一種基於DSP的機車仿真裝置的製作方法

2023-08-09 14:23:56

本發明涉及了一種基於DSP的機車仿真裝置。

背景技術：

列控系統可劃分為車載設備和地面設備，在開發及驗證過程中，必須首先完成實驗室測試，因此應首先完成對應的仿真系統，來模擬儘可能真實的環境進行功能測試，當系統的各個功能完備並經過測試後，才有可能進行現場實驗及試運行，因此仿真系統是列控系統開發的必備子系統。

為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種設計科學、實用性強、方便靈活、可靠性高的基於DSP的機車仿真裝置。

為了實現上述目的，本發明所採用的技術方案是：一種基於DSP的機車仿真裝置，包括主控CPU，接收和處理機車控制臺模塊和行車仿真模塊的機車模擬命令並將處理結果發送給車載設備ATP模塊，同時接收和處理所述車載設備ATP模塊的機車運行信息並將處理結果發送給所述機車控制臺；機車控制臺模塊，模擬輸出命令設置機車運行參數，並接收和顯示機車運行信息；行車仿真模塊，模擬機車運行的線路曲度、坡度以及區段長度等信息；車載設備ATP模塊，採集機車制動、卸載、減壓、關風信息以及雙針速度表驅動信息，並發送給所述主控CPU；應答器仿真模塊，連接所述主控CPU，用於接收CD脈衝信號，用以提示應答器仿真向應答器組第一個應答器發送應答器報文。

基於上述，所述主控CPU分別通過隔離電路與所述機車控制臺模塊和所述車載設備ATP模塊通信連接。

基於上述，所述隔離電路為光電耦合電路和高精度線性光耦電路。

本發明相對現有技術具有突出的實質性特點和顯著的進步，具體的說，本發明通過模擬司機操縱室的按鈕、手柄來控制機車運行，並給出機車環境量模擬信息、機車工況模擬信息來完成對ATP的性能檢測，另外機車仿真需要接收ATP的輸出來顯示ATP速度，接收ATP的制動、卸載、減壓、關風控制命令，並在機車仿真的控制臺上顯示，其具有設計科學、實用性強、方便靈活、可靠性高的優點。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

如圖1所示，一種基於DSP的機車仿真裝置，包括主控CPU，接收和處理機車控制臺模塊和行車仿真模塊的機車模擬命令並將處理結果發送給車載設備ATP模塊，同時接收和處理所述車載設備ATP模塊的機車運行信息並將處理結果發送給所述機車控制臺；機車控制臺模塊，模擬輸出命令設置機車運行參數，並接收和顯示機車運行信息；行車仿真模塊，模擬機車運行的線路曲度、坡度以及區段長度等信息；車載設備ATP模塊，採集機車制動、卸載、減壓、關風信息以及雙針速度表驅動信息，並發送給所述主控CPU；應答器仿真模塊，連接所述主控CPU，用於接收CD脈衝信號，用以提示應答器仿真向應答器組第一個應答器發送應答器報文。

主控CPU接收機車控制臺發送的機車環境量模擬命令、機車工況模擬命令，機車環境量模擬信息包括管壓力、閘缸壓力、制動缸壓力、均衡缸壓力等，機車工況包括零位、向前、向後、牽引、制動，計算處理後發送給車載設備ATP模塊，所述車載設備ATP模塊根據接收到的命令設定機車運行參數並控制機車運行。所述車載設備ATP模塊

主控CPU根據車載設備ATP模塊或機車控制臺模塊發送的牽引、制動命令來確定機車加速度、減速度，同時配合行車仿真模塊發來的線路曲度、坡度以及區段長度信息計算機車速度信息和位移信息，並將機車速度信息和位移信息按200ms間隔發送給行車仿真模塊和應答器仿真模塊、機車控制臺模塊，同時將速度信息處理成頻率量信息實時發送給車載設備ATP模塊。所述主控CPU在計算速度、位移的同時還需要計算CD脈衝的發送時機，並向應答器仿真模塊發送CD脈衝信號，用以提示應答器仿真向應答器組第一個應答器發送應答器報文。

實際中，所述主控CPU選擇TI的DSP晶片TMS320F28069，其採用最新的架構技術成果和增強型外設，CPU的外圍電路除提供其正常工作的電源電路、時鐘電路和復位電路外，還設計有JTAG仿真接口、SCI串口下載接口和外擴一個掉電保護功能的存儲晶片，用來存儲機車仿真裝置的簡單配置等信息。

具體地，電源部分：電源採用AC/DC電源模塊；輸入AC220V，輸出24V、12V；內部電源採用DC12V轉DC5V、DC12V轉DC3.3V轉換電路。主控CPU部分包括CPU及其運行需要的配套外圍部分，主控CPU片上自帶高達 256KB 快閃記憶體,容量高達 100kB 的 RAM,2KB OTP ROM以及內部看門狗，提供10MHZ外部時鐘，設計JTAG在線仿真電路，程序下載電路設計。模擬輸入部分：考慮到模擬信號對數位訊號的幹擾，對模擬信號進行隔離，故硬體電路中加入光電耦合電路和高精度線性光耦電路對模擬側信號和數字側信號進行隔離，輸入信號經過接口端子進入設備，先進行隔離防護，然後進入CPU進行採集、計算後生成數據信息經過串口傳輸給機車控制臺進行顯示。模擬輸出部分：考慮到模擬信號對數位訊號的幹擾，對模擬信號進行隔離，故硬體電路中加入光電耦合電路和高精度線性光耦電路對模擬側信號和數字側信號進行隔離。機車控制臺通過串口發送的輸出機車模擬機車環境的控制指令給機車仿真的CPU，CPU接收到控制命令後，經過邏輯分析和運算後，然後通過4路PWM轉換、D/A電路得到ATP所需要的模擬量值，然後隔離防護，經過接口端子發送給ATP設備。頻率輸出部分：機車仿真收到機車控制臺的機車柴油機轉速數據以及CPU根據車型參數自行計算的速度數據，經過計算處理將數據轉換為頻率量，通過5路PWM轉換，再經過隔離、電磁兼容防護保護電路後發往車載設備ATP模塊。開關量輸入部分：8路開關量輸入採集，車載設備ATP模塊輸出的繼電器常開、常閉信號經過接線端子進入機車仿真，首先經過整形、過壓防護，然後經光電隔離進入DSP，DSP採集、邏輯運算然後轉換為數據信息經過串口傳輸給機車控制臺進行顯示以及作為依據進行模擬控車。開關量輸出部分：機車仿真通過串口收到機車控制臺發送的控制命令進行邏輯處理、計算，進行電平信號輸出；輸出電平經過光電隔離、整形、限壓防護，通過接線端子輸出給車載設備ATP模塊，進行機車行車控制。CD信號產生電路：DSP根據接收的機車控制臺或ATP傳送來的機車牽引信息、制動信息，行車仿真發來的線路坡度、曲度以及區段長度信息，以及機車仿真初始化的機車參數信息，計算機車速度信息、位移信息，並計算出機車到達應答器組的第一個應答器的時間，在即將到達第一個應答器前1米時向應答器仿真模塊發送CD脈衝信號，提醒應答器仿真模塊發送第一個應答器的應答器報文。CD脈衝信號經過磁隔離後，進行整形防護，通過接線端子傳給應答器仿真模塊。串口通信部分：機車仿真使用2路RS232串口與外部通信，DSP串口數據通過磁隔離RS232電平轉換晶片後進行防雷及電磁兼容防護保護電路後與外部進行數據交互。

最後應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案範圍當中。