赵国平 (中国辽宁省大连市沙河口区中长街51号, Liaoning 2, 116022, CN)
CAI, Jingrong (No. 51 zhongchang street, ShahekouDalian, Liaoning 2, 116022, CN)
蔡景荣 (中国辽宁省大连市沙河口区中长街51号, Liaoning 2, 116022, CN)
LI, Ligong (No. 51 zhongchang street, ShahekouDalian, Liaoning 2, 116022, CN)
李砾工 (中国辽宁省大连市沙河口区中长街51号, Liaoning 2, 116022, CN)
ZHANG, Libin (No. 51 zhongchang street, ShahekouDalian, Liaoning 2, 116022, CN)
张立斌 (中国辽宁省大连市沙河口区中长街51号, Liaoning 2, 116022, CN)
中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心 (中国辽宁省大连市沙河口区中长街51号, Liaoning 2, 116022, CN)
ZHAO, Guoping (No. 51 zhongchang street, ShahekouDalian, Liaoning 2, 116022, CN)
赵国平 (中国辽宁省大连市沙河口区中长街51号, Liaoning 2, 116022, CN)
CAI, Jingrong (No. 51 zhongchang street, ShahekouDalian, Liaoning 2, 116022, CN)
蔡景荣 (中国辽宁省大连市沙河口区中长街51号, Liaoning 2, 116022, CN)
LI, Ligong (No. 51 zhongchang street, ShahekouDalian, Liaoning 2, 116022, CN)
李砾工 (中国辽宁省大连市沙河口区中长街51号, Liaoning 2, 116022, CN)
ZHANG, Libin (No. 51 zhongchang street, ShahekouDalian, Liaoning 2, 116022, CN)
| 权 利 要 求 书 1、 一种车辆数据记录装置， 其特征在于， 包括： 主处理器和辅助处理器， 所述主处理器集成有控制器局域网接口、 第一 RS485接口和第二 RS485 接口， 用于通过所述控制器局域网接口和 /或所述第一 RS485接口连接轨道车 辆总线， 从所述轨道车辆上获取行车数据； 所述辅助处理器集成有第三 RS485接口和存储器， 所述第三 RS485接口 与所述主处理器集成的所述第二 RS485接口通过 RS485数据线连接， 用于通 过所述 RS485数据线从所述主处理器接收所述行车数据， 并将接收的所述行 车数据存储于所述存储器中。 2、 根据权利要求 1所述的车辆数据记录装置， 其特征在于， 还包括： 用于保 护所述行车数据的机箱， 所述辅助处理器和所述存储器封装在所述机箱中。 3、 根据权利要求 3所述的车辆数据记录装置， 其特征在于， 所述机箱的外壳 为高强度铝合金外壳， 所述机箱的内壁为耐高温、 导热性差的防火材料内壁。 4、 根据权利要求 4所述的车辆数据记录装置， 其特征在于， 所述存储器为安 全数字存储卡， 所述辅助处理器还集成有控制器， 用于控制所述安全数字存 储卡对所述行车数据进行存储。 5、 根据权利要求 5所述的车辆数据记录装置， 其特征在于， 所述辅助处理器 还集成有以太网接口， 用于通过所述以太网接口从所述存储器下载所述行车 数据。 6、 根据权利要求 6所述的车辆数据记录装置， 其特征在于， 还包括： 第一电 源接口、 第二电源接口和电源模块， 所述电源模块将所述轨道车辆中使用的 直流电压转换为所述主处理器所需的供电电压， 并通过所述第一电源接口为 所述主处理器提供所述供电电压， 将所述轨道车辆中使用的直流电压转换为 所述辅助处理器所需的供电电压， 并通过所述第二电源接口为所述辅助处理 器提供所述供电电压。 7、 根据权利要求 7所述的车辆数据记录装置， 其特征在于， 所述第三 RS485 接口、 所述以太网接口和所述第二电源接口设置在所述机箱上。 8、 根据权利要求 8所述的车辆数据记录装置， 其特征在于， 所述第三 RS485 接口、 所述以太网接口和所述第二电源接口为与所述机箱紧密配合的连接器。 |
本发明涉及数据采集存储技术， 特别涉及一种车辆数据记录装置， 属于 数据记录领域。 背景技术
目前我国轨道交通进入快速发展的时期， 尤其新兴的有轨电车、 地铁交 通、 轻轨交通、 城际交通等对轨道车辆的多方面需求， 把我国轨道交通推到 了一个新的高峰。 随着轨道车辆的增多， 如何确保车辆的安全运营成为一个 至关重要的问题。 在大铁路方面， 如现有的机车、 高速动车组一般都配有专 门的行车安全保护装置与数据记录装置。 目前在我国大铁路行业主要使用的 行车安全保护装置与数据记录装置为 LKJ2000。 LKJ2000型列车运行监控记录 装置主要包括： 监控主机 （双套模块冗余） 和显示器 （数码显示器或屏幕显 示器） ， 以及与之配套的压力传感器 （对列车管、 均衡风缸、 制动缸进行压 力检测）、光电速度传感器、机车信号、地面 信息接收器（如防撞土挡装置）、 机车工况、 柴油机转速、 制动控制机构 （包含常用制动及紧急放风阀） 、 双 针速度表、平调灯显设备、 TAX2箱（多种安全监测、运行信息传输提供接 ）、 机车鸣笛记录装置、 事故状态记录器等组成。
LKJ2000型列车运行监控记录装置自行采集种类 多的行车数据并记录， 比如， 通过安装压力传感器来采集机车的均衡风缸压 力和制动缸压等压力信 息； 通过安装光电式速度传感器从机车中直接采集 机车的速度信息， 并通过 驱动双针速度表显示机车运行的实际速度； 其他机车信号信息通过输入 /输出 ( I/O)硬线进行采集， 或通过 RS485/RS422串行通信方式在两个设备间连接 的总线获取； 并通过事故状态记录器来记录机车中采集到的 各种信息数据。 另外， 控制器局域网 （CAN) 作为该 LKJ2000型列车运行监控记录装置内部通 信的网络，监控主机通过双路 CAN串行总线或 VEM并行总线实现对该 LKJ2000 型列车运行监控记录装置中的其他模块的控制 和管理。 但是， 该 LKJ2000 型列车运行监控记录装置数据采集功能繁多， 并不完 全适用于轻轨或地铁等车辆的信号采集； 并且， 由于该 LKJ2000 型列车运行 监控记录装置采集数据功能繁多， 势必需要多种模块对这些数据进行对应的 采集， 并通过专门的转储器将记录的数据下载到地面 的微机系统， 从而导致 该 LKJ2000 型列车运行监控记录装置的结构和操作复杂、 体积庞大且制造成 本高昂； 另外， 该 LKJ2000型列车运行监控记录装置主要通过 I/O硬线采集 数据， 并且在对外通信接口方面， 仅能提供 RS485、 RS422等普通接口。 发明内容
本发明的目的是提供一种车辆数据记录装置， 具有两个处理器， 主处理 器通过控制器局域网接口和 /或第一 RS485接口从轨道车辆中获取行车数据， 辅助处理器通过 RS485数据线从主处理器接收行车数据， 从而在实现该数据 记录装置对小型轨道车辆的必要行车数据的采 集功能的同时， 能够实现该 车辆数据记录装置结构和操作简单、 体积小且制造成本低。
为实现上述目的， 本发明提供了一种车辆数据记录装置， 包括： 主处理 器和辅助处理器，
所述主处理器集成有控制器局域网接口、 第一 RS485接口和第二 RS485 接口， 用于通过所述控制器局域网接口和 /或所述第一 RS485接口连接轨道车 辆总线， 从所述轨道车辆上获取行车数据；
所述辅助处理器集成有第三 RS485接口和存储器， 所述第三 RS485接口 与所述主处理器集成的所述第二 RS485接口通过 RS485数据线连接， 用于通 过所述 RS485数据线从所述主处理器接收所述行车数据 并将接收的所述行 车数据存储于所述存储器中。
如上所述的车辆数据记录装置， 其中， 还包括： 用于保护所述行车数据 的机箱， 所述辅助处理器和所述存储器封装在所述机箱 中。
如上所述的车辆数据记录装置， 其中， 所述机箱的外壳为高强度铝合金 外壳， 所述机箱的内壁为耐高温、 导热性差的防火材料内壁。 如上所述的车辆数据记录装置， 其中， 所述存储器为安全数字存储卡， 所述辅助处理器还集成有控制器， 用于控制所述安全数字存储卡对所述行车 数据进行存储。
如上所述的车辆数据记录装置， 其中， 所述辅助处理器还集成有以太网 接口， 用于通过所述以太网接口从所述存储器下载所 述行车数据。
如上所述的车辆数据记录装置， 其中， 第一电源接口、 第二电源接口和 电源模块， 所述电源模块将所述轨道车辆中使用的直流电 压转换为所述主处 理器所需的供电电压， 并通过所述第一电源接口为所述主处理器提供 所述供 电电压， 将所述轨道车辆中使用的直流电压转换为所述 辅助处理器所需的供 电电压， 并通过所述第二电源接口为所述辅助处理器提 供所述供电电压。
如上所述的车辆数据记录装置， 其中， 所述第三 RS485接口、 所述以太 网接口和所述第二电源接口设置在所述机箱上 。
如上所述的车辆数据记录装置， 其中， 所述第三 RS485接口、 所述以太 网接口和所述第二电源接口为与所述机箱紧密 配合的连接器。
由上述技术方案可知， 本发明通过采用该车辆数据记录装置， 具有以下 有益效果：
1、 主处理器提供 RS485总线接口和 CAN总线接口两种接口， 适用于不同 类型的轨道车辆总线输出的信号的采集， 接口全面、 采集行车数据方便；
2、 通过连接的轨道车辆总线获取行车数据的功能 完善， 可以满足地铁、 轻轨等轨道车辆对于数据记录的要求；
3、 由于只需要小型轨道车辆能够安全行车所需要 的功能， 因此该车辆数 据记录装置结构和操作简单、 体积小且制造成本低， 能够广泛应用于轨道交 通行业；
4、 设计高可靠性的用于保护行车数据的机箱， 避免意外事故对行车数据 保存的影响；
5、 采用技术先进的安全数字存储卡存储行车数据 ， 能够直接采用该存储 卡的读卡器读取存储的行车数据， 使得该车辆数据记录装置具有存储空间大、 整体体积小、 安装方便等优点， 并且不需专用设备进行对存储的行车数据读 取， 为轨道车辆的故障査找、 分析、 解决带来非常大的便利， 并有效确保轨 道交通车辆运行的安全；
6、 通过以太网接口实现存储的行车数据的快速下 载， 使得可以无需插拔 安全数字存储卡即可进行行车数据的传输。
下面通过附图和实施例， 对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 附图说明
图 1为本发明的车辆数据记录装置第一实施例的 构示意图；
图 2为本发明的车辆数据记录装置第二实施例的 构示意图；
图 3为本发明车辆数据记录装置的 RS485接口电路图；
图 4为本发明车辆数据记录装置的 CAN接口电路图；
图 5为本发明车辆数据记录装置的 SD存储卡接口电路图。 具体实施方式
本发明提供一种车辆数据记录装置， 包括： 主处理器和辅助处理器， 其 中， 主处理器集成有控制器局域网 （Controller Area Network, 简称 CAN) 接口、第一 RS485接口和第二 RS485接口，用于通过 CAN接口和 /或第一 RS485 接口连接轨道车辆总线， 从轨道车辆上获取行车数据； 辅助处理器集成有第 三 RS485接口和存储器， 第三 RS485接口与主处理器集成的第二 RS485接口 通过 RS485数据线连接， 用于通过 RS485数据线从主处理器接收行车数据， 并将接收的行车数据存储于存储器中。 针对轨道车辆， 本发明的车辆数据记 录装置采用了两个处理器， 其中， 主处理器提供 RS485总线接口和 CAN总线 接口两种接口， 适用于不同类型的轨道车辆总线输出的信号的 采集， 接口全 面、 采集行车数据方便； 该车辆数据记录装置的功能完善， 可以满足地铁、 轻轨等轨道车辆对于数据记录的要求； 并且， 该车辆数据记录装置具有结构 简单、 体积小、 安装方便和制造成本低廉等优点， 能够广泛应用于轨道交通 行业。 图 1为本发明的车辆数据记录装置第一实施例的 构示意图。 如图 1所 示， 该车辆数据记录装置包括： 主处理器 1和辅助处理器 2。 主处理器 1集成 有 CAN接口 11、 第一 RS485接口 12和第二 RS485接口 13， 用于通过 CAN接 口 11和 /或第一 RS485接口 12连接轨道车辆总线， 从轨道车辆上获取行车数 据。 其中， 由于现行的轨道车辆上各个设备或检测装置连 接的车辆总线可能 是 CAN网络协议下的总线， 也可以是 RS485协议下的总线， 还可能两种协议 下的总线都有， 因此， 该车辆数据记录装置的主处理器 1 集成有两种协议模 式的接口， 以便与不同的车辆总线进行连接以获取轨道车 辆的行车数据； 另 外， 轨道车辆的行车数据包括有整车的速度、 温度、 电压等参数， 还包括有 车内各种设备的运行状态信息， 例如： 空调、 各个车门、 牵引系统、 制动系 统等的运行状态信息。 辅助处理器 2集成有第三 RS485接口 21和存储器 22， 第三 RS485接口 21与主处理器 1集成的第二 RS485接口 13通过 RS485数据 线连接， 用于通过 RS485数据线从主处理器 1接收行车数据， 并将接收的行 车数据存储于存储器 22中。 在主处理器 1和辅助处理器 2之间采用 RS485数 据线进行通信， 可以增强数据传输过程中的抗干扰性。
本实施例提供的车辆数据记录装置，主处理器 提供 RS485总线接口和 CAN 总线接口两种接口， 适用于不同类型的轨道车辆总线输出的信号的 采集， 接 口全面、 采集行车数据方便； 该车辆数据记录装置的功能完善， 可以满足地 铁、 轻轨等轨道车辆对于数据记录的要求； 并且， 由于只需要小型的轨道车 辆能够安全行车所需要的功能， 因此该车辆数据记录装置结构和操作简单、 体积小且制造成本低， 能够广泛应用于轨道交通行业。
图 2为本发明的车辆数据记录装置第二实施例的 构示意图。 如图 2所 示， 在上述实施例的基础上， 该车辆数据记录装置还包括： 用于保护行车数 据的机箱 3， 辅助处理器 2和存储器封装在该机箱 3中。该机箱 3是一个防护 等级很高的专用机箱， 可以最大程度的保护行车数据。 该机箱 3可以采用高 强度铝合金外壳， 可以保证在遭受较大压力时， 机箱结构稳定， 不会发生较 大的变形， 有效保护存储器不受损伤； 为了起到在着火、 高温等环境下对存 储器的保护， 在机箱 3内部使用了耐高温、 导热性差的防火材料。 另外， 如图 2所示， 该车辆数据记录装置的辅助处理器 2中的存储器可 以是安全数字 （Secure Digital , 简称 SD) 存储卡 23， 该辅助处理器 2还集 成有控制器 24， 用于控制 SD存储卡 23对行车数据进行存储。 该 SD存储卡 23具有体积较小、 存储空间大、 方便替换等优点， 即使在该数据记录装置遭 到破坏时， 也只要一个普通的 SD存储卡 23的读卡器就可以获取车辆数据， 而无需使用专门的设备来操作。
另外， 如图 2所示， 该辅助处理器 2还集成有以太网接口 25， 用于通过 以太网接口 25从 SD存储卡 23下载行车数据。 在该车辆数据记录装置正常运 行的情况下， 可以通过该以太网接口 25方便、 快速的下载该车辆数据记录装 置中的行车数据， 而无需打开机箱 3取出 SD存储卡 23然后再使用读卡器读 取行车数据。
另外， 如图 2所示， 在上述实施例的基础上， 该车辆数据记录装置还包 括： 第一电源接口 4、 第二电源接口 5和电源模块 6。 电源模块 6将轨道车辆 中使用的直流电压转换为主处理器 1所需的供电电压，并通过第一电源接口 4 为主处理器 1 提供供电电压， 将轨道车辆中使用的直流电压转换为辅助处理 器 2所需的供电电压， 并通过第二电源接口 5为辅助处理器 2提供供电电压。 在该车辆数据记录装置中的主处理器和辅助处 理器一般使用 5V或 3. 3V的电 源， 电源模块 6 负责电源的转化工作。 在电源设计时， 充分考虑到轨道车辆 主要使用 DC110V电源或 DC24V电源的情况， 选择电源模块时， 对于 DC110V 和 DC24V电源采用相同封装的结构，实际应用中可 根据具体需要选择 DC110V 或 DC24V的电源。
另外， 如图 2所示， 在上述实施例的基础上， 第三 RS485接口 21、 以太网接 口 25和第二电源接口 5可以设置在机箱 3上。 即机箱 3保护内部的辅助处理器 2、 SD存储卡 23和控制器 24，并将各个接口设置在机箱 3的外壳上。所述第三 RS485 接口 21、 所述以太网接口 25和所述第二电源接口 5可以为与机箱 3紧密配合的 连接器， 该连接器的使用防护等级可以达到 IP67, 从而有效避免液体侵入机 箱 3的内部。
另外， 在设计该车辆数据记录装置时， 没有将整个数据记录装置均放置在 机箱 3中， 主要是基于该车辆数据记录装置与车辆总线的 连接有 CAN接口 11或 第一 RS485接口 12， 如果将 CAN接口 11和第一 RS485接口 12设置在机箱 3上， 接 入车辆总线时就需要特制的连接器，通用性差 ；还有电源模块 6发热量比较高， 如果放到密封的机箱 3中， 容易导致机箱 3内的热量散发不出去， 如果长时间 运行势必导致机箱 3内部温度太高， 容易导致电子器件损坏。
下面通过具体的芯片及接口连接电路对该车辆 数据记录装置进行详细描 述。
本发明的实施例中所使用的两个处理器分别为 主处理器 C8051F040和辅 助处理器 S3C2410Ao C8051F040的内部具有 64K字节高速 Flash, 4K+256字 节高速 SRAM、 两个 UART串行接口、 5个通用的 16位定时器、 片内看门狗定 时器以及温度传感器。 S3C2410A是一款低成本、 高集成度、 基于 ARM920T的 32位 RISC微处理器。 S3C2410A的内部集成了 NAND Flash控制器、 SDRAM控 制器、 3个 UART串口、 4通道 DMA、 4通道 PWM定时器及 1 17个多功能 I/O口、 RTC实时时钟、 8通道 10位 ADC等。
图 3为本发明车辆数据记录装置的 RS485接口电路图。 如图 3所示， 主 处理器 C8051F040使用 UART0口与辅助处理器 S3C2410A的 UART0口通讯， 为 了增强抗干扰能力，在这两个处理器的 UART0口增加了电平转化模块 MAX485 , 将电平信号转化为 RS485差分信号。 另外主处理器 C8051F040使用 UART1 口 提供一个与车辆总线连接的 RS485总线接口， 用来从车辆总线中采集数据。
图 4为本发明车辆数据记录装置的 CAN接口电路图。 如图 4所示， 主处 理器 C8051F040提供了目前在轨道交通中广泛使用的 CAN总线， C8051F040内 部集成了 CAN总线接口， 在设计该 CAN总线接口时使用 SN65HVD230作为 CAN 收发器完成电平转化。
另外， RS485总线和 CAN总线作为轨道车辆应用的标准总线， 该车辆数据 记录装置提供的连接器型号都为 D-SUB9。 图 5为本发明车辆数据记录装置的 SD存储卡接口电路图。 如图 5所示， 该车辆数据记录装置中使用的存储器为 SD存储卡， 辅助处理器 S3C2410A内 部集成了 SD存储卡的控制器， J17为插入 SD存储卡的卡座， CLK为 SD存储 卡的控制器提供时钟信号， CMD为双向的命令 /应答信号， DATA0、 DATA1、 DATA2、 DATA3为 4位数据信号。该 SD存储卡可以只有 1位数据 DTA0实现。 PAD1、PAD2 与该 SD存储卡的外壳相连。 另外 SD存储卡的每个信号都需要接 10K欧的上 拉电阻， C132、 C83为滤波电容。
另外， 辅助处理器 S3C2410A由于没有内置的以太网控制器， 设计时可以 使用 DM9000AE作为网络芯片实现以太网接口的控制器 网络变压器使用的为
最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非 对其进 行限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说 明， 本领域的普通技 术人员应当理解： 其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者 等同替换， 而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技 术方案脱离本发明技术方案的 精神和范围。
Next Patent: INPUT APPARATUS OF HANDHELD DEVICE AND HANDHELD DEVICE