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地铁车辆调试用逻辑控制器设计

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第47卷第1期Vol.47No.l铁道技术监督检验与认证RAILWAY QUALITY CONTROL_________________INSPECTION AND CERTIFICATION 地铁车辆调试用逻辑控制器设计邓举明「，刘嘉宇2,贾海燕'（1.青岛地铁集团有限公司运营分公司车辆部，山东青岛266000;2.北京城建设计发展集团股份有限公司，北京100037；3.中车四方车辆有限公司，山东青岛266111）摘要：分别从外部接口组成和内部架构2个方面阐述地铁调试用逻辑控制器的结构：从电源、ARM 处理器外围电路、开关量输入/输出电路及通信电路4个方面阐述逻辑控制器的电子板卡主卡(或从卡)硬件电路设计，简要论述逻辑控制器电子板卡主卡(或从卡)的编程方式。

控制器采用模块化设计，与外部其他控制器通过CAN通信网络连接，电路简洁，通用性强，大大降低了调试用控制器成本。

关键词：地铁动车组；逻辑控制器；CAN通信；ARM处理器中图分类号：U270.7:TP391.8文献标识码：B文章编号：1006-9178(2019)01-0024-06Abstract:The articles specifies the structure of logic controller used for metro vehicle debugging in terms of such two aspects as external interface composition and internal architecture.It specifies the hardware circuit design of mas­ter(slave)electric board card used for logic controllers in terms of such four aspects as power supply,peripheral circuit of ARM processors;Dl/DO circuit and communication circuit,giving a brief introduction to the program­ming mode for the master(slave)electric board card used for logic controllers.The controller adopts a modular de­sign and connects to other external controllers via the CAN communication network.The circuit is simple and strong in versatility,thus greatly lowering the controller debugging costs.Keywords:Subway Multiple-F nit;Logic Controller;CAN Communication;ARM Processor0引言目前，地铁车辆调试时，需要给车辆外接输入逻辑信号。

如果采用车辆专用微机，将导致成本太高；如果采用普通的微机控制器，远距离通信稳定性较差。

因此，需要研发一种价格低廉、通信稳定、编程简单、使用方便的地铁车辆调试用逻辑控制器。

1逻辑控制器结构1.1逻辑控制器外部接口组成该逻辑控制器的外部接口由1路DC110V电源输入接口、70路开关量输入信号、40路继电器输出信号、1路RS232通信和1路CAN通信接口组成1.2逻辑控制器内部架构该地铁车辆调试用逻辑控制器应用模块化设计理念.由1块DC/DC隔离电源模块，1块电子板R主板和4块电子板从板组成主板和从板的硬件收稿日期：2018-10-30作者简介：邓举明.r程师电路完全相同，仅程序不同。

每块电子板卡主板（或从板）分别具有14路开关量输入、8路继电器输出、1个RS232接口和1个CAN接口匚电子板卡主板和从板之间利用CAN通信连接，将各自采集的数据相互发送，共同完成数据采集和逻辑控制；逻辑控制器与外部控制器之间采用CAN通信，由电子板卡主卡完成地铁车辆调试用逻辑控制器内部架构如图1所示不同的地铁车辆调试用逻辑控制器之间通过CAN通信连接：该设计方案至少保证6套调试用逻辑控制器组网后可正常工作：2逻辑控制器电子板卡主卡（或从卡）硬件电路设计开关量信号经过光耦和排阻等转换为ARM 芯片可以承受的高电平（3.3V）和低电平信号（0）,输入给ARM芯片脉冲量输入信号经过光耦和排阻等转换为ARM芯片可承受的矩形波型号（高电平信号为3.3V，低电平信号为0）,输入给ARM芯片.ARM芯片可以根据内部程序输出低电•24•2019仆：1月（总第387期）铁道技术监督第47卷第1期图1地铁车辆调试用逻辑控制器内部架构平或高电平信号，间接控制板载继电器的得电与失电，进而控制开关量的输岀ARM芯片的CAN 通信引脚与CAN收发器连接，组成CAN通信接口.ARM芯片的USART引脚与MAX3232电平转换芯片连接，组成RS232通信接口逻辑控制器内部电子板卡主板或从板硬件原理如图2所示。

降氐隔离图2逻辑控制器内部电子板卡主板或从板硬件原理2.1电源设计电源电路的稳定性直接决定着控制器的稳定性，因此首先考虑电子板卡主卡（或从卡）的电源设计：该逻辑控制器内部配备一个DC/DC隔离电源模块，将地铁车辆的DC110V电源转换为与外部电源隔离的稳定的DC12V电源供给电子板卡，以防止外部干扰源进入逻辑控制器电子板卡的电源输入端设计有一个7805电源芯片.该芯片能够将DC12V电源转换为DC5V电源；再经过一个电子板卡上的一个ASM1117电源芯片，将DC5V 电源转化为DC3.3V电源.供给ARM处理器芯片：电子板卡上的板载继电器线圈由DC12V电源直接供电：2.2ARM处理器外围电路设计2.2.1ARM处理器的选择处理器是逻辑控制器的控制核心ARM处理器具有高性能.低功耗.低价格，可反复擦写程序.丰富的可选择芯片，广泛的第三方支持和完整的产品线等优点：目前.全球几乎所有的半导体厂家都向ARM公司购买ARM内核技术，再配上多种不同的外部设备和接口，生产各种基于ARM内核技术的处理器芯片其中，比较典型的如意大利ST公司生产的基于ARM CORTEX-M3的STM32F103C8T6芯片，该芯片内部自带CAN通信控制器，引脚数量能够满足该电子板卡设计需求且价格低廉，因而在设计地铁车辆调试用逻辑控制器•25•检验与认证地铁车辆调试用逻辑控制器设计的电子板卡时选用该型号的ARM 处理器：STM32F103C8T6芯片的主要参数如下：内核为ARM C0RTEX-M3；数据总线宽度为32 bit ；最高工作频率为72 MHz ；封装为LQFP48； FLASH为 128 KB ； RAM 为 20 KB ； GPIO 为 37 个；最低工作电压为2 V ；最高工作电压为3.6 V ； 16位定时器为4个；电机控制定时器为1个；12位AD转换单元为2个；12位AD 转换通道为10个；SPI为2个；I2C 为2个；U ( S ) ART 为3个；控制 器局域网络(CAN)为1个；工作温度为-40T~+85 C2.2.2 ARM 处理器外围电路的设计该逻辑控制器的ARM 处理器采用8 MHz 晶振,DC3.3 V 电源供电；B00T0和BOOT1引脚均设计为电位下拉模式，程序下载后自动从内部存储器开始运行。

ARM 处理器每个(；PI()引脚均可通 过修改寄存器数值，设置为上拉输入、下拉输入、浮空输入、模拟输入、普通推挽输出、普通开漏输出、复用推挽输出和复用开漏输出等8种输入输出模式 另外，ARM 处理器的许多GPIO 引脚还附加很多特殊功能 ARM 处理器的外围电路原理如 图3所示。

h\\ 1)1()沁 CI.K 斗Pr ()、1 ]:zrlhp(8 MHz](Z ：—1、7卩1)()GND—10K NRST 丛VBAT I,\L)D124I ))236\))34X VDDA9VCC_3V3__________________5()UC-OIT/PD1 6 =卩\()—\\KlP 1P\TT P\2~T l\\3"T 匕乂 1PA5~T IU6 T 1>,\7 TL1TX(P\9) PA9 30111R\( PMO) PA103L ZPA11 3g TAlllg PA13 3S ； pa H stPAl^gSTM32K103C8T6PAO-WKIP PBO PA1PB1PA2PB2/B00T1PA3PB3/.iri)0PA4PB4/JNTRST1>\5PB5PA6PB6PA7PB7PA8PB8PA9PB9PA10PB10PAI 1PBl 1PA12PB12PA13/J I'MS/SWDK)PR 13PA 14/J rCK/SWCLK PBI4PA15/JTDIPBl 5()S(： IN/PDOPC13-TAMPER-RTC OSC 0UT/PD1PC14-OSC32 INPC15-OSC32_OUTBOOTONRSTVBATVI)I) 1VSS 1\ 1)1) 2\ SS 2\ DI)_3VSS_3VDDAVSSA图3 ARM 处理器的外围电路原理出u X/B()()T1 II -直2B1R2TRST(PB4)「1() KPIN(一PB8)HQJU _____________B12113_____________^14 织52 pc 13§ Mid()UC32—I 、N PC15-QgC32-0123 VSS135 \ 0Al Y5518 VSSAGNDGND2.3开关量输入/输出电路设计2.3.1开关量输入电路设计电子板卡的开关量输入电路原理如图4所示。

外部开关或按钮的触点一端接电子板卡的端子X0,另一端接DC 12 V 电源负端。

当外部开关或按钮触点闭合后，端子X0的电位变为0,光耦inO 输入端内部发生二极管导通发光，光耦inO 的输出端感应到光线后导通接近短路 这时光耦inO 输出端的正端电平被拉低，电位接近0：由于inO 输岀端的正端与ARM 芯片的输入引脚PA1连接，此时PA1引脚被拉低为低电平(正常没有输入信号时.ARM 处理器引脚默认为高电平)。

排阻RP1在光耦的输入端起到限流作用.防止光耦输入端因过流烧毁 排阻RP2在光耦的输 出端起到限流作用，防止光耦输出端因过流烧毁 2.3.2开关量输出电路设计电子板卡的开关量输出电路原理如图5所不。

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轨道交通信号控制系统的设计与调试指南

轨道交通信号控制系统的设计与调试指南

轨道交通信号控制系统的设计与调试指南轨道交通信号控制系统是保障城市交通运行安全、高效的重要组成部分。

本文将详细介绍轨道交通信号控制系统的设计与调试指南，旨在帮助工程师和技术人员更好地理解和应用于实践中。

一、概述轨道交通信号控制系统作为交通管理的核心，其设计与调试的目标是确保列车的安全运行、提高运行效率和减少互通冲突。

设计与调试过程需要一系列的步骤和方法，以确保系统在实际运行中的可靠性和稳定性。

二、系统设计1. 系统结构设计在设计轨道交通信号控制系统时，需要理清系统结构，包括信号机、轨道电路、通信系统等部分之间的关系，保证系统的整体性和协调性。

2. 设备选型与配置根据设计需求，选择合适的设备和设施，并根据实际情况进行配置。

包括信号灯、安全控制器、检测设备等的选型与布置。

3. 软件编程轨道交通信号控制系统通常依托于软件编程来实现功能。

设计人员需要编写相应的程序，确保信号控制的逻辑正确性和稳定性。

三、系统调试1. 设备调试在系统调试过程中，首先需要对设备进行调试，包括信号灯、线路设备、通信设备等的检查和测试。

确保每个设备的功能正常，并消除故障。

2. 软件调试对系统的软件进行调试是保证信号控制系统正常运行的重要环节。

通过对程序逻辑的验证和功能的测试，检查软件的稳定性和正确性。

3. 整体调试在设备和软件的调试完成后，进行整体调试，测试整个系统的运行情况和协调性。

包括不同部分之间的数据传输和交互等。

确保系统在各种情况下的可靠性和实时性。

四、调试工具与方法1. 信号发生器信号发生器可以模拟不同的输入信号，用于检查设备和系统的应对能力。

通过调整信号发生器的参数，可以模拟不同的场景，测试系统在不同情况下的稳定性和可靠性。

2. 数据采集与分析使用数据采集与分析工具，收集系统运行时的数据，包括信号状态、设备运行情况等。

通过对这些数据的分析，可以发现系统中存在的问题，并及时进行修正。

3. 性能测试对轨道交通信号控制系统进行性能测试，包括信号响应时间、系统容量等指标的测试。

地铁轨道车辆控制系统电气柜自动测试系统的设计与实现

地铁轨道车辆控制系统电气柜自动测试系统的设计与实现

地铁轨道车辆控制系统电气柜自动测试系统的设计与实现摘要：地铁在今天城市生活中发挥着非常重要的作用，而地铁控制系统由各种电气柜组成，电气柜的可靠性直接影响地铁乘客出行的安全，但传统的人工检测、测试电气柜效率低且不可靠。

本文旨在设计电气柜自动测试系统，提高检测地铁电气柜的效率与可靠性。

关键词：地铁控制系统；电气柜；自动测试我国地铁建设、发展势头迅猛，有资料显示，2017年全国已有40个城市拥有地铁交通，北京地铁年乘客量已经超过45亿人次，上海日均地铁客流量超过4548万人次[1]。

地铁已经成为城市交通的地下血脉，地铁安全关系到城市的正常运转。

地铁车辆控制系统是地铁的大脑，它负责地铁的正常运行，掌控地铁的速度、灯光、制动、开门关门等等动作。

在控制系统中，都有一个电气柜。

在电气柜内部，逻辑元件（主要包括继电器、断路器、接触器等）根据特定组态连接，组成电子控制回路，自动控制地铁各部分运作。

电气柜的输入输出点，一般达到几百个，甚至上千个[2]。

控制系统通过电气柜内复杂有序的电子回路，向各个输入点发出各种信号，触发逻辑元件运作，实现对地铁运行的实时控制。

因此，必须保证地铁控制系统内每一个电气柜的安全可靠。

现阶段主要依靠人工检测电气柜，对电气柜中所有回路一个个进行给定输入既输出测量，以测量获得正确输出反馈判定电气柜的可靠性。

这种浪费了大量时间暨人力，还容易出现漏检、错检。

——所以在地铁控制系统检测中引进自动化，设计电气柜自动测试系统，是非常有必要的。

一、电气柜自动测试系统的底板设计地铁控制系统电气柜（电气采集控制箱）之中，有十块采集输出板卡、一块通信控制板卡，所有板卡共用一块DC24V工作电源的板卡。

它们的RS485接口通过通信总线连接，实现串行通信。

因此，我们设计１１卡槽的底板，将该板块上全部11块板卡的输入与电源连接并固定起来，再将电气柜标准插口端子与全部输出板卡的测试节点连接固定，引入AV220V电源，确保通信电源的可靠性与稳定。

地铁车辆运行调度系统的设计与实现

地铁车辆运行调度系统的设计与实现

地铁车辆运行调度系统的设计与实现随着城市快速发展和人口密集，地铁已经成为现代城市中不可或缺的交通工具。

为了保证地铁运行的高效性和安全性，地铁车辆运行调度系统是必不可少的。

本文将介绍地铁车辆运行调度系统的设计与实现，包括系统的功能需求、设计原则和实施过程。

一、功能需求1.列车运行监测：系统需能够监测每一辆列车的位置、速度和运行情况，以及车辆的乘载量和乘客流动情况。

2.调度指挥中心：系统需提供一个统一的调度指挥中心，通过监测数据和分析指标，实时指挥地铁车辆的运行和调度。

3.列车之间的通信：系统需提供可靠的通信方式，以便车辆之间、车辆和指挥中心之间能够实时沟通和传递信息。

4.乘客信息显示：系统需提供清晰的乘客信息显示，包括列车到站信息、换乘信息、紧急救援指引等，以提高乘客出行的便利性。

5.故障检测与处理：系统需具备故障检测与处理的能力，能够及时发现车辆故障并迅速进行处置，保证地铁运行的安全性和可靠性。

二、设计原则1.系统可靠性: 地铁车辆运行调度系统是一个关键性的系统，因此首要原则是确保系统的可靠性。

为此，系统应具备冗余性，以防止单点故障对整个系统的影响。

2.实时性: 地铁运行调度系统需要实时监测并响应列车的运行情况。

因此，系统需要设计高效的数据传输和处理机制，以确保实时性和准确性。

3.可扩展性: 随着城市的发展和交通需求的增加，地铁运行调度系统也需要不断扩展和升级。

因此，系统的设计应考虑到可扩展性，能够方便地对系统进行升级和扩展。

4.安全性: 地铁运行调度系统涉及到大量的车辆和乘客信息，必须保证信息的安全性和保密性。

系统设计应考虑身份认证、数据加密和权限管理等安全措施。

三、实施过程1.系统架构设计：地铁车辆运行调度系统的架构应该包括车辆控制单元和调度指挥中心两个主要部分。

车辆控制单元负责收集车辆数据、处理分析和控制车辆运行；调度指挥中心负责分析数据、制定运行计划和指挥车辆运行。

2.硬件设备选型：根据系统需求和设计原则，确定合适的硬件设备选型。

地铁列车运行自动控制系统设计

地铁列车运行自动控制系统设计

地铁列车运行自动控制系统设计地铁列车是当今现代交通生活中最为重要的交通方式之一，它既快速又便捷，不仅能够缓解城市交通压力，还能够提高城市交通运输效率。

而地铁列车的运行自动控制系统设计则是地铁列车技术的核心之一，能够有效保障地铁列车的安全运行、提高地铁列车的运营效率，因此成为地铁列车技术领域的研究热点之一。

本文主要从地铁列车运行自动控制系统的概念、技术原理、功能特点、应用案例和未来发展趋势等方面进行论述。

一、地铁列车运行自动控制系统的概念与技术原理地铁列车运行自动控制系统（Automatic Train Control System，ATC）是指一种集机电、通信、计算机控制技术为一体的系统，通过内置计算机对列车的运行状态进行实时监测、分析和控制，控制列车的运行速度、距离和停车等操作，使列车在运行过程中具有更高的安全性、稳定性、可靠性和可控性。

地铁列车运行自动控制系统主要由车辆端装置、线路端装置和控制中心组成，其中车辆端装置分为列车自动驾驶装置、列车自动保护装置和列车自动空气制动装置三部分，主要用来控制列车运行速度、制动距离和停车位置等；线路端装置主要包括轨道电路、通信系统和控制信号等设备，用于实时监控列车运行轨迹、速度和位置等信息；控制中心则是地铁列车运行自动控制系统的核心，主要由操作员控制计算机、监控设备、通信系统等组成，通过监测和控制列车的运行状态，对列车进行远程控制。

技术原理方面，地铁列车运行自动控制系统借助现代通信技术、计算机技术和电子控制技术等多种技术手段，结合列车高清晰度信号系统和列车牵引力控制系统等多重保障机制，实现实时监测和控制列车的运行状态。

通过内置定位系统、转速传感器、距离传感器、速度传感器等多重传感器装置，实时掌控列车的运行状态，根据列车所处的行车区段、运行速度和特殊情况等因素，进行列车的自动控制和保护，保证列车的安全运行。

二、地铁列车运行自动控制系统的功能特点地铁列车运行自动控制系统具有以下几个功能特点：1.提高列车的运行安全性地铁列车运行自动控制系统内置安全保障机制，能够及时监测列车的运行状态，根据列车所处的行车区段、运行速度和突发情况等因素，进行列车运行的自动控制和保护，从而有效避免列车发生碰撞、脱轨和滑行等安全事故。