CTCS-3級車載系統硬件接口設計

鄒未棟

(1．北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2．北京市高速鐵路運行控制系統工程技術研究中心，北京 100070)

1 概述

CTCS-3列控車載系統包括車載主機單元、車載接口單元、速度傳感器、雷達、繼電器接口模塊、應答器接收模塊（BTM&CAU）、人機交互單元（DMI）、軌道電路讀取單元（TCR）、無線天線單元（MT）。組成示意如圖1所示。

其中，車載接口單元包括U型底板、電源引入接口板、繼電器I板、繼電器II板、速傳接口板、MVB&Profibus通信接口板、BTM&MT通信接口板、Radar&TCR通信接口板。車載系統的接口都是在上述接口板上實現。

2 車載系統輸入輸出接口

2.1 系統輸入接口

車載系統采集車輛的輸入信號如下。

圖1 車載系統組成示意圖Fig.1 Schematic diagram of onboard system composition

SLA: 休眠輸入1；

SLB: 休眠輸入 2 ；

CABA: 前端駕駛室激活；

CABB: 后端駕駛室激活；

DIRF: 方向手柄前向；

DIRR: 方向手柄后向；

SBFB: 常用制動反饋 ；

EBFB: 緊急制動反饋；

TCOFB: 切牽引反饋；

EB1ACK: EB1A繼電器反饋；

EB2ACK: EB2A繼電器反饋；

EB1BCK: EB1B繼電器反饋；

EB2BCK: EB2B繼電器反饋；

LKJConfirm：零速反饋。

2.2 系統輸出接口

車載系統驅動車輛的輸出信號如下。

EB1A: EB1A輸出；

EB1B: EB1B輸出；

EB2A:EB2A輸出；

EB2B:EB2B輸出；

SB1: 一級常用制動輸出；

SB4: 四級常用制動輸出；

SB7: 七級常用制動輸出；

TCO: 切牽引輸出；

MSB: 斷主斷輸出；

GFX3D: 磁鋼過分相禁止輸出；

Leftgate_enable：開左門允許；

Rightgate_enable：開右門允許；

ATO_enable：ATO允許。

3 車載系統輸入輸出接口設計

針對系統上述所有輸入輸出量，根據安全與非安全功能進行內部設計。

3.1 緊急制動輸出接口設計

緊急制動輸出接口設計如圖2所示。

隔離開關斷開，輸出板無輸出時繼電器常開，繼電器節點斷開，繼電器節點失電，輸出緊急制動。輸出板輸出24 V控制繼電器閉合，繼電器節點得電，無緊急制動輸出。

圖2 緊急制動接口設計圖Fig.2 Emergency brake interface design diagram

隔離開關閉合時，對繼電器進行隔離，無緊急制動輸出。

3.2 全常用制動輸出接口設計

全常用制動接口設計如圖3所示。

圖3 全常用制動接口設計圖Fig.3 Common brake interface design diagram

隔離開關斷開，輸出板無輸出時繼電器常開，繼電器節點斷開、失電，輸出全常用制動。輸出板輸出24 V，控制繼電器閉合，繼電器節點得電，無全常用制動輸出。

隔離開關閉合時，對繼電器進行隔離，無全常用制動輸出。

3.3 切除牽引輸出接口設計

切除牽引輸出接口設計如圖4所示。

圖4 切除牽引接口設計圖Fig.4 Cutting traction interface design diagram

隔離開關閉合，雙系輸出板無輸出，繼電器常閉，雙系繼電器節點閉合、得電，輸出切牽引。任意一系輸出板輸出24 V控制繼電器斷開，繼電器節點失電，無切牽引輸出。

隔離開關斷開時，對繼電器進行隔離，無切牽引輸出。

3.4 斷主斷輸出接口設計

斷主斷輸出接口設計如圖5所示。

圖5 斷主斷接口設計圖Fig.5 Main circuit breaker interface design diagram

輸出板無輸出時繼電器常開，繼電器節點失電，無輸出。輸出板輸出24 V控制繼電器閉合，繼電器節點得電，輸出MSB。

SB1、SB4、GFX3D接口原理與MSB相同。

3.5 常用制動反饋輸入接口設計

常用制動反饋接口設計如圖6所示。

圖6 常用制動反饋接口設計圖Fig.6 Common brake feedback interface design diagram

繼電器常開，SBFB輸入110 V時，繼電器節點閉合，輸入板采集到24 V輸入信號。SBFB無輸入時，繼電器斷開，輸入板采集到SBFB 0 V輸入信號。

SLA、SLB、CABA、CABB、DIRF、DIRR、EBFB、TCOFB接口設計原理與SBFB相同。

3.6 緊急制動反饋輸入接口設計

緊急制動反饋輸入接口設計如圖7所示。

圖7 緊急制動反饋輸入接口設計圖Fig.7 Emergency brake feedback input interface design diagram

繼電器常開，當左系輸出板輸出EB1A信號為24 V時，繼電器節點閉合，輸入板采集到EB1ACK 24 V輸入信號。左系輸出板EB1A信號0 V時，繼電器斷開，輸入板采集到EB1ACK 0 V輸入信號。

EB1BCK，EB2ACK，EB2BCK接口設計原理與EB1ACK相同。

4 車載系統通信接口設計

車載主機與TCR、BTM、MT、雷達、速度傳感器、DMI等通信接口設計。

4.1 主機與TCR通信接口設計

主機雙系通信板，分別通過Radar&TCR通信接口板，與TCR的通信板通信，采用RS-422通信接口，需要在接口板上設計終端匹配電阻。

4.2 主機與BTM通信接口設計

主機雙系通信板，分別通過BTM&MT通信接口板，與BMT的通信板通信，采用CAN通信接口，需要在接口板上設計終端匹配電阻。

4.3 主機與MT通信接口設計

主機雙系RCC通信板，通過BTM&MT通信接口板，分別與2個MT通信，采用RS-422通信接口，需要在接口板上設計終端匹配電阻。

4.4 主機與雷達通信接口設計

主機雙系通信板，分別通過Radar&TCR通信接口板，與2個雷達通信，采用RS-485通信接口。在接口板上進行濾波防護。

4.5 主機與速傳接口設計

主機雙系輸入板，通過速傳接口板，與2個速傳相連，采用脈沖接口。速傳接口板提供速度傳感器電源，每個速度傳感器需兩路24 V隔離電源，隔離等級為3 000 V。每個速度傳感器的3路輸入信號需進行電氣隔離，整塊速傳接口板共需提供6路隔離信號輸入（兩路預留），隔離等級為3 000 V。

4.6 主機與DMI通信接口設計

主機雙系通信板，通過MVB&Profibus通信接口板與DMI通信，采用MVB接口，需要在接口板上設計終端匹配電阻。

5 結論

本文中設計的系統硬件接口，包括緊急制動接口、全常用制動接口、切除牽引接口、斷主斷路器等輸出接口設計，常用制反饋接口，緊急制動反饋等輸入接口設計，是在充分考慮接口的安全或者非安全情況下設計的。與TCR、BTM、MT、雷達、速度傳感器、DMI等通信接口設計，也符合各個外設的通信接口定義。