用于机车网络控制系统的中央控制单元的制作方法

本发明涉及轨道车辆控制技术领域，尤其涉及一种用于机车网络控制系统的中央控制单元。

背景技术：

近年来，我国高速、重载铁路运输需求的不断增长，铁路装备制造业的发展加快，电力机车设计、开发和生产技术不断前进。

中央控制单元(ccu)是机车网络的核心，具备如下功能：(1)车辆级过程控制：执行诸如牵引/制动控制、空电联合控制、超速保护和空调顺序启动等一系列控制功能；(2)车辆总线管理：具有多功能车辆总线mvb的管理能力，并且能够进行主权转移；(3)数据通信：与机车网络系统的其他设备及非机车网络的智能设备的数据交换。(4)车辆级过程控制：执行诸如牵引/制动控制、空电联合控制、超速保护和空调顺序启动等一系列控制功能；(5)车辆总线管理：具有多功能车辆总线mvb的管理能力，并且能够进行主权转移；(6)数据通信：与机车网络系统的其他设备及非机车网络的智能设备的数据交换。(7)车辆级过程控制：执行诸如牵引/制动控制、空电联合控制、超速保护和空调顺序启动等一系列控制功能；(8)车辆总线管理：具有多功能车辆总线mvb的管理能力，并且能够进行主权转移；(9)数据通信：与机车网络系统的其他设备及非机车网络的智能设备的数据交换。

随着机车功能和构件不断地增加和复杂化以及网络和通讯技术的不断发展，高速铁路技术格局的发展与整合，机车网络控制系统的中央控制单元的可扩展性差、不能实现与以太网通信，功耗高。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明提供一用于机车网络控制系统的中央控制单元，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，提供一种用于机车网络控制系统的中央控制单元，包括：电源、中央处理器以及mvb通信模块；

所述电源连接所述中央处理器以及所述mvb通信模块，所述mvb通信模块连接所述中央处理器。

进一步地，用于机车网络控制系统的中央控制单元还包括：mvb总线接口；

所述mvb总线接口连接所述mvb通信模块。

进一步地，还包括：以太网总线接口；

所述以太网总线接口连接所述中央处理器。

进一步地，还包括：数字或模拟信号输入输出模块；

所述数字或模拟信号输入输出模块连接所述电源和所述中央处理器。

进一步地，所述中央处理器与所述mvb通信模块之间通过isa总线互联。

进一步地，所述以太网总线接口经过变压器隔离后输出用户需要的网络接口。

进一步地，还包括：存储器；

所述存储器连接所述电源、中央处理器以及所述mvb通信模块。

进一步地，还包括：usb接口；

所述中央处理器连接所述usb接口。

进一步地，还包括：vga接口以及指示灯接口；

所述中央处理器连接所述vga接口以及所述指示灯接口。

第二方面，提供一种用于机车网络控制系统的中央控制方法，应用如上述的中央控制单元，所述控制方法包括：

通过mvb通信模块获取外部的列车状态数据，并转换为系统可读的串行数据后传送至中央处理器；

通过中央处理器对所述串行数据进行处理后产生控制指令经所述mvb通信模块向外输出。

本发明提供的用于机车网络控制系统的中央控制单元，包括：电源、中央处理器以及mvb通信模块；所述电源连接所述中央处理器以及所述mvb通信模块，所述mvb通信模块连接所述中央处理器，通过在中央控制单元上集成mvb通信模块，可扩展性好、能实现与以太网通信，功耗低。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中的用于机车网络控制系统的中央控制单元的结构框图；

图2a示出了本发明实施例中的用于机车网络控制系统的中央控制单元的机械外形图一；

图2b示出了本发明实施例中的用于机车网络控制系统的中央控制单元的机械外形图二；

图3示出了本发明实施例中的用于机车网络控制系统的中央控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员，了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图式，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

随着机车功能和构件不断地增加和复杂化以及网络和通讯技术的不断发展，高速铁路技术格局的发展与整合，机车网络控制系统的中央控制单元的可扩展性差、不能实现与以太网通信，功耗高。

为至少部分解决现有技术中的上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于机车网络控制系统的中央控制单元，可扩展性好、能实现与以太网通信，功耗低。

图1为本发明实施例中的用于机车网络控制系统的中央控制单元的结构框图；如图1所示，该用于机车网络控制系统的中央控制单元(其机械外形图参见图2a和图2b)包括：电源、中央处理器以及mvb通信模块；电源连接所述中央处理器以及所述mvb通信模块，所述mvb通信模块连接所述中央处理器，通过在中央控制单元上集成mvb通信模块。

其中，电源可采用铅酸蓄电池或锂电池实现，用于为中央控制单元的各模块供电，具体可提供5v电源。

值得说明的是，中央处理器可以采取例如微处理器或处理器、ecu、cpu，包括但不限于以下微控制器：arc625d、atmelat91sam、microchippic18f26k20以及siliconelabsc8051f320。

另外，mvb通信模块通过多功能车辆总线与外部设备中具有mvb接口的设备耦接通信，可接收外部设备的列车状态数据等，比如：车速、主要部件温度等参数。

中央处理器与mvb通信模块之间可通过isa总线通信。

通过采用上述技术方案，能够实现可扩展性好、能实现与以太网通信、功耗低的用于机车网络控制系统的中央控制单元。

在一个可选的实施例中，继续参见图1，该用于机车网络控制系统的中央控制单元还可以包括：mvb总线接口；

所述mvb总线接口连接所述mvb通信模块。

通过采用上述技术方案，设置mvb总线接口，以便在mvb总线接口与外部设备的mvb接口之间利用总线连接实现通信。

在一个可选的实施例中，继续参见图1，用于机车网络控制系统的中央控制单元还可以包括：以太网总线接口；

所述以太网总线接口连接所述中央处理器。

通过采用上述技术方案，中央处理器可通过以太网接口与外部设备之间实现以太网通信，增强了中央控制单元的兼容性。

在一个可选的实施例中，用于机车网络控制系统的中央控制单元还包括：数字或模拟信号输入输出模块；

所述数字或模拟信号输入输出模块连接所述电源和所述中央处理器。

其中，数字或模拟信号输入输出模块可通过信号线与外部就扣中的例如车辆接口耦接，接收采集参数，比如逆变器监控参数，电流监控参数、温度参数等。

在一个可选的实施例中，所述以太网总线接口经过变压器隔离后输出用户需要的网络接口。

在一个可选的实施例中，用于机车网络控制系统的中央控制单元还包括：存储器；

所述存储器连接所述电源、中央处理器以及所述mvb通信模块。

通过设置存储器，用于存储控制参数、通信数据等，实现数据可溯源。

在一个可选的实施例中，用于机车网络控制系统的中央控制单元还包括：usb接口；

所述中央处理器连接所述usb接口。

通过设置usb接口，增强了中央控制单元的兼容性。

在一个可选的实施例中，用于机车网络控制系统的中央控制单元还包括：vga接口以及指示灯接口；

所述中央处理器连接所述vga接口以及所述指示灯接口。

通过设置vga接口以及所述指示灯接口，增强了中央控制单元的兼容性。

综上所述，本发明实施例提供的中央控制单元，采用紧凑式设计，缩小了整机体积，降低了整机的功耗，降低了制造成本。

值得说明的是，本发明实施例提供的中央控制单元ccu安全、可控、高效、稳定，可搭载intel处理器芯片及配套qnx操作系统，主要由cpu、mvb模块、电源等部分组成，cpu为主设备，mvb为从设备。cpu模块的isa总线挂接mvb。

cpu模块输出的以太网络接口经过变压器隔离后输出用户需要的网络接口(m12连接器)。

如图2a和图2b所示，本中央控制单元的机械尺寸可为长＝70.0，宽＝130.0，高＝224.0(mm)，占用空间有限。技术指标如下：

本发明实施例还提供了一种用于机车网络控制系统的中央控制方法，参见图3，该控制方法可以包括以下内容：

步骤s100：通过mvb通信模块获取外部的列车状态数据，并转换为系统可读的串行数据后传送至中央处理器；

这些数据可以是例如列车上的管理模块或智能设备所采集到的列车状态数据。

步骤s200：通过中央处理器对所述串行数据进行处理后产生控制指令经所述mvb通信模块向外输出。

其中，mvb通信模块被配置为通过mvb总线接口从位于机车上的其他控制模块接收机车状态数据，将所接收的数据传输给所述中央处理器。

特别的，所述中央处理器通过以太网总线与具有以太网接口的外部设备耦接。

特别的，所述中央处理器还通过单一信号线与所述数字或模拟信号输入输出模块耦接。

值得说明的是，在连续采集列车状态数据的情况下，也可以通过mvb通信模块将这些列车状态数据传送至中央处理器。

其中，mvb通信模块可以通过自定义总线将所接收到的列车状态数据传送给中央处理器。

通过采用上述技术方案，可以更加实时的快捷的对列车的牵引、制动、辅助供电、空调、pis、充电机进行控制、监视和故障诊断和排除。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。