°C。本實用新型達到的有益效果為1)能解決機車重聯(lián)時電氣線路的不可靠或者重聯(lián)連接器的不可靠而引起的問題?；媒鉀Q非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)及數(shù)字化、信息化。3) 不同類型機車重聯(lián)由于通信方式的不同難以互聯(lián)，采用無線方式轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標準的通信協(xié)議，并進行計算及機車控制與特性匹配，可以實現(xiàn)與網(wǎng)絡機車以及不同機車的無線互聯(lián)、重聯(lián)控制。

圖1為本實用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型數(shù)據(jù)流程圖；圖中標識為1-列車級無線數(shù)據(jù)模塊；2-無線機車重聯(lián)裝置；3-天線；4-無線收發(fā)模塊；5-CPU主處理模塊；6-CPCI數(shù)據(jù)總線；7-數(shù)字量I/O板；8-模擬量AIO板；9-網(wǎng)絡及總線接口模塊；10-機車控制系統(tǒng)；11-機機車電氣控制線路以及設置與指示裝置；12-機車電子或微機控制系統(tǒng)；13-機車主輔控系統(tǒng)、制動系統(tǒng)；14-人機對話裝置。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。本實用新型產(chǎn)品是無線機車重連裝置2與機車控制系統(tǒng)10相聯(lián)，包括安裝有天線 3的無線收發(fā)模塊4、CPU主處理模塊5、數(shù)字量I/O板7、模擬量AIO板8、網(wǎng)絡接口模塊9、 CPCI數(shù)據(jù)總線6，前述無線收發(fā)模塊4、CPU主處理模塊5、數(shù)字量I/O板7、模擬量AIO板8、 網(wǎng)絡接口模塊9分別與CPCI數(shù)據(jù)總線6相聯(lián)，前述的數(shù)字量I/O板7、模擬量AIO板8分別與機車控制系統(tǒng)的機車電氣控制線路以及設置與指示裝置11、機車電子或微機控制系統(tǒng) 12、機車主輔控系統(tǒng)、制動系統(tǒng)13相聯(lián)，網(wǎng)絡接口模塊9分別與人機對話裝置14相聯(lián)，列車級無線數(shù)據(jù)模塊1通過天線裝置3與無線收發(fā)模塊4雙向連接。本實用新型的優(yōu)選實施例還可以是采用符合鐵路車輛標準的電源模塊、符合歐式標準的3U插卡、符合歐式標準的4U小型機箱、主CPU采用PowerPC架構(gòu)、系統(tǒng)總線采用CPCI 總線6規(guī)范、系統(tǒng)采用實時操作系統(tǒng)、系統(tǒng)采用數(shù)字量I/O板7進行機車邏輯信號的采集及驅(qū)動、系統(tǒng)采用模擬量AIO板8進行機車設備模擬信號的采集及驅(qū)動、系統(tǒng)采用網(wǎng)絡及總線接口模塊9與機車的人機對話裝置14相聯(lián)以及系統(tǒng)采用安裝有天線3及包含有OFDM和 MIMO技術(shù)的無線寬帶通信的無線收發(fā)模塊4進行機車之間對講、視頻傳輸。本實用新型產(chǎn)品的工作環(huán)境溫度為-40°C 85°C。參考圖2，本實用新型的工作原理為(1)通過增加機車無線重聯(lián)裝置，構(gòu)建機車三級控制模式，第一級為列車級，第二級為機車車輛級，第三級為驅(qū)動及功能級，其中第三級為原車的功能，增加第一級及第二級功能；(2)列車級采用無線寬帶局域網(wǎng)方式，包含有OFDM和MIMO技術(shù)的無線寬帶通信網(wǎng)絡，并具有自組網(wǎng)功能及路由管理功能，通過機車無線重聯(lián)系統(tǒng)裝置來實現(xiàn)，將各個機車的控制及狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)一為標準的無線協(xié)議數(shù)據(jù)，通過無線寬帶建立起列車級總線；(3)機車車輛級實現(xiàn)各車(包括主控車、從控車)的重聯(lián)方式下的本車控制及計算，同時通過電氣方式與機車的電子控制系統(tǒng)或微機控制系統(tǒng)、機車電氣系統(tǒng)、主系統(tǒng)電路傳感檢測、輔助系統(tǒng)傳感檢測等進行電氣接口以進行數(shù)據(jù)及信息交互，這包括邏輯量電氣接口以及模擬量電氣接口進行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)機車微機控制的特征，與機車微機控制系統(tǒng)選擇采用總線接口方式進行信息交換。通過控制信息及反饋信息的交換，在機車無線重聯(lián)裝置根據(jù)主控機車控制信息及本車的工況進行本車的控制，并反饋相應的信息給列車級。 在機車車輛級機車無線重聯(lián)裝置主要通過電氣接口獲得機車車輛級控制及執(zhí)行設備的數(shù)據(jù)，機車無線重聯(lián)控制裝置通過不同類型的硬件協(xié)議轉(zhuǎn)換插件及多制式協(xié)議轉(zhuǎn)換方法，在機車車輛級將機車主、輔、控系統(tǒng)以及制動系統(tǒng)的信息及數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一標準的協(xié)議轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理，轉(zhuǎn)換成為統(tǒng)一標準的列車級機車無線重聯(lián)傳輸協(xié)議；(4)將上述統(tǒng)一標準的列車級機車無線重聯(lián)傳輸協(xié)議內(nèi)容轉(zhuǎn)換成無線空中協(xié)議數(shù)據(jù)，借助機車無線重聯(lián)控制裝置中的無線收發(fā)模塊進行數(shù)據(jù)的發(fā)送，同時將無線收發(fā)模塊接收到的無線空中協(xié)議數(shù)據(jù)進行協(xié)議反向轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理，把無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成需要的原機車車輛級有線網(wǎng)絡協(xié)議數(shù)據(jù)，再通過機車電氣接口，將有線網(wǎng)絡協(xié)議數(shù)據(jù)向機車各控制及執(zhí)行設備發(fā)送，從而實現(xiàn)機車間的近距離無線重聯(lián)及多機之間的無線互聯(lián)互通，并計算處理進行機車控制及特性的匹配，即實現(xiàn)機車間的無線重聯(lián)控制；(5)對原有機車的重聯(lián)方式進行選擇，即通過軟件、硬件切換裝置實現(xiàn)對機車有線重聯(lián)方式和無線重聯(lián)方式的切換。
權(quán)利要求1.一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置，其特征在于包括安裝有天線及包含有OFDM和MIMO技術(shù)的無線寬帶通信的無線收發(fā)模塊、CPU主處理模塊、數(shù)字量I/O板、模擬量AIO板、網(wǎng)絡及總線接口模塊、CPCI數(shù)據(jù)總線，前述的無線收發(fā)模塊、CPU 主處理模塊、數(shù)字量I/O板、模擬量AIO板、網(wǎng)絡及總線接口模塊分別與CPCI數(shù)據(jù)總線雙向連接，前述的數(shù)字量I/O板、模擬量AIO板分別與機車控制系統(tǒng)的機車電子控制系統(tǒng)(微機控制系統(tǒng))、機車電氣控制線路、機車主輔控制線路、制動系統(tǒng)以及設置與指示裝置雙向連接，前述的網(wǎng)絡及總線接口模塊與機車的人機對話裝置相聯(lián)，前述的無線收發(fā)模塊與列車級無線數(shù)據(jù)模塊雙向連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置， 其特征在于采用符合鐵路車輛標準的電源模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置， 其特征在于采用符合歐式標準的3U插卡；采用符合歐式標準的4U小型機箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置， 其特征在于主CPU采用PowerPC架構(gòu)；系統(tǒng)總線采用CPCI總線規(guī)范；系統(tǒng)采用實時操作系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置， 其特征在于系統(tǒng)采用數(shù)字量I/O板進行機車邏輯信號的采集及驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置， 其特征在于系統(tǒng)采用模擬量AIO板進行機車設備模擬信號的采集及驅(qū)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置， 其特征在于系統(tǒng)采用網(wǎng)絡及總線接口模塊與機車的人機對話裝置相聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置， 其特征在于系統(tǒng)采用安裝有天線及包含有OFDM和MIMO技術(shù)的無線寬帶通信的無線收發(fā)模塊進行機車之間對講、視頻傳輸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置， 其特征在于工作環(huán)境溫度為_40°C -85°C。
專利摘要本實用新型公開了一種基于無線寬帶通信的非網(wǎng)絡化機車無線重聯(lián)控制裝置，屬于重聯(lián)重載機車控制領(lǐng)域。具體為包括安裝有天線的無線收發(fā)模塊、CPU主處理模塊、數(shù)字量I/O板、模擬量AIO板、網(wǎng)絡及總線接口模塊、CPCI數(shù)據(jù)總線，前述的無線收發(fā)模塊、CPU主處理模塊、數(shù)字量I/O板、模擬量AIO板、網(wǎng)絡及總線接口模塊分別與CPCI數(shù)據(jù)總線相聯(lián)。本實用新型能解決非網(wǎng)絡化的機車重聯(lián)時電氣線路及重聯(lián)連接器的不可靠而引起的問題，實現(xiàn)機車之間的無線重聯(lián)控制，也可以實現(xiàn)與網(wǎng)絡機車以及不同型號機車的無線互聯(lián)、重聯(lián)控制。
文檔編號G05B19/418GK202145276SQ20112020297
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者李蔚 申請人:長沙南睿軌道交通電氣設備有限公司