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1、(10)申请公布号 CN 102923166 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102923166 A *CN102923166A* (21)申请号 201110229679.8 (22)申请日 2011.08.11 B61L 23/00(2006.01) (71)申请人 北京交大思诺科技有限公司 地址 100081 北京市海淀区大柳树路富海中 心 2 号楼富海大厦 1608 (72)发明人 邱宽民 赵明 赵胜凯 曹德宁 (54) 发明名称 集成式列车超速防护设备主插件 (57) 摘要 本发明公开了一种集成式列车超速防护设备 主插件， 属于列车超速防护领域， 所述集成式列车 。
2、超速防护设备主插件包括 ： 轨道电路译码功能模 块、 测速测距功能模块和列车超速防护处理模块， 本实施例提供的集成式列车超速防护设备主插件 在该一块主插件上实现原本需要多个分立设备或 插件分别完成的轨道电路译码功能、 测速测距功 能和列车超速防护功能， 从而有效地节省了列车 超速防护设备的安装空间和成本， 增强了抗电磁 干扰能力， 有利于列车运行控制系统进一步向集 成化、 小型化和高性价比方向发展。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 3 页 1/2 页 。
3、2 1. 一种集成式列车超速防护设备主插件， 其特征在于， 所述主插件包括 ： 轨道电路译 码功能模块、 测速测距功能模块和列车超速防护处理功能模块 ； 所述轨道电路译码功能模块， 用于实现对接收到的各种制式的轨道电路信号的译码处 理， 将译码结果传送给所述列车超速防护处理功能模块 ； 所述测速测距功能模块， 用于实现对列车运行速度和距离的测量， 将测量结果传送给 所述列车超速防护处理功能模块 ； 所述列车超速防护处理模块， 用于根据接收到的信息实现列车超速防护的处理。 2. 如权 1 所述的主插件， 其特征在于， 所述轨道电路译码功能模块具体包括 ： 轨道电路接口单元， 用于采集轨道电路信号。
4、 ； 轨道电路译码单元， 用于对轨道电路信号进行数字滤波、 信号解调和低频译码处理， 将 得到的低频和载频信息传送给所述列车超速防护处理功能模块。 3. 如权 2 所述的主插件， 其特征在于， 所述轨道电路接口单元具体包括 ： 第一信号调理子单元， 用于对轨道电路接收线圈感应出的轨道电路信号的滤波、 限幅 和隔离处理， 并将调理得到的信号发送给信号采集子单元 ； 信号采集子单元， 用于对接收到的信号进行模 / 数转换， 将得到的数字信号传送给所 述轨道电路译码单元。 4. 如权 1 所述的主插件， 其特征在于， 所述测速测距功能模块具体包括 ： 测速测距接口单元， 用于采集脉冲信号 ； 测速测。
5、距处理单元， 用于根据计数值、 轮径、 每转脉冲数和计数周期计算列车运行速度 与行走距离。 5. 如权 4 所述的主插件， 其特征在于， 所述测速测距接口单元具体包括 ： 第二信号调理子单元， 用于对速度传感器输出的脉冲信号的滤波、 限幅和隔离处理， 将 调理得到的信号传送给测速测距处理单元。 6. 如权 1 所述的主插件， 其特征在于， 所述主插件还包括 ： 车载数据存储模块， 用于实现对车载线路数据的非易失性存储， 并将所述数据提供给 所述列车超速防护处理模块使用。 7. 如权 1 所述的主插件， 其特征在于， 所述主插件还包括 ： 外部设备交互接口模块， 用 于提供所述列车超速防护处理模。
6、块与外部设备进行信息交互的通道。 8. 如权 7 所述的主插件， 其特征在于， 所述外部设备交互接口模块具体包括 ： 并行总线接口单元， 与 TIU 插件相连， 用于提供所述列车超速防护处理功能模块与 TIU 插件进行信息交互的通道 ； 以太网接口单元， 与备机相连， 用于提供所述列车超速防护处理功能模块与备机进行 信息交互的通道 ； CAN 总线接口单元， 与 BTM、 DMI、 记录插件相连， 用于提供所述列车超速防护处理功能 模块与 BTM、 DMI、 记录插件进行信息交互的通道。 9. 一种集成式列车超速防护设备主插件， 其特征在于， 所述主插件包括 ： 轨道电路译 码功能模块和测速测。
7、距功能模块 ； 所述轨道电路译码功能模块， 用于实现对接收到的各种制式的轨道电路信号的译码处 理， 同时将译码结果提供安全计算机或监控主机使用 ； 权 利 要 求 书 CN 102923166 A 2 2/2 页 3 所述测速测距功能模块， 用于实现对列车运行速度和距离的测量， 同时将测量结果提 供安全计算机或监控主机使用。 10. 一种集成式列车超速防护设备主插件， 其特征在于， 所述主插件包括 ： 轨道电路译 码功能模块和列车超速防护处理模块 ； 所述轨道电路译码功能模块， 用于实现对接收到的各种制式的轨道电路信号的译码处 理， 同时将译码结果提供列车超速防护处理模块使用 ； 所述列车超速。
8、防护处理模块， 用于根据接收到的信息实现列车超速防护的处理。 权 利 要 求 书 CN 102923166 A 3 1/6 页 4 集成式列车超速防护设备主插件 0001 技术领域 0002 本发明涉及列车超速防护领域， 尤其涉及到一种集成式列车超速防护设备主插 件。 背景技术 0003 目前， 在铁路列车运行控制系统中应用的列车超速防护设备其主要由安全计算 机或监控主机、 轨道电路信息接收设备、 应答器信息接收模块 BTM（Balise Transmission Modul） 、 列车接口单元 TIU （Train Interface Unit） 、 人机接口设备 DMI (Driver M。
9、achine Interface Unit)、 测速测距单元 SDU（Speed & Distance Processing Unit） 和信息记录 单元等分立设备或分立插件组成。 0004 其中安全计算机或监控主机仅完成列车超速防护功能， 而轨道电路译码功能由轨 道电路信息接收设备完成， 测速测距功能由测速测距单元完成。 0005 但是由分立设备或插件组成的列车超速防护设备需要占用较大的安装空间和较 高的成本， 不利于列车运行控制系统向集成化、 小型化和高性价比的方向发展。 发明内容 0006 基于上述现有技术存在的问题， 本发明提供了集成式列车超速防护设备主插件， 可以将原本需要多个分立设。
10、备或插件分别完成的功能集成在所述一块主插件上完成， 有利 于大大地节省列车超速防护设备的安装空间和成本。技术方案如下 ： 一种集成式列车超速防护设备主插件， 所述主插件包括 ： 轨道电路译码功能模块、 测速 测距功能模块和列车超速防护处理模块 ； 所述轨道电路译码功能模块， 用于实现对接收到的各种制式的轨道电路信号的译码处 理， 将译码结果传送给所述列车超速防护处理模块 ； 所述测速测距功能模块， 用于实现对列车运行速度和距离的测量， 将测量结果传送给 所述列车超速防护处理模块 ； 所述列车超速防护处理模块， 用于根据接收到的信息实现列车超速防护的处理。 0007 另一种集成式列车超速防护设备。
11、主插件， 所述主插件包括 ： 轨道电路译码功能模 块和测速测距功能模块 ； 所述轨道电路译码功能模块， 用于实现对接收到的各种制式的轨道电路信号的译码处 理， 同时将译码结果提供给安全计算机或监控主机使用 ； 所述测速测距功能模块， 用于实现对列车运行速度和距离的测量， 同时将测量结果提 供给安全计算机或监控主机使用。 0008 再一种集成式列车超速防护设备主插件， 所述主插件包括 ： 轨道电路译码功能模 块和列车超速防护处理模块 ； 说 明 书 CN 102923166 A 4 2/6 页 5 所述轨道电路译码功能模块， 用于实现对接收到的各种制式的轨道电路信号的译码处 理， 同时将译码结果。
12、提供列车超速防护处理模块使用 ； 所述列车超速防护处理模块， 用于根据接收到的信息实现列车超速防护的处理。 0009 本发明的有益效果在于 ： 本发明提供的集成式列车超速防护设备主插件， 可以在 该一块主插件上实现原本需要多个分立设备的或插件分别完成的功能， 克服了现有技术中 列车超速防护功能、 轨道电路译码功能与测速测距功能由分立的安全计算机或监控主机、 轨道电路信息接收设备和测速测距单元完成的情况， 从而有效地节省了列车超速防护设备 的安装空间和成本， 增强了抗电磁干扰能力， 有利于列车运行控制系统进一步向集成化、 小 型化和高性价比方向发展。 附图说明 0010 图 1 是本发明实施例 。
13、1 的集成式列车超速防护设备主插件功能示意图 ； 图 2 是本发明实施例 2 的集成式列车超速防护设备主插件详细结构示意图 ； 图 3 是本发明实施例 2 的集成式列车超速防护设备主插件硬件平台示意图。 具体实施方式 0011 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚明确， 下面结合实施方式和附图， 对 本发明做进一步详细说明。 在此， 本发明的示意性实施方式及其说明主要用于解释本发明， 但并不作为对本发明的限定。 0012 实施例一 本发明实施例提供了一种集成式列车超速防护设备主插件， 可以在一块插件上实现列 车超速防护处理功能、 轨道电路信号译码功能和测速测距功能。 0013 如图 1 。
14、所示， 集成式列车超速防护设备主插件包括 ： 轨道电路译码功能模块 101、 测速测距功能模块 102 和列车超速防护处理模块 103 ； 轨道电路译码功能模块 101， 与轨道电路接收线圈相连， 用于实现对接收到的各种制式 的轨道电路信号的译码处理， 并将译码结果传送给列车超速防护处理模块 103 ； 测速测距功能模块 102， 与速度传感器相连， 用于实现对列车运行速度和距离的测量， 将测量结果传送给所述列车超速防护处理模块 103 ； 列车超速防护处理模块 103， 与轨道电路译码功能模块和测速测距功能模块分别相连， 用于根据接收到的信息实现列车超速防护的处理。 0014 本实施例提供的。
15、列车超速防护设备主插件既实现了列车超速防护功能， 又实现了 轨道电路译码功能与测速测距功能， 克服了现有技术中安全计算机或监控主机完成列车超 速防护功能， 而轨道电路译码功能与测速测距功能由分立的轨道电路信息接收设备和测速 测距单元完成的情况， 从而有效地节省了列车超速防护设备的安装空间和成本， 增强了抗 电磁干扰能力， 有利于列车运行控制系统进一步向集成化、 小型化和高性价比方向发展。 0015 实施例二 进一步地， 如图 2 所示， 本实施例中的列车超速防护设备主插件还包括 ： 外部设备交互 接口模块 104， 用于提供列车超速防护处理模块与外部设备进行信息交互的通道， 其中， 外 说 明。
16、 书 CN 102923166 A 5 3/6 页 6 部设备具体包括 DMI、 BTM、 备机、 记录插件和 TIU 插件等。 0016 具体地， 本实施例中的轨道电路译码功能模块 101 包括 ： 轨道电路接口单元 1011 和轨道电路译码单元 1012 ； 轨道电路接口单元 1011， 用于采集轨道电路信号， 具体包括第一信号调理子单元 1011a 和信号采集子单元 1011b ； 其中， 第一信号调理子单元 1011a， 与轨道电路接收线圈相连， 用于对轨道电路接收线 圈感应出的轨道电路信号的滤波、 限幅和隔离处理， 并将调理后的信号提供给与其相连的 信号采集单元， 具体地， 本实施例。
17、中的第一信号调理单元可由信号适配阻容网络、 稳压管、 隔离运算放大器和隔离电源芯片构成的电路组成 ； 信号采集子单元 1011b， 与第一信号调理单元相连， 用于对调理好的轨道电路信号进行 A/D 变换， 并将变换后的数字信号提供给轨道电路译码单元进行译码处理， 具体地， 本实施 例中的信号采集单元可由信号适配电阻网络和模数采集芯片构成的电路组成 ； 轨道电路译码单元 1012， 用于对采集的轨道电路信号进行数字滤波、 信号解调和低频 译码处理， 将得到的低频和载频信息提供列车超速防护处理模块使用， 在本实施例中， 轨道 电路译码单元具体通过 CPU 来实现的， 因此 CPU 与轨道电路接口单。
18、元组成了轨道电路译码 功能模块的硬件平台。 0017 相应地， 测速测距功能模块 102 包括 ： 测速测距接口单元 1021 和测速测距处理单 元 1022 ； 测速测距接口单元 1021， 用于采集脉冲信号， 具体包括第二信号调理子 1021a， 第二信 号调理单元组成， 与速度传感器相连， 用于对速度传感器输出的脉冲信号的滤波、 限幅和隔 离处理， 并将调理后的信号提供给 CPU 进行测速测距处理， 具体地， 本实施例中的第二信号 调理单元可由阻容滤波网络、 稳压管、 比较器和光电耦合芯片构成的电路组成 ； 测速测距处理单元 1022， 用于根据 CPU 的计数值、 轮径、 每转脉冲数和。
19、计数周期计算列 车运行速度， 进而计算走行距离。测速测距模块通过判断列车的最大加速度和最小减速度 的范围来处理列车的空转和打滑， 在本实施例中， 测速测距处理单元具体通过 CPU 来实现 的， 因此 CPU 与测速测距接口单元组成了测速测距功能模块的硬件平台。 0018 相应地， 外部设备交互接口模块 104 具体包括 ： 并行总线接口单元 1041， 与 TIU 插件相连， 用于对并行的数据、 地址和控制总线进行隔 离缓冲处理， 提供两个 CPU 信息输出、 输入信息获取和输出反馈信息获取的通道， 具体地， 本实施例中的并行总线接口单元可由逻辑控制芯片和电平转换芯片构成的电路组成 ； 以太网。
20、接口单元 1042， 与备机相连， 用于对 CPU 扩展的以太网接口进行驱动、 隔离和电 平转换处理， 提供 CPU 与备机进行信息交互所需的通道， 具体地， 本实施例中的以太网接口 单元可由逻辑控制芯片、 以太网控制芯片和网络变压器构成的电路组成 ； CAN（控制器局域网 CONTROLLER AREA NETWORK） 总线接口单元 1043， 与 BTM、 DMI、 记录插件相连， 用于对 CPU 自带的 CAN 接口进行驱动、 隔离和电平转换处 理， 提供 CPU 与 BTM、 DMI、 记录插件进行信息交互所需的通道， 具体地， 本实施例中的 CAN 接 口单元可由静电防护器件、 C。
21、AN 收发驱动芯片、 电气隔离芯片构成的电路组成。 0019 进一步的， 本实施例中的集成式列车超速防护设备主插件还包括车载数据存储模 块 105， 用于对车载线路数据的非易失性存储， 将存储的数据提供给列车超速防护处理模块 说 明 书 CN 102923166 A 6 4/6 页 7 使用， 具体地， 本实施例中的车载数据存储模块由大容量 FLASH 芯片组成。 0020 进一步地， 如图 3 所示， 本实施例中的集成式列车超速防护设备主插件的硬件平 台包括 ： 双 CPU 的运行平台、 两个轨道电路信号接口、 两个测速测距接口、 两个外部设备交 互接口和两个车载数据存储模块， 其中两个轨道。
22、电路信号接口、 两个测速测距接口、 两个外 部设备交互接口、 两个车载数据存储模块的功能和结构完全相同， 并且 CPU 与轨道电路信 号接口组成了轨道电路译码功能模块实现的硬件平台， CPU 与测速测距接口组成了测速测 距功能模块实现的硬件平台， CPU 通过译码结果、 测量结果以及从车载数据存储模块中获得 的车载设备线路数据来完成列车的超速防护处理， CPU 通过外部设备交互接口完成与外部 设备的信息交互 ； 在该双 CPU 的运行平台上， 每个 CPU 均与各自的轨道电路信号接口、 测速测距接口、 外 部设备交互接口和车载数据存储模块相连 ； CPU 间通过同步串口实现信息的共享和同步， 。
23、两个 CPU 通过比对输入、 中间处理结果和输出， 实现 2 取 2 功能， 从而保证逻辑处理和运算 的安全性， 最终实现轨道电路信号译码处理、 测速测距处理、 列车超速防护处理以及与外部 设备的信息交互等功能。 0021 具体地， 本实施例中的 CPU 可选用具有 QEP（正交脉冲编码模块 Quadrature Encoder Pulse Module） 外设接口、 多串行外设 （CAN模块、 异步通讯串口、 同步通讯串口） 接 口、 扩展接口和浮点运算单元的数字信号处理器或微处理器。 0022 本发明实施例仅以上述双CPU为例进行说明， 在实际应用过程中， 上述双CPU中的 每个 CPU 。
24、也可以使用单个多核 CPU 或多个 CPU 实现轨道电路信号译码处理、 测速测距处理、 列车超速防护处理以及与外部设备的信息交互功能。 0023 本实施例提供的集成式列车超速防护设备主插件既实现了列车超速防护功能， 又 实现了轨道电路译码功能与测速测距功能， 同时还具有和外部设备交互的功能， 克服了现 有技术中安全计算机或监控主机完成列车超速防护功能， 而轨道电路译码功能与测速测距 功能由分立的轨道电路信息接收设备和测速测距单元完成的情况， 从而有效地节省了列车 超速防护设备安装空间和成本， 增强了抗电磁干扰能力， 有利于列车运行控制系统进一步 向集成化、 小型化和高性价比方向发展。 0024。
25、 实施例三 本实施例中的集成式列车超速防护设备主插件的软件架构采用分层模式， 包括 ： 硬件 驱动层、 容错处理层和应用层 ； 其中， 硬件驱动层负责完成硬件的驱动和与容错处理层的数据交互 ； 容错处理层负责两个 CPU 输入数据、 输出数据和应用层的中间处理数据的比较及与硬 件驱动层和应用层的数据交互 ； 应用层根据容错处理层提供的数据， 进行测速测距处理、 轨道电路译码处理、 列车超速 防护处理以及外部设备交互处理 ； 同时， 应用层将处理产生的数据提供容错层处理。 0025 具体地， 硬件驱动层完成 CPU 自带的外设和扩展的外部芯片的驱动 ； 同时， 硬件驱 动层将获取的外部设备、 外。
26、设及另一个 CPU 的数据提供容错层使用， 并将容错层提供的数 据输出。 0026 相应地， 本实施例中容错层比较的数据包括输入数据、 输出数据和应用层的中间 说 明 书 CN 102923166 A 7 5/6 页 8 处理数据， 具体的， 容错层将比较一致或满足容差要求的输入数据提供应用层使用， 容错层 将比较一致的输出数据提供硬件驱动层进行输出， 容错层将应用层的中间处理数据的比较 结果提供应用层使用 ； 相应地， 应用层具体包括 ： 测速测距处理， 具体根据 QEP 的计数值、 轮径、 每转脉冲数和计数周期计算列车运行速 度， 进而计算走行距离 ； 同时根据列车的最大加速度和最小减速度。
27、的范围来判读和处理列 车的空转和打滑 ； 轨道电路译码处理， 具体对采集的轨道电路信号进行数字滤波、 信号解调和低频译码 处理， 将得到的低频和载频信息提供给进行列车超速防护处理时使用 ； 列车超速防护处理， 具体根据外部设备交互处理输出的 BTM 信息或读取的车载数据存 储模块中的车载线路数据来获取地面信息， 确定列车的位置 ； 同时， 根据测速测距处理输出 的速度和距离信息， 生成相应的运行模式曲线 ； 根据轨道电路译码处理输出的信息确定列 车行车许可后， 生成相应的制动模式曲线 ； 当列车速度超过制动模式曲线的限制速度时输 出制动， 进而保证列车运行安全 ； 外部设备交互处理， 具体包括。
28、输入通信数据的处理、 输出通信数据的处理和 TIU 处理 ； 其中， 输入通信数据的处理， 根据容错层输出的输入通信数据， 基于具体外部设备通信 数据的连续性判断该外部设备是否故障 ； 如果通信连续， 对通信数据进行解析， 并将解析后 的具体设备的业务数据和设备状态提供列车超速防护处理模块使用 ； 输出通信数据的处理， 根据对应设备的通信协议， 对数据进行封装， 提供给容错层使 用 ； TIU 处理， 用于实现输入信息的获取、 信息的输出和输出反馈信息的获取， 具体地， 本实 施例中的 TIU 处理包括 ： TIU 输入处理， 读取输入信息和制动输出的反馈信息 ； TIU 输出处 理， 输出制。
29、动信息。 0027 本实施例提供了一种集成式列车超速防护设备主插件， 及其硬件平台和功能实现 方法， 本实施例中提供的集成式列车超速防护设备主插件既能实现列车超速防护处理功 能， 又能实现轨道电路信号译码功能和测速测距功能， 同时还具有和外部设备交互的功能， 克服了现有技术中安全计算机或监控主机完成列车超速防护功能， 而轨道电路译码功能与 测速测距功能由分立的轨道电路信息接收设备和测速测距单元完成的情况， 大大节约了列 车超速防护设备的安装空间与成本， 增强了抗电磁干扰能力， 从而有利于列车运行控制系 统进一步向集成化、 小型化和高性价比方向发展。 0028 实施例四 本发明实施例还提供了另一。
30、种集成式列车超速防护设备主插件， 该集成式列车超速防 护设备主插件包括 ： 轨道电路译码功能模块和测速测距功能模块 ； 所述轨道电路译码功能模块， 用于实现对接收到的各种制式的轨道电路信号的译码处 理， 同时将译码结果提供安全计算机或监控主机使用 ； 所述测速测距功能模块， 用于实现对列车运行速度和距离的测量， 同时将测量结果提 供安全计算机或监控主机使用。 0029 具体的， 该集成式列车超速防护设备主插件中的轨道电路译码功能模块和测速测 距功能模块的实现方法、 实现的硬件平台及软件架构与实施例二、 实施例三中的描述相同， 说 明 书 CN 102923166 A 8 6/6 页 9 在些不。
31、再重复。 0030 本实施例提供的集成式列车超速防护设备主插件既能实现轨道电路信号译码功 能， 又能实现测速测距功能， 克服了现有技术中列车超速防护设备的轨道电路译码功能与 测速测距功能只能由分立的轨道电路信息接收设备和测速测距单元完成的情况， 大大节约 了列车超速防护设备的安装空间与成本， 增强了抗电磁干扰能力， 从而有利于列车运行控 制系统进一步向集成化、 小型化和高性价比方向发展。 0031 进一步， 本发明实施例还提供了再一种集成式列车超速防护设备主插件， 该集成 式列车超速防护设备主插件包括 ： 轨道电路译码功能模块和列车超速防护处理模块 ； 所述轨道电路译码功能模块， 用于实现对接。
32、收到的各种制式的轨道电路信号的译码处 理， 同时将译码结果提供列车超速防护处理模块使用 ； 所述列车超速防护处理模块， 用于根据接收到的信息实现列车超速防护的处理。 0032 具体的， 该集成式列车超速防护设备主插件中的轨道电路译码功能模块和列车超 速防护处理模块的实现方法、 实现的硬件平台及软件架构与实施例二、 实施例三中的描述 相同， 在些不再重复。 0033 本实施例提供的集成式列车超速防护设备主插件既能实现轨道电路信号译码功 能， 又能实现列车超速防护处理功能， 克服了现有技术中列车超速防护设备的轨道电路译 码功能与列车超速防护处理功能需要由分立的设备或插件完成的情况， 大大节约了列车。
33、超 速防护设备的安装空间与成本， 增强了抗电磁干扰能力， 从而有利于列车运行控制系统进 一步向集成化、 小型化和高性价比方向发展。 0034 总之， 以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的 保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在 本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102923166 A 9 1/3 页 10 图 1 说 明 书 附 图 CN 102923166 A 10 2/3 页 11 图 2 说 明 书 附 图 CN 102923166 A 11 3/3 页 12 图 3 说 明 书 附 图 CN 102923166 A 12 。