一種軌道交通車輛中央控制系統及軌道交通車載控制櫃的製作方法

2023-10-11 19:49:04 2

本實用新型屬於軌道交通車輛技術領域，特別涉及一種軌道交通車輛中央控制系統及軌道交通車載控制櫃。

背景技術：

現有的軌道交通車輛中央控制系統包括中央控制單元和多個輸入輸出模塊。其中，中央控制單元設於車載控制櫃櫃體內，用於監控分布在車輛不同位置的各子監控系統（包括車門監控系統、火災報警監控系統、空調監控系統、制動監控系統和照明監控系統等），每一個子監控系統均通過一個對應的輸入輸出模塊與中央控制單元相連。

可見，現有的軌道交通車輛中央控制系統具有以下缺點：

第一，由於每一個子監控系統均通過一個對應的輸入輸出模塊與中央控制單元相連，有多少個子監控系統，就需要多少個輸入輸出模塊，生產成本較高。

第二，由於中央控制系統沒有進行冗餘設計，若某一個輸入輸出模塊出現了故障，則中央控制單元不能和相應的子監控系統進行通信，即中央控制單元不能對相應的子監控系統進行監控，系統工作可靠性低。

第三，由於中央控制單元設於控制櫃櫃體內、各子監控系統和各輸入輸出模塊分布在車輛的不同位置，因此，檢修和維護不方便，需要在車輛的多個位置去尋找控制故障。

現有的軌道交通車載控制櫃櫃體內除了設置有上述的中央控制單元外，還設有自動開關、旋鈕和按鈕開關、繼電器、連接器、輸入接線端子排、輸出接線端子排、內部分線端子排等。現有的軌道交通車載控制櫃具有以下缺點：

第一，自我保護和輔助功能不全。

第二，控制櫃櫃內部件布置雜亂，影響日常使用和檢修。

第三，控制櫃櫃體製造材料使用參差不齊，控制櫃櫃體一般使用強度不高的鋁合金和容易腐蝕的碳鋼，強度低、耐腐蝕性能低。

技術實現要素：

現有的軌道交通車輛中央控制系統需要多個輸入輸出模塊，生產成本較高；沒有進行冗餘設計，系統工作可靠性低；各部件分散布置於車內不同位置，檢修和維護不方便。同時，現有的軌道交通車載控制櫃自我保護和輔助功能不全；控制櫃櫃內部件布置雜亂，影響日常使用和檢修；控制櫃櫃體強度低、耐腐蝕性能低。本實用新型的目的在於，針對上述現有技術的不足，提供一種改進了的軌道交通車輛中央控制系統及軌道交通車載控制櫃，降低了生產成本，中央控制系統採用冗餘設計，工作可靠性高，集成度高，檢修和維護方便；車載控制櫃設有自我保護和照明、供電等輔助功能，部件布置合理，使用和維修方便，控制櫃櫃體強度高、耐腐蝕性能高。

為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是：

一種軌道交通車輛中央控制系統，包括中央控制單元和第一輸入輸出模塊，其結構特點在於軌道交通車輛的各子監控系統均集成連接至所述第一輸入輸出模塊，所述第一輸入輸出模塊與所述中央控制單元電連接。

藉由上述結構，各子監控系統通過同一個輸入輸出模塊與中央控制單元電連接，只需要一個輸入輸出模塊即可實現中央控制單元對各子監控系統的統一監控，結構簡單、生產成本較低。

進一步地，還包括第二輸入輸出模塊，軌道交通車輛的各子監控系統均集成連接至所述第二輸入輸出模塊，所述第二輸入輸出模塊與所述中央控制單元電連接。

藉由上述結構，採用冗餘設計，當第一輸入輸出模塊和第二輸入輸出模塊其中之一出現故障時，另一個仍然可以正常工作，對相關的控制不會產生任何影響，系統工作可靠性高。

進一步地，還包括第一通訊節點，所述第一輸入輸出模塊通過第一通訊節點與中央控制單元電連接，所述中央控制單元通過第一通訊節點與司機臺的視頻顯示單元電連接。

進一步地，還包括第二通訊節點，所述第二輸入輸出模塊通過第二通訊節點與中央控制單元電連接，所述中央控制單元通過第二通訊節點與司機臺的視頻顯示單元電連接。

藉由上述結構，中央控制系統通過第一通訊節點和第二通訊節點構成環形拓撲，通過網絡通訊協議向視頻顯示單元發送必需的數據，便於司機根據監控數據執行相應操作。

基於同一個發明構思，本實用新型還提供了一種軌道交通車載控制櫃，包括控制櫃櫃體，所述控制櫃櫃體內設有所述的軌道交通車輛中央控制系統。

藉由上述結構，將中央控制單元、各子監控系統、第一輸入輸出模塊和第二輸入輸出模塊集成布置在控制櫃櫃體內，可以集中管理，不需要在車輛的多個位置去尋找控制故障，檢修和維護方便。

進一步地，所述控制櫃櫃體內還設有火災報警探測器。

進一步地，所述控制櫃櫃體內還設有檢修燈。

進一步地，所述控制櫃櫃體後面板上設有方便插座。

藉由上述結構，為控制櫃自身設計了的火災探測保護功能，設計了可為櫃內日常檢修和維護提供便利的檢修燈、為櫃內設備調試和日常護理提供電源的方便插座，自我保護功能和輔助功能齊全。

進一步地，所述控制櫃櫃體的櫃門上設有自動開關、旋鈕和按鈕開關；所述控制櫃櫃體後面板上設有繼電器並開有繼電器線槽；所述控制櫃櫃體內底部設有連接器。

藉由上述結構，將自動開關、旋鈕和按鈕開關之類的操作元件布置在人體活動的最優範圍之內，安裝高度和位置為人手活動最敏捷、辨別能力最好、反應最快的位置；繼電器和連接器等不同電壓、電流及維護要求進行分區布置，使用和檢修方便。

作為一種優選方式，所述控制櫃櫃體由高強度不鏽鋼製作而成。

控制櫃櫃體採用高強度不鏽鋼，強度高、耐腐蝕性能高。

與現有技術相比，本實用新型降低了生產成本，中央控制系統採用冗餘設計，工作可靠性高，集成度高，檢修和維護方便；車載控制櫃設有自我保護和照明、供電等輔助功能，部件布置合理，使用和維修方便，控制櫃櫃體強度高、耐腐蝕性能高。

附圖說明

圖1為中央控制系統一實施例的拓撲圖。

圖2為車載控制櫃的主視圖。

圖3為圖2的左視圖。

圖4為圖2的俯視圖。

圖5為圖2的後視圖。

其中，1為控制櫃櫃體，2為中央控制單元，3為第一輸入輸出模塊，4為第二輸入輸出模塊，5為自動開關，6為旋鈕和按鈕開關，7為繼電器，8為火災報警探測器，9為連接器，10為輸入接線端子排，11為輸出接線端子排，12為內部分線端子排，13為左側線槽，14為右側線槽，15為內部線槽，16為繼電器線槽，17為方便插座，18為檢修燈，19為控制櫃銘牌，20為屏蔽夾，21為RS485數據線，22為控制電纜，23為乙太網線，24為散熱孔，25為車門監控系統，26為火災報警監控系統，27為空調監控系統，28為制動監控系統，29為照明監控系統，30為視頻顯示單元，31為第一通訊節點，32為第二通訊節點。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型軌道交通車輛中央控制系統包括中央控制單元2、第一輸入輸出模塊3和第二輸入輸出模塊4，軌道交通車輛的各子監控系統均通過所述第一輸入輸出模塊3與所述中央控制單元2電連接，軌道交通車輛的各子監控系統均通過所述第二輸入輸出模塊4與所述中央控制單元2電連接。各子監控系統包括車門監控系統25、火災報警監控系統26、空調監控系統27、制動監控系統28和照明監控系統29等。

軌道交通車輛中央控制系統還包括第一通訊節點31，所述第一輸入輸出模塊3通過第一通訊節點31與中央控制單元電連接，所述中央控制單元通過第一通訊節點31與司機臺的視頻顯示單元30電連接。

軌道交通車輛中央控制系統還包括第二通訊節點32，所述第二輸入輸出模塊4通過第二通訊節點32與中央控制單元2電連接，所述中央控制單元2通過第二通訊節點32與司機臺的視頻顯示單元30電連接。

如圖2至圖5所示，本實用新型軌道交通車載控制櫃包括中央控制單元2、自動開關5、旋鈕和按鈕開關6、繼電器7、第一輸入輸出模塊3、第二輸入輸出模塊4、火災報警探測器8、連接器9、輸入接線端子排10、輸出接線端子排11、內部分線端子排12、左側線槽13、右側線槽14、內部線槽15、繼電器線槽16、方便插座17、檢修燈18、控制櫃銘牌19、屏蔽夾20、RS485數據線21、控制電纜22、乙太網線23和控制櫃櫃體1。其中中央控制單元2、自動開關5、旋鈕和按鈕開關6、繼電器7為控制櫃的控制模塊；第一輸入輸出模塊3、第二輸入輸出模塊4、火災報警探測器8為控制櫃的監控和保護模塊；連接器9、輸入接線端子排10、輸出接線端子排11、內部分線端子排12、左側線槽13、右側線槽14、內部線槽15、繼電器線槽16、屏蔽夾20為電聯接單元；方便插座17、檢修燈18和控制櫃銘牌19為輔助單元；RS485數據線21、控制電纜22、乙太網線23屬於線纜單元；控制櫃櫃體1為上述設備提供安裝空間和機械承載。

所述控制櫃櫃體1內設有軌道交通車輛中央控制系統。

整個控制櫃只要通過對外端子排和連接器9連接控制櫃以外的子監控系統，便可控制、監視和診斷被連接的子監控系統。控制櫃功能為模塊化設計，各功能模塊按實際需求設計，不限於本實用新型描述的功能。

所述控制櫃櫃體1採用高強度不鏽鋼，利用鈑金折彎技術加工，再使用焊接和螺栓緊固組裝成一個框架式構架；控制櫃櫃體1分為櫃門正面，內部和背面三層，每層都能安裝不同的設備；控制櫃櫃體1結構設計綜合考慮設備的安裝和布局、設備的檢修，另外控制櫃櫃體1在強度要求不高的位置設計散熱孔24，散熱孔24既能起到設備的散熱、也能減輕整個控制櫃櫃體1的重量。

所述控制櫃櫃體1內還設有火災報警探測器8。所述控制櫃櫃體1內還設有檢修燈18。所述控制櫃櫃體1後面板上設有方便插座17。控制櫃櫃體1的櫃門上還設有控制櫃銘牌19。

火災報警探測器8和檢修燈18設計在控制櫃櫃體1櫃內頂部。火災報警探測器8實時監測控制櫃的火災情況，一旦有煙火立即報警顯示；檢修燈18在櫃內光線不好或夜晚情況下，為控制櫃日常維護或檢修操作提供照明；方便插座17為檢修設備和試驗設備提供電源；控制櫃銘牌19安裝在櫃體櫃門正面，控制櫃銘牌19內容包含項目名稱、重量和生產年月等信息，方便檢修人員進行檢修。

所述控制櫃櫃體1的櫃門上設有自動開關5、旋鈕和按鈕開關6；所述控制櫃櫃體1後面板上設有繼電器7並開有繼電器線槽16；所述控制櫃櫃體1內底部設有連接器9。

中央控制單元2為車輛的控制中心，相當於車輛的大腦，中央控制單元2通過乙太網線23和RS485數據線21與整個列車級的子監控系統進行通信以進行相關的監視與控制。

為中央控制單元2提供信號或電源輸入的輸入接線端子排10，設置在中央控制單元2的下側；為中央控制單元提供信號輸出的輸出接線端子排11，設置在中央控制單元的上側。

為第一輸入輸出模塊3監控信號或者電源輸入的輸入接線端子排10，設置在第一輸入輸出模塊3的下側；為第一輸入輸出模塊3輸出監控信號的輸出接線端子排11設置在第一輸入輸出模塊3的上側；為第一輸入輸出模塊3輸出監控信號的連接器9設置在第一輸入輸出模塊3的下側。

繼電器7輸出開關量一部分到櫃內的中央控制單元2進行邏輯控制，一部分到第一輸入輸出模塊3和第二輸入輸出模塊4進行子系統監控，也就是說：第一輸入輸出模塊3和第二輸入輸出模塊4收集來自子監控系統和一些開關量輸入，並通過櫃外的第一通訊節點31和第二通訊節點32傳送到中央控制單元2。中央控制單元2通過處理開關量輸入，從而檢測子監控系統的運行狀態並顯示，診斷子監控系統的故障並生成報告。

自動開關5、旋鈕和按鈕開關6接到內部分線端子排12，對中央控制單元2、第一輸入輸出模塊3、第二輸入輸出模塊4、繼電器7、火災報警探測器8、方便插座17和檢修燈18進行電源控制。

中央控制單元2與輸出接線端子排11、輸入接線端子排10到輸入輸出模塊之間使用乙太網線23；第一輸入輸出模塊3與第二輸入輸出模塊4之間使用RS485數據線21，其他設備之間的電纜使用控制電纜22；RS485數據線21和乙太網線23為信號傳輸專用電纜，保證信號的可靠傳輸；屏蔽夾20壓在RS485數據線21和乙太網線23的屏蔽層上，進行疲敝層接地處理，保證幹擾信號的有效屏蔽。

左側線槽13為中央控制單元2、第一輸入輸出模塊3、第二輸入輸出模塊4、輸入接線端子排10、輸出接線端子排11、內部分線端子排12等設備提供左邊走線；左側線槽13為連接器9、第一輸入輸出模塊3、第二輸入輸出模塊4、輸入接線端子排10、輸出接線端子排11、火災報警探測器8、檢修燈18等設備提供右邊走線；內部線槽15為輸出接線端子排11、內部分線端子排12提供橫向走線；繼電器線槽16為繼電器7提供橫向走線。

本實用新型控制櫃整體結構和設備布置遵循以下幾個原則：1）、重量平衡的原則：重量大的設備布置在櫃體下部，質量小的在上部，例如中央控制單元2、第一輸入輸出模塊3、第二輸入輸出模塊4（各子監控系統集成布置在第一輸入輸出模塊3和第二輸入輸出模塊4處，在圖2中未一一引出標線，並不影響本領域的技術人員對本實用新型的理解和實現）重量比較大，依次布置在控制櫃內的中下部分，而重量較小的內部分線端子排12布置在上部，這樣使櫃體重心偏低，更均衡穩定；2）、端子分布原則，起分線作用的端子排在櫃內的上部和下部都有布置，使櫃內的設備能就近使用分線端子，整體減少電纜長度；3）電氣設備按不同電壓、電流及維護要求進行統一集中分區布置，例如繼電器7、連接器9和自動開關5進行了統一布置；4）、操作元件布置在人體活動的最優範圍之內，例如旋鈕和按鈕開關6布置在面板上，安裝高度和位置為人手活動最敏捷、辨別能力最好、反應最快的位置。

上面結合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是局限性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬於本實用新型的保護範圍之內。