本實用新型涉及動車組報警技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種動車組司機警惕報警裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)主要體現(xiàn)在南車青島四方機車車輛股份有限公司的實用新型專利《一種動車組報警電路及系統(tǒng)》中，申請?zhí)枺?01320875160.1 。

目前現(xiàn)有的動車組報警電路及系統(tǒng)主要由報警按鈕組、延時電路、聲光報警電路以及制動控制電路組成。

原有動車組報警電路及系統(tǒng)工作原理如下：

聲光報警電路在第一預(yù)設(shè)時間到來時，司機未對報警按鍵進行第一預(yù)設(shè)操作時則發(fā)出聲光報警；制動控制電路在第二預(yù)設(shè)時間到來時，司機未對所述報警按鍵進行第二預(yù)設(shè)操作時則控制動車組制動。

可見在車輛運行時，如果司機沒有在第一預(yù)設(shè)延時時間內(nèi)對警惕報警按鈕進行觸控，則發(fā)出聲光報警。如果司機聽到報警聲在第二預(yù)設(shè)時間內(nèi)沒有按下警惕報警按鈕，則觸發(fā)車輛制動。

現(xiàn)有技術(shù)存在的不足主要存在于延時電路設(shè)計中：

一、延時電路主要采用5個延時繼電器及零速繼電器組成，此類繼電器均采用機械式觸點進行通斷，因其受機械式觸點行程所限，司機單次操作報警按鍵時間需保持在40ms以上才能被有效識別。而實際過程中司機操作最快能達到10ms，因此很容易造成司機動作不被識別，進而觸發(fā)錯誤報警制動。

二、整個延時電路部分占用空間較大，搭建功能所需線束較多。

三、產(chǎn)品制作過程中預(yù)設(shè)時間需要人工設(shè)定，容易出錯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種動車組司機警惕報警裝置，利用CPLD或FPGA芯片計時控制固態(tài)繼電器進行延時通斷，同時通過電源及輸入量冗余設(shè)計提高可靠性，此外，該裝置能夠在線檢測故障，通過軟件燒寫設(shè)定延時預(yù)設(shè)時間，解決司機過快操作不被識別而報警制動的問題，利用PCB印制板進行布線，縮小體積，減少繁多的外圍線束，解決了裝置占用空間大，生產(chǎn)制作繁瑣以及因人為時間設(shè)定操作失誤引起的產(chǎn)品品質(zhì)的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是：提供一種動車組司機警惕報警裝置，包括：殼體以及設(shè)于殼體上的前擋板和后擋板，所述殼體內(nèi)部設(shè)有警惕報警裝置組件，所述警惕報警裝置組件包括有PCB印制板以及分布在PCB印制板上的主控部分、輸出部分、開關(guān)量輸入部分、故障指示部分、冗余電源部分和接口電路部分。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述主控部分包括主控芯片和相應(yīng)的外圍電路，所述外圍電路包括晶振電路、復(fù)位電路和濾波電容，所述主控芯片為CPLD芯片。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述輸出部分包括兩組固態(tài)繼電器、驅(qū)動電路、相應(yīng)的狀態(tài)反饋電路以及保護電路。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述驅(qū)動電路包括兩個三極管、四個電阻、兩個電容，所述驅(qū)動電路根據(jù)主控芯片發(fā)出的控制信號驅(qū)動相應(yīng)的固態(tài)繼電器進行通斷。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述狀態(tài)反饋電路包括兩個光耦、兩個穩(wěn)壓管、兩個二極管、四個電阻以及兩個電容，所述狀態(tài)反饋電路將接收到的固態(tài)繼電器輸出端的狀態(tài)反饋給主控芯片核對相應(yīng)動作是否執(zhí)行。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述保護電路包括兩個電容和兩個電感，所述保護電路對固態(tài)繼電器輸出端進行防浪涌雷擊保護。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述開關(guān)量輸入部分包括光耦、二極管和穩(wěn)壓管，所述開關(guān)量輸入部分接收報警按鈕組的開關(guān)信號并傳輸給主控部分。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述故障指示部分包括三組三色指示燈和相應(yīng)的驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路包括六個三極管和九個電阻。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述冗余電源部分包括電壓轉(zhuǎn)換電路、EMC濾波電路以及相應(yīng)的安規(guī)保護電路：

所述電壓轉(zhuǎn)換電路包括兩個電源模塊、一個穩(wěn)壓芯片、三個電解電容、一個瓷片電容、一個二極管以及一個電感，所述電壓轉(zhuǎn)換電路用于給主控部分、輸出部分、開關(guān)量輸入部分以及故障指示部分進行供電；

所述EMC濾波電路包括一個共模電感、兩個電容和一個壓敏電阻，所述EMC濾波電路用于濾除外界對設(shè)備的干擾；

所述安規(guī)保護電路包括一個保險絲、一個熱敏電阻、兩個電容以及一個二極管。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述接口電路部分包括電源以及開關(guān)量輸入連接器、固態(tài)繼電器狀態(tài)輸出連接器以及軟件燒寫連接器，所述軟件燒寫連接器連接CPLD芯片的軟件燒寫器接口。

本實用新型的有益效果是：本實用新型動車組司機警惕報警裝置使整個動車組報警系統(tǒng)的操作識別時間縮短為3ms，小于司機實際操作此裝置最快的10ms，解決了司機過快操作不被識別而報警制動的問題，解決了裝置占用空間大，生產(chǎn)制作繁瑣以及人為設(shè)定時間影響產(chǎn)品品質(zhì)的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本實用新型的動車組司機警惕報警裝置一較佳實施例的主視圖；

圖2是本實用新型的動車組司機警惕報警裝置一較佳實施例的俯視圖；

圖3是本實用新型的動車組司機警惕報警裝置一較佳實施例的仰視圖；

圖4是本實用新型的動車組司機警惕報警裝置中PCB印制板的主視圖；

圖5是本實用新型的動車組司機警惕報警裝置中PCB印制板的后視圖；

圖6本實用新型動車組司機警惕報警裝置的一個實際應(yīng)用實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖中各部件的標(biāo)記如下：1、殼體，2、后擋板，3、前擋板，4、PCB印制板。

具體實施方式

下面將對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1至圖6，本實用新型實施例包括：

一種動車組司機警惕報警裝置，包括：殼體1以及設(shè)于殼體1上的前擋板2和后擋板3，所述殼體1內(nèi)部設(shè)有警惕報警裝置組件。

所述警惕報警裝置組件包括有PCB印制板4以及分布在PCB印制板4上的主控部分、輸出部分、開關(guān)量輸入部分、故障指示部分、冗余電源部分和接口電路部分。

本實用新型主要為實現(xiàn)動車組報警電路及系統(tǒng)的延時電路部分的優(yōu)化，功能的實現(xiàn)主要由以下部分完成：

主要功能區(qū)域分為主控部分、輸出部分、開關(guān)量輸入部分、故障指示部分、冗余電源部分及接口電路部分。

主控部分：主要由高可靠性嵌入式主控芯片（CPLD芯片U8）及相應(yīng)的外圍電路（晶振X1，復(fù)位電路R29和C28，濾波電容C11~C18）組成。

主控部分的主要功能是根據(jù)開關(guān)量輸入部分和輸出部分狀態(tài)等信號，控制輸出部分和故障指示部分動作。

主控部分的主要邏輯是CPLD芯片內(nèi)部不斷的檢測開關(guān)量輸入部分狀態(tài)。

如果開關(guān)量輸入狀態(tài)不變，則CPLD芯片內(nèi)部開始計數(shù)，當(dāng)CPLD芯片內(nèi)部計數(shù)不足第一預(yù)設(shè)時間時，CPLD芯片控制固態(tài)繼電器U1和U2輸出端保持關(guān)斷；

當(dāng)計數(shù)時間到達第一預(yù)設(shè)時間而不足第二預(yù)設(shè)時間，則CPLD芯片控制固態(tài)繼電器U1輸出端開通，控制固態(tài)繼電器U2輸出端保持關(guān)斷；當(dāng)計數(shù)時間到第二預(yù)設(shè)時間之后，則CPLD芯片控制固態(tài)繼電器U2輸出端開通，控制固態(tài)繼電器U1保持輸出開通。

輸出部分：主要由兩組固態(tài)繼電器（U1、U2）、驅(qū)動電路、相應(yīng)的狀態(tài)反饋電路以及保護電路組成。

其中驅(qū)動電路由兩個三極管（Q1、Q2）、四個電阻（R11、R12、R3、R4）、兩個電容（C19、C20）構(gòu)成，主要功能是根據(jù)主控芯片U8發(fā)出的控制信號驅(qū)動相應(yīng)的固態(tài)繼電器進行通斷。

狀態(tài)反饋電路由兩個光耦（U9、U10）、兩個穩(wěn)壓管（D7、D8）、兩個二極管（D12、D13）、四個電阻（R9、R10、R26、R27）以及兩個電容（C21、C22）組成，其主要作用是將接收到固態(tài)繼電器輸出端的狀態(tài)反饋給主控芯片以便核對相應(yīng)動作是否執(zhí)行。

保護電路由兩個電容（C26、C27）和兩個電感（L3、L4）組成，主要對固態(tài)繼電器的輸出端進行防浪涌雷擊保護。

開關(guān)量輸入部分：主要由光耦（U11~U13）、二極管（D14~D16）和穩(wěn)壓管（D9~D11）等器件搭建而成。

其主要功能是報警按鈕組的開關(guān)信號，并傳輸給主控部分，此部分采用三倍冗余設(shè)計以保證接收信號的可靠性。

故障指示部分：主要由三組三色指示燈(D4~D6)和相應(yīng)的驅(qū)動電路（六個三極管Q3~Q8及九個電阻R17~R22、R31~R33）組成。

其指示對應(yīng)關(guān)系如下表1：

表1

其中D4和D5指示燈指示說明如下：

“綠色”表示固態(tài)繼電器按照主控指令正常運行；

“紅色”表示固態(tài)繼電器按照主控指令運行異常；

D6指示燈指示說明如下：

“綠色”表示輸入部分三倍冗余電路均正常運行；

“橙色”表示輸入部分三倍冗余電路其中有兩組能正常運行；

“紅色”表示輸入部分三倍冗余電路其中有一組不能正常運行。

冗余電源部分：主要由電壓轉(zhuǎn)換電路、EMC濾波電路以及相應(yīng)的安規(guī)保護電路組成。

電壓轉(zhuǎn)換電路由兩個電源模塊（U5、U6），一個穩(wěn)壓芯片U7，三個電解電容（C4、C6、C7、C10），一個瓷片電容C8，一個二極管D2以及一個電感L2構(gòu)成，其主要功能是給主控部分、輸出部分、開關(guān)量輸入部分以及故障指示部分進行供電，此部分采用雙倍冗余設(shè)計以保證整個裝置供電的可靠性。

EMC濾波電路由一個共模電感L1，兩個電容（C1、C4）和一個壓敏電阻MV1組成，其主要是濾除外界對設(shè)備的干擾以及防止設(shè)備內(nèi)部的干擾影響其他設(shè)備。

安規(guī)保護電路由一個保險絲F1，一個熱敏電阻NTC1，兩個電容（C2、C3）及一個二極管D1組成，其主要作用為：

一、保護人員不被強電觸到；二、防止操作人員失誤將電壓極性接反，損壞裝置；三、若本裝置出現(xiàn)短路時及時能夠與供電系統(tǒng)斷開保護其他電器設(shè)備。

接口電路部分：主要由電源及開關(guān)量輸入連接器，固態(tài)繼電器狀態(tài)輸出連接器和軟件燒寫連接器組成。

軟件燒寫連接器主要是連接CPLD芯片的軟件燒寫器接口。

電源及開關(guān)量輸入連接器一共有六個輸入端口，對應(yīng)關(guān)系如下表2：

固態(tài)繼電器輸出連接器一個有4個輸出端口，對應(yīng)關(guān)系如下表3：

本實用新型動車組司機警惕報警裝置的一個實際應(yīng)用實施例如下：

如圖4所示，JKAAD-001代表本發(fā)明裝置，S1代表報警按鈕組，D1代表光報警系統(tǒng)，LS1代表聲報警系統(tǒng)，S2代表電源接入開關(guān)，T1代表制動控制電路，搭建而成的整個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有動車組報警電路及系統(tǒng)的功能。

具體工作過程為：聲光報警系統(tǒng)D1、LS1在第一預(yù)設(shè)時間到來時，司機未對報警按鍵S1進行第一預(yù)設(shè)操作時， JKAAD-001將控制聲光報警系統(tǒng)D1、LS1發(fā)出聲光報警；制動控制電路T1在第二預(yù)設(shè)時間到來時，司機未對所述報警按鍵S1進行第二預(yù)設(shè)操作時，JKAAD-001將控制制動控制電路T1對動車組進行制動。

可見在車輛運行時，如果司機沒有在第一預(yù)設(shè)延時時間內(nèi)對警惕報警按鈕S1進行觸控，則發(fā)出聲光報警；如果司機聽到報警聲在第二預(yù)設(shè)時間內(nèi)沒有按下警惕報警按鈕，則觸發(fā)車輛制動。

由上述可知，本裝置利用CPLD或FPGA芯片計時控制固態(tài)繼電器進行延時通斷，電源及輸入量冗余設(shè)計提高可靠性，能夠在線檢測故障，通過軟件燒寫設(shè)定延時預(yù)設(shè)時間，利用PCB印制板進行布線，使得本裝置體積縮小，減少很多外圍線束。

本實用新型動車組司機警惕報警裝置的主要技術(shù)核心如下：

一、利用CPLD芯片（CPLD：Complex Programmable Logic Device復(fù)雜可編程邏輯器件）或者FPGA（FPGA：Field－Programmable Gate Array現(xiàn)場可編程門陣列）芯片進行內(nèi)部計時和邏輯控制，可以通過軟件燒寫的方式對第一預(yù)設(shè)時間及第二預(yù)設(shè)時間進行設(shè)定。

二、固態(tài)繼電器（Solid State Relay，縮寫SSR）是由微電子電路、分立電子器件、電力電子功率器件組成的無觸點開關(guān)式繼電器。

固態(tài)繼電器動作響應(yīng)速度很快，能夠達到1ms左右，利用固態(tài)繼電器代替延時繼電器能有效提高整個動車報警延時電路的響應(yīng)速度。

固態(tài)繼電器由半導(dǎo)體構(gòu)成無觸點開關(guān)，其動作壽命遠大于機械式觸點通斷的延時繼電器的壽命。

三、將動車組提供的110V直流電源轉(zhuǎn)換為內(nèi)部邏輯器件所用的直流5V和3.3V，供電系統(tǒng)采用兩組電源冗余設(shè)計，提高本裝置供電的可靠性。

四、對開關(guān)量輸入部分進行三倍冗余設(shè)計，以提高接收信號的可靠性。

五、利用三組指示燈進行在線檢測，實時反應(yīng)內(nèi)部輸入和輸出功能區(qū)是否具有故障。

本實用新型動車組司機警惕報警裝置的有益效果是：

能夠代替現(xiàn)有動車組報警電路及系統(tǒng)中延時電路的功能，與報警按鈕組、聲光報警電路以及制動控制電路結(jié)合使用，使整個動車組報警系統(tǒng)的操作識別時間縮短為3ms，小于司機實際操作此裝置最快的10ms，解決了司機過快操作不被識別而報警制動的問題；

裝置高度集成化，體積相較于原有延時電路大大縮小，預(yù)設(shè)時間由軟件燒寫設(shè)定，簡化了生產(chǎn)流程，使用壽命大大延長，解決了裝置占用空間大，生產(chǎn)制作繁瑣以及人為設(shè)定時間影響產(chǎn)品品質(zhì)的問題。

以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。