本發(fā)明涉及列車通訊、控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種RIOM及具有RIOM的列車。

背景技術(shù)：

遠(yuǎn)程輸入輸出模塊(Remote Input Output Module，簡稱RIOM)單元可用于執(zhí)行信號采集，并輸出控制命令到執(zhí)行機構(gòu)，是列車通信網(wǎng)絡(luò)中的一個重要模塊，提高RIOM單元的穩(wěn)定性和可靠性，能夠提高列車安全運行的可靠性。

目前，現(xiàn)有的RIOM單元通過一根背板總線實現(xiàn)RIOM單元內(nèi)各組成部分的信息交互。具體的，RIOM單元內(nèi)的輸入板將采集到的外界信息經(jīng)過這根背板總線傳輸?shù)教幚砟K，經(jīng)過處理后再經(jīng)過這根背板總線傳輸?shù)絉IOM單元內(nèi)的輸出板，在列車控制單元(Vehicle Control Unit，簡稱VCU)的控制作用下輸出，進(jìn)而實現(xiàn)了對整個機車安全運行的控制。

然而，由于RIOM單元內(nèi)僅通過一根背板總線供RIOM單元內(nèi)所有板卡進(jìn)行通信，一旦該背板總線受到干擾，那么利用該背板總線進(jìn)行通信的信息則會發(fā)生異常，造成了整個RIOM單元故障，從而影響到列車的安全運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種RIOM及具有RIOM的列車，以解決RIOM中的背板總線受到干擾，造成整個RIOM單元出現(xiàn)故障的問題，能夠提高RIOM單元的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)而提高列車安全運行的可靠性。

本發(fā)明提供的一種RIOM，包括：電源板、網(wǎng)關(guān)板、輸入板、輸出板和背板；所述電源板、所述網(wǎng)關(guān)板、所述輸入板、所述輸出板均分別與所述背板連接；

所述背板，包括：至少兩根背板總線和一根電源總線；

所述輸入板、所述輸出板分別通過每根所述背板總線與所述網(wǎng)關(guān)板進(jìn)行通信；所述電源板通過所述電源總線分別與所述網(wǎng)關(guān)板、所述輸入板、所述輸出板連接，用于為所述網(wǎng)關(guān)板、所述輸入板、所述輸出板供電。

在本發(fā)明的一實施例中，所述電源板，包括：保護、濾波電路和電源轉(zhuǎn)換模塊；所述保護、濾波電路通過所述電源總線與所述電源轉(zhuǎn)換模塊連接；所述保護、濾波電路與供電電源連接，所述電源轉(zhuǎn)換模塊與所述背板連接；

所述保護、濾波電路，用于濾除外界干擾，還用于保護所述背板、所述網(wǎng)關(guān)板、所述輸入板以及所述輸出板的安全；所述電源轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述供電電源提供的電源電壓轉(zhuǎn)換到所述網(wǎng)關(guān)板、所述輸入板以及所述輸出板需求的電壓。

在本發(fā)明的另一實施例中，所述網(wǎng)關(guān)板，包括：網(wǎng)關(guān)外總線控制器、網(wǎng)關(guān)處理器、至少兩個網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器；所述網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器的數(shù)量與所述背板總線的數(shù)量相等；

每個所述網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器通過對應(yīng)的所述背板總線與所述背板連接，所述網(wǎng)關(guān)處理器分別連接所述至少兩個網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器、所述網(wǎng)關(guān)外總線控制器，所述網(wǎng)關(guān)外總線控制器通過外部總線與外部板卡連接。

在本發(fā)明的上述實施例中，所述網(wǎng)關(guān)外總線控制器為多功能車輛總線MVB通訊控制電路，所述外部總線為MVB總線。

在本發(fā)明的上述實施例中，所述網(wǎng)關(guān)板，還包括：處理器接口電路；

所述處理器接口電路連接在所述網(wǎng)關(guān)外總線控制器與所述網(wǎng)關(guān)處理器之間，用于協(xié)助所述網(wǎng)關(guān)外總線控制器與所述網(wǎng)關(guān)處理器之間的通信。

在本發(fā)明的上述實施例中，所述輸入板，包括：數(shù)字量輸入板和模擬量輸入板；

所述數(shù)字量輸入板和所述模擬量輸入板均分別包括：至少一組輸入通道、輸入處理器、至少兩個輸入內(nèi)總線控制器；所述輸入內(nèi)總線控制器的數(shù)量與所述背板總線的數(shù)量相等；

每個所述輸入內(nèi)總線控制器通過對應(yīng)的所述背板總線與所述背板連接，所述輸入處理器分別與所述至少兩個輸入內(nèi)總線控制器、所述至少一組輸入通道連接。

在本發(fā)明的上述實施例中，所述輸出板，包括：數(shù)字量輸出板和模擬量 輸出板；

所述數(shù)字量輸出板和所述模擬量輸出板均分別包括：至少一組輸出通道、輸出處理器、至少兩個輸出內(nèi)總線控制器；所述輸出內(nèi)總線控制器的數(shù)量與所述背板總線的數(shù)量相等；

每個所述輸出內(nèi)總線控制器通過對應(yīng)的所述背板總線與所述背板連接，所述輸出處理器分別與所述至少兩個輸出內(nèi)總線控制器、所述至少一組輸出通道連接。

本發(fā)明還提供了一種具有RIOM的列車，包括：本發(fā)明提供的RIOM、列車控制單元VCU以及多功能車輛總線MVB；所述RIOM通過所述MVB與所述VCU通信；

所述RIOM，用于采集輸入信息，還用于輸出控制命令到VCU；

所述VCU，用于控制所述列車的運行狀態(tài)。

本發(fā)明提供的RIOM及具有RIOM的列車，電源板通過背板上的電源總線為網(wǎng)關(guān)板、輸入板和輸出板供電，通過至少兩根背板總線實現(xiàn)輸入板、輸出板以及網(wǎng)關(guān)板之間的通信，一旦RIOM中的一根背板總線受到干擾，輸入板、輸出板以及網(wǎng)關(guān)板還可通過其余的背板總線進(jìn)行通信，從而解決了整個RIOM單元會出現(xiàn)故障的現(xiàn)象，提高了RIOM單元的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)而提高了列車安全運行的可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明RIOM實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示RIOM中電源板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1所示RIOM中網(wǎng)關(guān)板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明RIOM中輸入板的組成示意圖；

圖5為本發(fā)明RIOM中數(shù)字量輸入板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明RIOM中模擬量輸入板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明RIOM中輸出板的組成示意圖；

圖8為本發(fā)明RIOM中數(shù)字量輸出板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明RIOM中模擬量輸出板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明具有RIOM的列車的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

隨著列車網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)發(fā)展，列車通信網(wǎng)絡(luò)已成為地鐵列車和高速動車組的“神經(jīng)系統(tǒng)”。遠(yuǎn)程輸入輸出模塊(Remote Input and Output Module，簡稱RIOM)是一種在列車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲袕V泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)具有典型列車網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的特征。RIOM是列車控制和管理系統(tǒng)(Train Control and Management System，簡稱TCMS)與列車非智能設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口，可以實現(xiàn)對大部分非智能設(shè)備(中壓設(shè)備、傳感器單元等)的數(shù)據(jù)采集和啟?？刂撇僮?，并且根據(jù)列車遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)輸入/輸出需求的不同，每個RIOM可以配置類型不同的I/O部件。因此，提高RIOM單元的穩(wěn)定性和可靠性，能夠提高列車安全運行的可靠性。

然而，并不是每一種列車通信網(wǎng)絡(luò)(Train Communication Network，簡稱TCN)拓?fù)渲卸即嬖赗IOM。部分網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵⑦h(yuǎn)程輸入輸出功能具體化，例如，MITRAC系統(tǒng)通過設(shè)計DX和AX模塊分別來執(zhí)行數(shù)字量和模擬量的輸入輸出操作；或者，部分網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓鶕?jù)RIOM在列車通信網(wǎng)絡(luò)、列車控制和管理系統(tǒng)TCMS(Train Control and Management System，簡稱TCMS)中的實際作用，名稱也可能發(fā)生改變，例如，在CRH3型車中，RIOM根據(jù)輸入輸出節(jié)點數(shù)量是否變化，分別稱為緊湊式輸入/輸出和智能外圍終端。上述的設(shè)備均是本發(fā)明研究的RIOM設(shè)備范疇。

現(xiàn)有的RIOM單元通過一根背板總線來實現(xiàn)RIOM單元內(nèi)各組成部分的信息交互。具體的，RIOM單元內(nèi)的輸入板將采集到的外界信息經(jīng)過這根背 板總線傳輸?shù)教幚砟K，經(jīng)過處理后再經(jīng)過這根背板總線傳輸?shù)絉IOM單元內(nèi)的輸出板，在列車控制單元(Vehicle Control Unit，簡稱VCU)的控制作用下輸出，進(jìn)而實現(xiàn)了對整個機車安全運行的控制。然而，目前控制局域網(wǎng)(Controller Area Network，簡稱CAN)都采用價格低廉的雙絞線作為傳輸介質(zhì)，并且，RIOM單元內(nèi)僅通過一根背板總線供RIOM單元內(nèi)所有的板卡進(jìn)行通信，由于列車上的電磁干擾很強，不能確保通信的可靠性，雙絞線也易因物理損傷而造成短路或者斷路故障，那么利用該背板總線進(jìn)行通信的信息則會發(fā)生異常，將造成整個RIOM單元故障，從而影響到列車的安全運行。

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種RIOM及具有RIOM的列車，由于該RIOM的背板包括至少兩根背板總線和一根電源總線，電源板可通過這根電源總線為網(wǎng)關(guān)板、輸入板和輸出板供電，輸入板、輸出板以及網(wǎng)關(guān)板之間可通過每根背板總線進(jìn)行通信，一旦其中的一根背板總線受到干擾，輸入板、輸出板以及網(wǎng)關(guān)板可通過其余的背板總線進(jìn)行通信，從而解決了整個RIOM單元會出現(xiàn)故障的現(xiàn)象，提高了RIOM單元的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)而提高了列車安全運行的可靠性。

圖1為本發(fā)明RIOM實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的RIOM，包括：電源板1、網(wǎng)關(guān)板2、輸入板3、輸出板4和背板5；其中，電源板1、網(wǎng)關(guān)板2、輸入板3、輸出板4均分別與背板5連接；背板5，包括：至少兩根背板總線51和一根電源總線52。

具體的，輸入板3、輸出板4分別通過每根背板總線51與網(wǎng)關(guān)板2進(jìn)行通信；電源板1通過電源總線52分別與網(wǎng)關(guān)板2、輸入板3、輸出板4連接，用于為網(wǎng)關(guān)板2、輸入板3、輸出板4供電。

背板總線51具體可以為CAN總線，由于CAN總線在傳輸較遠(yuǎn)距離的信號時，傳輸時間短，受干擾的概率低，且傳輸速度高，因此，本發(fā)明基于CAN總線來實現(xiàn)輸入板3、輸出板4和網(wǎng)關(guān)板2之間的通信。具有CAN總線的RIOM，提高了遠(yuǎn)程輸入輸出信號傳輸?shù)恼_率，實時性能高，運行可靠。因此，本發(fā)明提供的RIOM單元結(jié)構(gòu)簡單、集成度、智能化程度高，結(jié)構(gòu)與功能可擴展性好，安全可靠。

本發(fā)明實施例提供的RIOM，電源板通過背板上的電源總線可為網(wǎng)關(guān)板、輸入板和輸出板供電，通過上述至少兩根背板總線可以實現(xiàn)輸入板、輸出板 以及網(wǎng)關(guān)板之間的通信，一旦RIOM中的一根背板總線受到干擾，輸入板、輸出板以及網(wǎng)關(guān)板還可通過其余的背板總線進(jìn)行通信，從而解決了整個RIOM單元會出現(xiàn)故障的現(xiàn)象，提高了RIOM單元的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)而提高了列車安全運行的可靠性。

圖2為圖1所示RIOM中電源板的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明實施例中的上述電源板1，包括：保護、濾波電路11和電源轉(zhuǎn)換模塊12。保護、濾波電路11通過電源總線52與電源轉(zhuǎn)換模塊12連接；保護、濾波電路11與供電電源13連接，電源轉(zhuǎn)換模塊12與背板5連接。

保護、濾波電路11，用于濾除外界干擾，還用于保護背板5、網(wǎng)關(guān)板2、輸入板3以及輸出板4的安全；電源轉(zhuǎn)換模塊12，用于將供電電源13提供的電源電壓轉(zhuǎn)換到網(wǎng)關(guān)板2、輸入板3、以及輸出板4需求的電壓。

具體的，電源板1主要負(fù)責(zé)電源轉(zhuǎn)換功能，將列車供電電源13提供的電壓(例如，直流110V)調(diào)整到適合RIOM單元內(nèi)各板卡需求的電壓(例如，直流5V)，為RIOM單元內(nèi)其他板卡供電。如圖2所示，供電電源13提供的電壓經(jīng)過保護、濾波電路11后到達(dá)電源轉(zhuǎn)換模塊12，最后輸出各板卡需求的電壓至背板5上的電源總線52，為RIOM單元內(nèi)的其他板卡供電。

本發(fā)明RIOM中的電源板，在保護、濾波電路的作用下，不僅保護了RIOM單元內(nèi)各板卡的安全，還濾除了外界的干擾，通過電源轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換作用，將供電電源提供的電壓轉(zhuǎn)換到合適的大小，為RIOM內(nèi)各板卡的正常通信奠定了基礎(chǔ)。

圖3為圖1所示RIOM中網(wǎng)關(guān)板的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本發(fā)明實施例中的網(wǎng)關(guān)板2，包括：網(wǎng)關(guān)外總線控制器21、網(wǎng)關(guān)處理器22、至少兩個網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器23，并且，網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器23的數(shù)量與背板總線51的數(shù)量相等。

具體的，每個網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器23通過對應(yīng)的背板總線51與背板5連接，網(wǎng)關(guān)處理器22分別連接至少兩個網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器23、網(wǎng)關(guān)外總線控制器21，網(wǎng)關(guān)外總線控制器21通過外部總線24與外部板卡25連接。

本發(fā)明以背板5包括兩根背板總線51和一個電源總線52進(jìn)行說明，相應(yīng)的，網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器23的數(shù)量也為兩個。每個網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器23通過對應(yīng)的背板總線51與背板5連接，實現(xiàn)整個RIOM單元的內(nèi)部通信。具體 的，當(dāng)背板總線51采用CAN總線實現(xiàn)時，網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器23可為CAN通訊控制器TJA1050，其是控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，是一種標(biāo)準(zhǔn)的高速CAN收發(fā)器。TJA1050可以為總線提供差動發(fā)送性能，為CAN控制器提供差動接收性能。

網(wǎng)關(guān)處理器22連接在網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器23與網(wǎng)關(guān)外總線控制器21之間，用于實現(xiàn)對網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器23和網(wǎng)關(guān)外總線控制器21的控制，是網(wǎng)關(guān)板2進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵設(shè)備。值得說明的是，本發(fā)明中的網(wǎng)關(guān)處理器需滿足支持至少兩根背板總線，具體的，網(wǎng)關(guān)處理器22可采用最新ARM Cortex-M處理器STM32F207VG，ARM Cortex-M系列是新一代的，是一個可為廣泛技術(shù)提供標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)的處理器。與其他的ARM處理器不同，Cortex-M系列是一個完整的處理器核心，一個標(biāo)準(zhǔn)的CPU和系統(tǒng)架構(gòu)。STM32F207VG具有更高的效率、更低的動態(tài)功耗、更多靈活創(chuàng)新的高性能外設(shè)和更高的集成度。

網(wǎng)關(guān)外總線控制器21連接在外部板卡25與網(wǎng)關(guān)處理器22之間，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)關(guān)板2與列車控制和管理系統(tǒng)TCMS之間的信息交互。

可選的，網(wǎng)關(guān)外總線控制器21為多功能車輛總線MVB通訊控制電路，外部總線為MVB總線。MVB總線具有傳輸速度快，抗干擾能力強的優(yōu)點。當(dāng)上述外部總線24為MVB總線時，網(wǎng)關(guān)板2，還包括：處理器接口電路26。

處理器接口電路26連接在網(wǎng)關(guān)外總線控制器21與網(wǎng)關(guān)處理器22之間，用于協(xié)助網(wǎng)關(guān)外總線控制器21與網(wǎng)關(guān)處理器22之間的通信。處理器接口電路26可以是現(xiàn)場可編程門陣列(Field－Programmable Gate Array，簡稱FPGA)接口電路，也可以是數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor，簡稱DSP)接口電路，通過處理器接口電路提供的地址總線、數(shù)據(jù)總線來控制網(wǎng)關(guān)處理器22與網(wǎng)關(guān)外總線控制器21之間的信息交互。

在實際應(yīng)用中，網(wǎng)關(guān)外總線控制器21還可以為RS485通訊控制器MAX485或者RS232通訊控制器ST3241EBPR等，本發(fā)明并不對網(wǎng)關(guān)外總線控制器的具體器件進(jìn)行限定，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)關(guān)板與外部系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的控制器都可以被采用。當(dāng)采用RS485通訊控制器時，外部總線為RS485總線，當(dāng)采用RS232通訊控制器時，外部總線為RS232總線，RS485總線和RS232總線適用的通信距離短，其傳輸速度比較慢。

進(jìn)一步的，網(wǎng)關(guān)板2，還包括：電源轉(zhuǎn)換電路27，電源轉(zhuǎn)換電路27分別與網(wǎng)關(guān)外總線控制器21、網(wǎng)關(guān)處理器22、至少兩個網(wǎng)關(guān)內(nèi)總線控制器23以及處理器接口電路26連接，用于將從電源總線52輸入的電壓轉(zhuǎn)換到各設(shè)備需求的電壓。

本發(fā)明提供的RIOM，其包含的網(wǎng)關(guān)板是RIOM單元的核心處理設(shè)備，可用于實現(xiàn)外部總線、背板總線的管理以及網(wǎng)關(guān)外總線控制器的對外接口服務(wù)，因此，網(wǎng)關(guān)板是RIOM單元接入TCMS系統(tǒng)的接口。

圖4為本發(fā)明RIOM中輸入板的組成示意圖，圖5為本發(fā)明RIOM中數(shù)字量輸入板的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為本發(fā)明RIOM中模擬量輸入板的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，本發(fā)明上述實施例提供的RIOM，輸入板3，包括：數(shù)字量輸入板31和模擬量輸入板32。數(shù)字量輸入板31和模擬量輸入板32均分別包括：至少一組輸入通道、輸入處理器、至少兩個輸入內(nèi)總線控制器，且輸入內(nèi)總線控制器的數(shù)量與背板總線的數(shù)量相等；每個輸入內(nèi)總線控制器通過對應(yīng)的背板總線與背板連接，輸入處理器分別與至少兩個輸入內(nèi)總線控制器、至少一組輸入通道連接。

具體的，如圖5所示，數(shù)字量輸入板31，包括：至少一組數(shù)字量輸入通道311、數(shù)字量輸入處理器312、至少兩個數(shù)字量輸入內(nèi)總線控制器313。數(shù)字量輸入內(nèi)總線控制器313的數(shù)量與背板總線51的數(shù)量相等；每個數(shù)字量輸入內(nèi)總線控制器313通過對應(yīng)的背板總線與背板5連接，數(shù)字量輸入處理器312分別與至少兩個數(shù)字量輸入內(nèi)總線控制器313、至少一組數(shù)字量輸入通道311連接。至少一組數(shù)字量輸入通道311將從外部板卡315采集到的信息輸送到數(shù)字量輸入處理器312內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

數(shù)字量輸入板31的每組數(shù)字量輸入通道311公用一個公共輸入負(fù)端，每組中的每路輸入通道與數(shù)字量輸入處理器312的一個引腳連接，將采集到的信息傳遞給數(shù)字量輸入處理器312，數(shù)字量輸入處理器312負(fù)責(zé)整個數(shù)字量輸入板31的數(shù)據(jù)處理，一旦接收到網(wǎng)關(guān)板2發(fā)送來的請求發(fā)送信息，數(shù)字量輸入板31就將板卡采集信息、板卡軟件版本號、運行時間、生命信號、自檢信息等數(shù)據(jù)通過至少兩個數(shù)字量輸入內(nèi)總線控制器313發(fā)送至對應(yīng)的背板總線51，由網(wǎng)關(guān)板2接收處理。

進(jìn)一步的，數(shù)字量輸入板31，還包括：電源轉(zhuǎn)換電路314，電源轉(zhuǎn)換電 路314分別與數(shù)字量輸入處理器312、至少兩個數(shù)字量輸入內(nèi)總線控制器313連接，用于將從電源總線52輸入的電壓轉(zhuǎn)換到各設(shè)備需求的電壓。

數(shù)字量輸入板31主要負(fù)責(zé)照明控制、門狀態(tài)、高壓箱選擇開關(guān)狀態(tài)等列車信號的采集，通過背板5的至少兩根背板總線51與網(wǎng)關(guān)板2進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

進(jìn)一步的，如圖6所示，模擬量輸入板32，包括：至少一組模擬量輸入通道321、模擬量輸入處理器322、至少兩個模擬量輸入內(nèi)總線控制器323。模擬量輸入內(nèi)總線控制器323的數(shù)量與背板總線51的數(shù)量相等；每個模擬量輸入內(nèi)總線控制器323通過對應(yīng)的背板總線與背板5連接，模擬量輸入處理器322分別與至少兩個模擬量輸入內(nèi)總線控制器323、至少一組模擬量輸入通道321連接。至少一組模擬量輸入通道321將從外部板卡325采集到的信息輸送到模擬量輸入處理器322內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

模擬量輸入板32的每組模擬量輸入通道321中的每路輸入通道與模擬量輸入處理器322的一個引腳連接，將采集到的信息傳遞給模擬量輸入處理器322，模擬量輸入處理器322負(fù)責(zé)整個模擬量輸入板32的數(shù)據(jù)處理，一旦接收到網(wǎng)關(guān)板2發(fā)送來的請求發(fā)送信息，模擬量輸入板32就將板卡采集信息、板卡軟件版本號、運行時間、生命信號、自檢信息等數(shù)據(jù)通過至少兩個模擬量輸入內(nèi)總線控制器323發(fā)送至對應(yīng)的背板總線51，由網(wǎng)關(guān)板2接收處理。

進(jìn)一步的，模擬量輸入板32，還包括：電源轉(zhuǎn)換電路324，電源轉(zhuǎn)換電路324分別與模擬量輸入處理器322、至少兩個模擬量輸入內(nèi)總線控制器323連接，用于將從電源總線52輸入的電壓轉(zhuǎn)換到各設(shè)備需求的電壓。

模擬量輸入板32主要負(fù)責(zé)司機控制臺處手柄級位信號、氣缸壓力、供電電源等信息的采集，通過背板5上的至少兩根背板總線51與網(wǎng)關(guān)板2進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

圖7為本發(fā)明RIOM中輸出板的組成示意圖，圖8為本發(fā)明RIOM中數(shù)字量輸出板的結(jié)構(gòu)示意圖，圖9為本發(fā)明RIOM中模擬量輸出板的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，本發(fā)明上述實施例提供的RIOM，輸出板4，包括：數(shù)字量輸出板41和模擬量輸出板42；數(shù)字量輸出板41和模擬量輸出板42均分別包括：至少一組輸出通道、輸出處理器、至少兩個輸出內(nèi)總線控制器，且輸出內(nèi)總線控制器的數(shù)量與背板總線的數(shù)量相等；每個輸出內(nèi)總線控制器通過對應(yīng)的背板總線與背板連接，輸出處理器分別與至少兩個輸出內(nèi)總線控制器、 至少一組輸出通道連接。

具體的，如圖8所示，數(shù)字量輸出板41，包括：至少一組數(shù)字量輸出通道411、數(shù)字量輸出處理器412、至少兩個數(shù)字量輸出內(nèi)總線控制器413。數(shù)字量輸出內(nèi)總線控制器413的數(shù)量與背板總線51的數(shù)量相等；每個數(shù)字量輸出內(nèi)總線控制器413通過對應(yīng)的背板總線與背板5連接，數(shù)字量輸出處理器412分別與至少兩個數(shù)字量輸出內(nèi)總線控制器413、至少一組數(shù)字量輸出通道411連接。至少一組數(shù)字量輸出通道411將數(shù)字量輸出處理器412處理后的信息輸出輸送到外部板卡415。

數(shù)字量輸出板41的每組數(shù)字量輸出通道411為各路完全獨立隔離的數(shù)字量輸出通道，采用繼電器作為隔離元器件。每組數(shù)字量輸出通道411公用一個公共輸入正端，與繼電器公共端連接，繼電器線圈與數(shù)字量輸出處理器412的一個引腳連接，數(shù)字量輸出處理器412通過控制引腳電平的高低來控制繼電器的輸出，一旦接收到網(wǎng)關(guān)板2發(fā)送來的控制信息，數(shù)字量輸出板41就將執(zhí)行相關(guān)控制命令，同時將板卡軟件版本號、運行時間、生命信號、自檢信息等數(shù)據(jù)通過至少兩個數(shù)字量輸出內(nèi)總線控制器413發(fā)送至對應(yīng)的背板總線51，由網(wǎng)關(guān)板2接收處理。

可選的，數(shù)字量輸出板41，還包括：電源轉(zhuǎn)換電路414，電源轉(zhuǎn)換電路414分別與數(shù)字量輸出處理器412、至少兩個數(shù)字量輸出內(nèi)總線控制器413連接，用于將從電源總線52輸入的電壓轉(zhuǎn)換到各設(shè)備需求的電壓。

數(shù)字量輸出板41主要負(fù)責(zé)空調(diào)的啟?？刂?、客室門的開閉以及照明控制等，通過背板5上的至少兩根背板總線51與網(wǎng)關(guān)板2進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

進(jìn)一步的，如圖9所示，模擬量輸出板42，包括：至少一組模擬量輸出通道421、模擬量輸出處理器422、至少兩個模擬量輸出內(nèi)總線控制器423。模擬量輸出內(nèi)總線控制器423的數(shù)量與背板總線51的數(shù)量相等；每個模擬量輸出內(nèi)總線控制器423通過對應(yīng)的背板總線與背板5連接，模擬量輸出處理器422分別與至少兩個模擬量輸出內(nèi)總線控制器423、至少一組模擬量輸出通道421連接。至少一組模擬量輸出通道421將模擬量輸出處理器422處理后的信息輸出輸送到外部板卡425。

模擬量輸出板42每組模擬量輸出通道421中的每路通道與模擬量輸出處理器422的一個引腳連接，模擬量輸出處理器422通過控制引腳電平的電壓 高低來控制每路通道輸出相應(yīng)的模擬量，一旦接收到網(wǎng)關(guān)板2發(fā)送來的控制信息，模擬量輸出板42就將執(zhí)行相關(guān)控制命令，同時將板卡軟件版本號、運行時間、生命信號、自檢信息等數(shù)據(jù)通過至少兩個模擬量輸出內(nèi)總線控制器423發(fā)送至背板總線51，由網(wǎng)關(guān)板2接收處理。

可選的，模擬量輸出板42，還包括：電源轉(zhuǎn)換電路424，電源轉(zhuǎn)換電路424分別與模擬量輸出處理器422、至少兩個模擬量輸出內(nèi)總線控制器423連接，用于將從電源總線52輸入的電壓轉(zhuǎn)換到各設(shè)備需求的電壓。

本發(fā)明以背板包括兩根背板總線，且背板總線為CAN總線為例對總線的切換流程進(jìn)行說明。具體的，本發(fā)明采用背板雙CAN總線完全冗余設(shè)計，采用兩套CAN總線，每一套都包括總線控制器、總線驅(qū)動器和總線電纜。采用熱備的工作方式，即當(dāng)?shù)谝籆AN總線通信發(fā)生故障時，第二啟動CAN總線進(jìn)行通信，維持系統(tǒng)正常運行。

當(dāng)RIOM單元正常工作時，第一CAN總線處于工作狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝籆AN總線出現(xiàn)故障時，第二CAN總線進(jìn)入工作狀態(tài)。如果上電時檢測到第一CAN總線故障，第二CAN總線則自動進(jìn)入工作狀態(tài)，這樣可以保證整個RIOM單元的通信功能正常。總線故障檢測和總線自動切換是雙總線冗余系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。

當(dāng)雙總線冗余系統(tǒng)發(fā)生故障后，總線的切換可由網(wǎng)關(guān)板完成。以第一CAN總線發(fā)生故障為例進(jìn)行說明。當(dāng)網(wǎng)關(guān)板通過第一CAN總線對監(jiān)測節(jié)點(I/O板卡)進(jìn)行輪詢時，如果該監(jiān)測節(jié)點無響應(yīng)，那么網(wǎng)關(guān)板在間隔一段時間后會再次訪問該監(jiān)測節(jié)點，如果仍無響應(yīng)，則由網(wǎng)關(guān)板將該監(jiān)測節(jié)點標(biāo)記為故障，接下來，通過第二CAN總線向該監(jiān)測節(jié)點發(fā)出問詢幀，如果該監(jiān)測節(jié)點仍未響應(yīng)，那么立即報警，報告該監(jiān)測節(jié)點出現(xiàn)故障；如果該故障節(jié)點發(fā)出響應(yīng)，表明該檢測節(jié)點并未出現(xiàn)故障，而是第一CAN總線故障，將第一CAN總線的總線控制器復(fù)位，并嘗試通過第一CAN總線向網(wǎng)關(guān)板發(fā)送錯誤恢復(fù)數(shù)據(jù)幀，如果成功，網(wǎng)關(guān)板去掉上述監(jiān)測節(jié)點的故障標(biāo)記，并告知該監(jiān)測節(jié)點繼續(xù)使用第一CAN總線進(jìn)行通信；如果在嘗試發(fā)送N次后仍然不成功，那么該監(jiān)測節(jié)點通過第二CAN總線告知網(wǎng)關(guān)板第一CAN總線的錯誤恢復(fù)失敗，發(fā)出報警信息，提示駕駛員有故障發(fā)生。

本發(fā)明提供的RIOM，通過雙背板總線冗余通信來設(shè)計RIOM單元，提 高了RIOM單元的穩(wěn)定性，在列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中有著明顯的優(yōu)勢，是軌道交通行業(yè)未來發(fā)展的方向。

圖10為本發(fā)明具有RIOM的列車的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖10所示，本發(fā)明提供的一種具有RIOM的列車，包括：圖1～圖9所述的RIOM 101、列車控制單元VCU 102以及多功能車輛總線MVB 103。RIOM 101通過MVB 103與VCU 102進(jìn)行通信。RIOM 101，用于采集輸入信息，還用于輸出控制命令到VCU 102；VCU 102，用于控制該列車的運行狀態(tài)。

本發(fā)明中的RIOM，其具體結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)原理與圖1至圖9中的一致，詳細(xì)內(nèi)容參見上述實施例中的介紹，此處不再贅述。

本發(fā)明提供的RIOM及具有RIOM的列車，通過在背板上設(shè)置至少兩根背板總線，當(dāng)RIOM中的一根背板總線受到干擾，其傳輸?shù)男畔l(fā)生異常時，輸入板、輸出板以及網(wǎng)關(guān)板還可通過其余的背板總線進(jìn)行通信，從而解決了整個RIOM單元會出現(xiàn)故障的現(xiàn)象，提高了RIOM單元的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)而提高了列車安全運行的可靠性。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。