地铁网络控制系统

摘要

本实用新型公开的地铁网络控制系统，包括置于机箱长度为44TE的第一机箱内的中央控制单元；置于机箱长度为84TE的第二机箱内的输入输出单元、ENC交换机单元、POE交换机单元、车地无线传输机单元以及安全记录仪单元，第一机箱一端设有第一板卡安装口，第一板卡安装口处沿长度方向设有每间隔2TE加工有一个安装孔的第一板卡安装板；第二机箱的一端设有第二板卡安装口，第二板卡安装口处沿长度方向设有每间隔2TE加工有一个安装孔的第二板卡安装板。本实用新型公开的地铁网络控制系统由于将地铁网络控制系统中不同设备的机箱设置成统一的标准，因此不需要加工多种尺寸的机箱，降低了加工成本。

说明书

技术领域

本实用新型涉及以车载工业以太网作为车辆级和车辆内的通信技术，尤其是涉及地铁网络控制系统。

背景技术

目前，地铁网络控制系统产品主要中央控制单元、输入输出单元、ECN交换机、POE交换机、车地无线传输单元、安全记录单元等设备，不同的设备单元设置在不同的机箱内，不同的机箱尺寸大小不一，不能统型。

因此，由于目前的地铁设备种类固定，但尺寸多样，且有些功能本可同时存在同种机箱，或者为地铁产品性能提升可增加某些功能模块，但因空间问题不能实现，没有形成标准化统型，会造成一些不必要的多余设计，同时对资源也是一种浪费。

实用新型内容

本实用新型提出了一种地铁网络控制系统，解决了现有地铁网络控制系统需要多种尺寸的机箱造成加工成本的增加以及资源的浪费。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种地铁网络控制系统，包括中央控制单元、人机接口单元、输入输出单元、ENC交换机单元、POE交换机单元、车地无线传输机单元、车地无线传输天线单元以及安全记录仪单元；

所述中央控制单元置于机箱长度为44TE的第一机箱内；

所述输入输出单元、所述ENC交换机单元、所述POE交换机单元、所述车地无线传输机单元以及所述安全记录仪单元分别置于各自对应的机箱长度为 84TE的第二机箱内；

所述第一机箱的一端设有第一板卡安装口，所述第一板卡安装口处沿长度方向设有两个相对设置的第一板卡安装板，所述第一板卡安装板上沿长度方向每间隔2TE设有一个安装孔；

所述第二机箱的一端设有第二板卡安装口，所述第二板卡安装口处沿长度方向设有两个相对设置的第二板卡安装板，所述第二板卡安装板上沿长度方向每间隔2TE设有一个安装孔。

进一步地，所述安全记录仪单元包括依次设置在第二机箱内的至少一个电源板卡、主控单元、数据记录单元、交换机板卡、数字量输入板卡以及模拟量输入输出板卡。

与现有技术比较，本实用新型公开的地铁网络控制系统具有以下有益效果：由于将地铁网络控制系统中不同设备的机箱设置成统一的标准，因此不需要加工多种尺寸的机箱，降低了加工成本，同时也便于对地铁产品性能提升时可以方便的增加某些功能模块。

附图说明

图1为本实用新型公开的地铁网络控制系统中中央控制单元的主视图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本实用新型公开的中央控制单元的轴视图；

图5为本实用新型公开的输入输出单元的主视图；

图6为本实用新型公开的输入输出单元的轴视图；

图7为本实用新型公开的ENC交换机单元的主视图；

图8为本实用新型公开的ENC交换机单元的轴视图；

图9为本实用新型公开的POE交换机单元的主视图；

图10为本实用新型公开的POE交换机单元的轴视图；

图11为本实用新型公开的车地无线传输机单元的主视图；

图12为本实用新型公开的车地无线传输机单元的轴视图；

图13为本实用新型公开的安全记录仪单元的主视图；

图14为本实用新型公开的安全记录仪单元的轴视图；

图15为本实用新型公开的人机接口单元的主视图；

图16为本实用新型公开的人机接口单元的轴视图。

具体实施方式

系列化标准地铁采用整车环形以太网拓扑结构，主要机箱配置可见下表1。

表1系列化标准地铁的系统配置

Tc表示带司机室的拖车；MP表示带受电弓的动车；M1表示动车；M2表示动车。

即一辆标准化地铁需要配置2组中央控制单元、2组人机接口单元、8组输入输出单元、6组ENC交换机单元、6组POE交换机单元、2组车地无线传输机单元、2组车地无线传输天线单元以及1组安全记录仪单元。

本实用新型公开的地铁网络控制系统，包括中央控制单元1、人机接口单元 2、输入输出单元3、ENC交换机单元4、POE交换机单元5、车地无线传输机单元6、车地无线传输天线单元以及安全记录仪单元8；

所述中央控制单元1置于机箱长度为44TE的第一机箱90内；

所述输入输出单元3、所述ENC交换机单元4、所述POE交换机单元5、所述车地无线传输机单元6以及所述安全记录仪单元8分别置于各自对应的机箱长度为84TE的第二机箱内；

所述第一机箱90的一端设有第一板卡安装口95，所述第一板卡安装口95 处沿长度方向设有两个相对设置的第一板卡安装板97，所述第一板卡安装板97 上沿长度方向每间隔2TE设有一个安装孔；

所述第二机箱91的一端设有第二板卡安装口96，所述第二板卡安装口96 处沿长度方向设有两个相对设置的第二板卡安装板98，所述第二板卡安装板98 上沿长度方向每间隔2TE设有一个安装孔。

本实用新型公开的地铁网络控制系统由于将地铁网络控制系统中不同设备的机箱设置成统一的标准，因此不需要加工多种尺寸的机箱，降低了加工成本，同时也便于对地铁产品性能提升时可以方便的增加某些功能模块。

优选地，本实用新型公开的地铁网络控制系统中各单元采用以下方式进行布置：1、如果使用电源板卡为机箱其他板卡供电，则电源板卡应从机箱最右侧开始布置；2、功能性(网关、处理器、IO、交换机等)板卡从机箱左侧开始布置，一般将专门的通讯板卡(如MVB板、独立的以太网板、中继器板等)从最左侧开始布置；3、板卡宽度一般以2TE为基本单位，宽度最小不小于4TE，如： 4TE、6TE、8TE、12TE、16TE、32TE、42TE等。

进一步地，所述第一机箱90设有所述第一板卡安装口95的两侧还固定有第一提手法兰93；所述第二机箱91设有所述第二板卡安装口96的两侧还固定有第二提手法兰94，设有提手法兰可以便于进行搬运和安装。

进一步地，所述第一提手法兰和所述第二提手法兰上均设有接地螺栓，以便于进行接地保护。如图15和图16所示为人机接口单元。

进一步地，如图1、图2、图3以及图4所示，所述中央控制单元1包括至少一个电源板卡10、中央控制单元板卡11和数据记录单元板卡12，所述电源板卡10从所述第一机箱90的右侧依次安装，所述中央控制单元板卡11和数据记录单元板卡12从所述第一机箱90左侧依次安装，本实施中，电源板卡具有两个。

具体地，中央控制单元的硬件平台达到SIL2级，该控制单元具有总线管理、设备状态监视、功能逻辑控制和故障诊断等功能，可以实现车辆的牵引制动控制、方向控制、速度控制等功能。当检测出总线或网络设备通信故障时，可提示相应的故障诊断信息或故障导向安全,中央控制单元安装在第一机箱内，第一机箱采用3U机箱，机箱长度为44TE，深度满足最大尺寸250mm(不含把手)。接地螺栓99(左右各一个)在第一提手法兰93外侧，M5螺纹通孔，自带接地螺栓。

如表2所示为中央控制单元的性能参数：

表2中央控制单元的性能参数表

表3为中央控制单元的接口丝印：

表3中央控制单元的接口丝印

中央控制单元的电气接口参数如下：

·电源连接器

设备侧和线缆侧均采用公制25芯连接器(25W3)，且线缆侧连接器由设备厂家提供。电源连接器插针定义：

表4中央控制单元的电源连接器插针定义

连接器匹配线径：地址线(管脚号1-22)为0.5mm

·以太网连接器

设备侧和线缆侧均采用M12连接器(D-Code)，设备侧为母头，线缆侧为公头。

表5中央控制单元的以太网连接器定义

连接器匹配线径：CAT5e-AWG20或CAT5e-AWG22。

·MVB连接器

设备侧和线缆侧均采用DB9公制M3连接器，且线缆侧连接器由设备厂家提供。

表6中央控制单元的MVB连接器定义

连接器匹配线径：CAT5e-AWG20。

进一步地，如图5和图6所示，所述输入输出单元3包括依次设置在所述第二机箱内91的至少一个电源板卡30、以太网交互板卡31、安全型数字量输入输出板卡、数字量输出板卡、通用型数字量输入输出板卡、通用型数字量输入板卡、数字量输出板卡以及模拟量输入输出板卡,图中不同输入输出板卡均用标号32表示，并且不同板卡的数量和布置位置可以根据需要进行设置。

输入输出单元安装在第二机箱内，输入输出单元达到SIL2级，该单元用于实现列车各种数字量、模拟量信号的采集和控制信号的输出。每个输入输出单元(IOM机箱)根据所在车辆DI、DO、AI、AO(数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出)信号数量的不同可进行相应的板卡配置，电压电流范围可以根据负载的变化要求进行相应配置，以便满足车辆整体设计要求。第二机箱采用 3U机箱，机箱长度为84TE，深度满足最大尺寸250mm(不含把手)。接地螺栓(左右各一个)在法兰外侧，M5螺纹通孔，自带接地螺栓，具体位置不作要求。

表7输入输出单元的性能参数

表8输入输出单元的板卡描述

表9输入输出单元的接口丝印

注：IO连接器具备防插错机制。

·电源连接器：

设备侧和线缆侧均采用公制25芯连接器(25W3)，且线缆侧连接器由设备厂家提供。输入输出单元的电源连接器插针定义：

表10输入输出单元的电源连接器插针定义

连接器匹配线径：地址线(管脚号1-22)为0.5mm

·安全与通用DIO板卡(安全型数字量输入输出板卡)

设备侧和线缆侧均采用F48针连接器，且线缆侧连接器由设备厂家提供。

DI电路负责110V输入信号的采集；DO电路负责开关110V输出信号，输出控制采用MOSFET电路。DI输入电路和DO输出电路均采用隔离方式。对于安全DIO板卡，各开关量输入和每路输出均具有对应的指示灯。非安全DIO板卡和安全DIO板卡的引脚定义一致，非安全DIO板卡占一个槽位，安全DIO板卡占两个槽位。针脚定义如下：

表11 DIO板卡连接器插针定义

注：110V负端全部引脚导通，为数字量输入和数字量输出提供共地，车辆接线时无须全部接110V负端。110V正端全部引脚导通，车辆接线时建议全部接入 110V正，避免电流过小，导致DO驱动不足。连接器匹配线径：1.0mm2。

·干节点板

设备侧和线缆侧均采用F48针连接器，且线缆侧连接器由设备厂家提供。安全型干节点板卡占2个槽位带指示灯，非安全型占一个槽位不带指示灯，干节点 48芯点位如下表。

表12干节点连接器插针定义

注：连接器匹配线径：1.0mm

·通用型AIO板(通用型模拟量输入输出板卡)

设备侧和线缆侧均采用F48针连接器，且线缆侧连接器由设备厂家提供。通用型DI板卡占1个槽位，通用型AIO板48芯点位如下表

表13 AIO板卡连接器插针定义

注：连接器匹配线径：0.75～1.0mm

·通用型DI板(通用型数字量输入板卡)

设备侧和线缆侧均采用F48针连接器，且线缆侧连接器由设备厂家提供。通用型DI板卡占1个槽位，最大支持16路DI输入。通用型DI板卡定义如表所示。

表14 DI板卡连接器插针定义

注：连接器匹配线径：1.0mm

·以太网连接器(以太网交互板卡)

设备侧和线缆侧均采用M12连接器(D-Code)，设备侧为母头，线缆侧为公头。

表15安以太网连接器插针定义

注：连接器匹配线径：CAT5e-AWG20或CAT5e-AWG22。

·MVB连接器

设备侧和线缆侧均采用DB9公制M3连接器，且线缆侧连接器由设备厂家提供。

表16 MVB连接器插针定义

注：连接器匹配线径：CAT5e-AWG20。

进一步地，如图7和图8所示，所述ENC交换机单元4包括依次设置在第二机箱91内的至少一个电源板卡40、编组网交换机41以及中继器板卡42。

ENC交换机单元(SRU机箱)主要实现以太网数据、MVB中继交换功能，支持环网、VLAN、QoS、端口流量限制、广播抑制等功能。机箱采用双电源进行冗余，交换板卡支持千兆和百兆传输速率。同一机箱中的两组交换板(16个百兆和4个千兆接口板为一组交换板)之间不通过背板进行连接。ENC交换机单元采用3U机箱嵌入式安装结构，机箱长度为84TE，深度满足最大尺寸250mm(不含把手)。接地螺栓(左右各一个)在法兰外侧，M5螺纹通孔，自带接地螺栓。

表17 ENC交换机单元的性能参数表

表18 ENC交换机单元的接口丝印

·电源连接器：

设备侧和车辆侧采用公制25芯连接器(25W3)，插针定义：

表19 ENC交换机单元的电源连接器丝印表

连接器匹配线径：地址线(管脚号1-22)0.5mm2，电源线(管脚号A1-A3) 1.5mm

·千兆以太网电气接口

M12连接器(X-Code)，如下表。

表20 ENC交换机单元的千兆以太网电气接口

连接器匹配线径：CAT7-AWG24。

·百兆以太网电气接口

M12连接器(D-Code)如下表。

表21 ENC交换机单元的百兆以太网电气接口

连接器匹配线径：CAT5e-AWG20或CAT5e-AWG22。

进一步地，如图9和图10所示，所述POE交换机单元包括依次设置在第二机箱内的两个POE交换机50和两个电源板卡51。

POE交换机单元主要实现PIS数据交换功能，采用管理型交换机。支持VLAN、QoS、端口流量限制、广播抑制等功能。交换板卡支持千兆和百兆传输速率，并支持POE端口。同一机箱中的两块交换板不通过背板连接。POE交换机单元采用 3U机箱嵌入式安装结构，机箱长度为84TE，深度满足最大尺寸250mm(不含把手)。接地螺栓(左右各一个)在法兰外侧，M5螺纹通孔，自带接地螺栓，具体位置不作要求。

表22 POE交换机单元的性能参数表

表23 POE交换机单元的接口丝印表

·千兆以太网电气接口

M12连接器(X-Code)如下表。

表24 POE交换机单元的千兆以太网电气接口表

连接器匹配线径：CAT7-AWG24。

·百兆以太网电气接口

M12连接器(D-Code)如下表。

表25 POE交换机单元的百兆以太网电气接口表

注：连接器匹配线径：CAT5e-AWG20或CAT5e-AWG22。

·电源电气接口

M12连接器(A-Code)，如下表。

表26 POE交换机单元的电源电气接口表

注：连接器匹配线径：0.5mm2。

进一步地，如图11和图12所示，所述车地无线传输机单元6包括依次设置在第二机箱91内的电源单元60、数据记录单元61、以太网交换机62、安全板卡63以及无线传输板卡64。

车地无线传输机单元6采用3U机箱嵌入式安装结构，机箱长度为84TE，深度满足最大尺寸250mm(不含把手)。接地螺栓(左右各一个)在法兰外侧，M5 螺纹通孔，自带接地螺栓，具体位置不作要求。

表27车地无线传输机单元的性能参数

表28车地无线传输机单元的接口标识

进一步地，如图13和图14所示，所述安全记录仪单元8包括依次设置在第二机箱91内的至少一个电源板卡80、主控单元81、数据记录单元82、交换机板卡83、数字量输入板卡84以及模拟量输入输出板卡85。

系列化中国标准地铁列车安全事件记录仪是一款满足列车关键运行数据记录功能的产品，安全记录仪单元8可通过MVB总线、以太网接口、数字量输入接口等方式，实现数据记录和事件记录功能。安全记录仪单元8内包含了防护存储模块实现记录功能。安全记录仪单元采用3U机箱嵌入式安装结构，机箱长度为84TE，深度满足最大尺寸250mm(不含把手)。接地螺栓(左右各一个)在法兰外侧，M5螺纹通孔，自带接地螺栓，具体位置不作要求。

表29安全记录仪单元的性能参数

表30安全记录仪单元的丝印接口

·电源连接器

设备侧和线缆侧均采用公制25芯连接器(25W3)，电源连接器插针定义：

表31安全记录仪单元的25W3接口定义

连接器匹配线径：地址线(管脚号1-22)0.5mm2，电源线(管脚号A1-A3) 1.5mm

·以太网连接器

设备侧和线缆侧均采用M12连接器(D-Code)，设备侧为母头，线缆侧为公头，且线缆侧连接器由设备厂家提供。

表32安全记录仪单元的M12连接器接口定义

连接器匹配线径：CAT5e-AWG20或CAT5e-AWG22。

·MVB连接器

设备侧和线缆侧均采用DB9公制M3连接器，且线缆侧连接器由设备厂家提供。

表33安全记录仪单元的M3连接器接口定义

连接器匹配线径：CAT5e-AWG20。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。