《一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備》是卡斯柯信號有限公司於2008年4月10日申請的發明專利，該專利申請號為2008100359216，公布號為CN101554880，公布日為2009年10月14日，發明人是何福忠、崔虎、張廣宇、徐賁。
《一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備》該設備包括：母板，為一塊電路板，該電路板上包括四個異步高速串口、一個乙太網卡、一路CAN2.0標準通信口、串口光電隔離電路、串口防浪涌電路、網路接口的防浪涌保護電路和+5伏工作電源的保護電路；CPU模組，該CPU模組集成了乙太網接口、RS32串口及圖形處理器；人機互動模組，包括液晶顯示器和薄膜鍵盤；機箱，包括內部獨立電源；所述的CPU模組設在母板上，所述的母板設在機箱內，所述的人機互動模組設在機箱箱體外側。與原有的技術相比，該發明解決了鐵路信號系統中外部設備接口日益增多、數據處理量日趨增大、信息交換網路化和智慧型化、人機互動要求簡捷等問題。
2017年12月，《一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備
- 地址：上海市天目中路428號27樓
- 公布號：CN101554880
- 公布日：2009年10月14日
- 申請號：2008100359216
- 申請日：2008年4月10日
- 申請人：卡斯柯信號有限公司
- 發明人：何福忠、崔虎、張廣宇、徐賁
- 代理機構：上海科盛智慧財產權代理有限公司
- 代理人：趙志遠
- 類別：發明專利
- Int. Cl.：B61L27/04(2006.01)I
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
新一代分散自律調度集中系統（簡稱FZK-CTC），是在鐵路跨越式發展的新形勢下，在計算機技術、通信技術、信號技術高度發達以及DMIS系統成功實施的基礎上，提出來的一種新型的行車指揮和信號控制設備，同時也將帶來一種新的高效的運輸組織管理模式。新一代FZK-CTC對運輸組織管理模式將進行結構重組、職能重劃、分工重調、崗位重定，在沒有客貨作業的中間站可實現行車指揮無人化。中間站行車指揮有關崗位取消後，按照專業相近、作業關聯、管理直接、設定合理的原則，對原有崗位、職能和作業方式重新進行調整和劃分。
新一代FZK-CTC採用了分散自律的理念，即由車站系統完成進路選排、衝突檢測、控制輸出等核心功能，因此，FZK-CTC的車站系統方案設計在整個新一代分散自律調度集中系統中是極其關鍵的。車站調度集中自律機（簡稱LiRC）是新一代分散自律調度集中系統的車站核心設備，其硬體屬於專用的工業級計算機設備，在可靠性、數據處理能力等方面有嚴格保證。車站自律機的作業系統則是特殊定製的實時多任務作業系統，在軟體設計上保證高效、簡潔、嚴密，且經過完整全面的測試。
截至2008年4月，中國國內幾大主要鐵路信號設備廠家的自律機方案各有特色、差別較大，大概可以分為以下三種類型：一是採用cPCI結構的專用工控機方案；二是採用普通台式工控機方案；三是採用特殊設計的專用機方案。前兩種方案的優點是可利用的、現成的資源比較豐富，中國的工控機產品已經批量生產，可選餘地較大。產品開發時由於直接選用現成的工控機硬體平台，在硬體上的投入就可以比較少。這樣主要精力只需放在軟體開發上，因而整體的開發進度可以比較快。同時，在系統產品的市場狀況不甚明朗時，由於硬體開發少，前期自身投入就比較少，便於進行成本控制。當然，採用cPCI專用工控機和通用工控機的缺點也是非常明顯的，一是工控機產品很難完全滿足鐵路信號系統的套用環境和功能要求。鐵路信號系統接口設備多，接口標準各異；二是信號設備常年處於一個強電磁環境之中，對電磁兼容的要求很高。因此，採用通用的工控機硬體平台方案，在接口設計和接口的電磁防護這兩個方面遇到了巨大的挑戰。另外，顯示器作為人機互動的重要組成部分，當採用通用的工控機硬體平台時，由於通常配套的液晶或CRT顯示器需占用機櫃較大的面積，在現場使用時極為不便。
新一代調度集中自律機的開發目標：首先是要能滿足系統功能的要求，這主要由套用軟體系統來實現，自律機提供硬體接口和作業系統平台；二是針對實際面對的複雜電磁環境，需要提供確實有效的電磁防護措施；三是需要一個靈巧方便的人機互動界面。
發明內容
專利目的
《一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備》提供一種穩定可靠的用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備。
技術方案
《一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備》設備包括：
（1）母板，為一塊電路板，該電路板上包括四個異步高速串口、一個乙太網卡、一路CAN2.0標準通信口、串口光電隔離電路、串口防浪涌電路、網路接口的防浪涌保護電路和+5伏工作電源的保護電路；
（2）CPU模組，該CPU模組集成了乙太網接口、RS32串口及圖形處理器；
（3）人機互動模組，包括液晶顯示器和薄膜鍵盤；
（4）機箱，包括內部獨立電源；所述的CPU模組設在母板上，所述的母板設在機箱內，所述的人機互動模組設在機箱箱體外側。
所述的四個異步高速串口中RS232/422/485可跳線選擇。
所述的母板還包括輔助功能的LED指示電路、液晶屏供電電路。
改善效果
《一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備》解決了鐵路信號系統中接口日益增多、數據處理量日趨增大、信息交換網路化和智慧型化、人機互動要求簡捷等問題。
附圖說明
圖1是《一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備》結構示意圖；
圖2是該發明的人機互動模組和薄膜電路示意圖；
圖3是該發明的母板NPCMB的結構示意圖。
技術領域
《一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備》涉及鐵路智慧型化分散自律調度集中（CTC）系統，特別涉及一種用於CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備（車站調度集中自律機）。
權利要求
1.《一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備》設備包括：
（1）母板，為一塊電路板，該電路板上包括四個異步高速串口、一個乙太網卡、一路CAN2.0標準通信口、串口光電隔離電路、串口防浪涌電路、網路接口的防浪涌保護電路和+5伏工作電源的保護電路；
（2）CPU模組，該CPU模組集成了乙太網接口、RS232串口及圖形處理器；
（3）人機互動模組，包括液晶顯示器和薄膜鍵盤；
（4）機箱，包括內部獨立電源；所述的CPU模組設在母板上，所述的母板設在機箱內，所述的人機互動模組設在機箱箱體外側。
2.根據權利要求1該發明所述的四個異步高速串口中RS232/422/485可跳線選擇。
3.根據權利要求1該發明所述的母板還包括輔助功能的LED指示電路、液晶屏供電電路。
實施方式
如圖1所示，《一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備》主要由以下幾個部分組成：
（1）母板2，是一塊專門設計的電路板，在這塊電路板上通過PC104構的ISA匯流排擴展，設計了包括四個異步高速串口（RS232/422/485可跳線選擇）、一個NE2000兼容乙太網卡（10兆比特/秒）和一路CAN2.0標準通信口，為了提高電路板的抗干擾能力，增加了相應的串口光電隔離電路、串口防浪涌電路、網路接口的防浪涌保護電路和+5伏工作電源的保護電路等，另外還有輔助功能的LED指示電路、液晶屏供電電路等。
（2）基於PC104結構的CPU模組3，這款CPU模組在板集成了10/100兆比特/秒乙太網接口及高性能圖形處理器。基本功能包括：GEODE 300兆比特/秒 X86兼容的64位微處理器、在板記憶體128兆位元組 SDRAM、S伏GA、LCD平板顯示器接口、支持PC/AT鍵盤、PS/2滑鼠、兩個USB、軟碟機、EIDE硬碟及CF卡、一併兩串接口、在板10/100兆比特/秒乙太網接口、實時時鐘（有掉電保護功能）等。
（3）人機互動模組4LCD液晶顯示屏是整個設備的信息顯示和人機互動中心，通過軟體編程和LCD顯示，可以把大量的系統運行實時信息以圖形、文字或數字的形式提供給用戶，結合薄膜鍵盤的操作，實現有效的人機互動。
（4）機箱1用於保護內部的電路板，以免受到諸如靜電、碰撞等外部損傷，內含的獨立電源可以做到設備之間隔離地的有效分離，內部的串口、網口等浪涌保護電路通過殼體實現機殼接大地，也是人機界面（LCD液晶顯示器和薄膜鍵盤）和後面板上接口（如DB9）的良好載體；軟體平台採用專門定製的嵌入式LINUX作業系統，在自由軟體REDHAT7.2版本基礎上通過適當裁減，形成一個大約50兆位元組左右大小的、專用的、精簡的作業系統。人機互動界面的圖形驅動引擎選用國產自由軟體MiniGUI。通過寫鏡像的方式，把這個作業系統寫到電子盤（DiskOnChip）上。設備開機後，使用者可以通過FTP的方式把應用程式或配置檔案傳入電子盤內的作業系統，也可以通過TELNET的方式對設備或應用程式進行操作或控制。機箱1整機外殼採用鋁合金箱體，表面做黑化處理，結構上採用整體可拆分式模組化方式，尺寸符合標準工業機柜上架要求。
如圖2所示，整機的前端是人機互動界面（TFT-LCD液晶顯示器和薄膜電路等），靠左邊的是一塊320*240點陣的TFT-LCD液晶顯示器，中間是薄膜小鍵盤，右邊是LED顯示燈。薄膜小鍵盤和LED顯示燈通過印刷電路與主機電路板連線，在套用軟體的配合下實現人工命令的輸入和機器信息的輸出。主機電路由兩部分組成：基於PC104結構的CPU模組3和母板NPCMB。CPU模組3選用通用的PC104產品，為了適應320*240TFT液晶顯示器的驅動需要，在BIOS上做了一些特殊處理。這款CPU模組3在板集成了10/100兆比特/秒乙太網接口及高性能圖形處理器。基本功能包括：GEODE 300兆位元組 X86兼容的64位微處理器、在板記憶體128兆位元組 SDRAM、SVGA、LCD平板顯示器接口、支持PC/AT鍵盤、PS/2滑鼠、兩個USB、軟碟機、EIDE硬碟及電子盤DiskOnChip、一併兩串接口、在板10/100兆比特/秒乙太網接口、實時時鐘（有掉電保護功能）等。
如圖3所示，母板NPCMB，通過PC104的ISA匯流排擴展方式，設計了四個異步高速串口（RS232/422/485可以跳線選擇）、一個NE2000兼容乙太網卡（10兆比特/秒）、一路CAN2.0接口等，為了實現高可靠的防電磁干擾，在相應的位置設計了串口光電隔離電路、串口防浪涌電路、+5伏工作電源的保護電路、兩個網路接口（一個10兆比特/秒、一個10/100兆比特/秒）的浪涌保護電路等，同時設計有配套功能的薄膜鍵盤接口電路、LED指示電路、液晶屏供電電路等，母板NPCMB的後插座採用兩個公頭96針的DIN41612，電路板的所有對外接口線路都從這兩個公頭通過配線方式接出。
主機內的作業系統選用自由軟體Linux作業系統，在Redhat7.2版本的基礎上經過適當裁減，形成一個大約50兆位元組左右大小的精簡作業系統，EXT3檔案系統在系統突然斷電時可以防止作業系統崩潰。人機互動界面的圖形引擎選用國產自由軟體MiniGUI。通過寫鏡像的方式把定製好的作業系統寫到電子盤（DiskOnChip）上。設備開機後，使用者可以通過FTP方式把應用程式或配置檔案傳入電子盤內的作業系統，也可以通過TELNET方式登錄作業系統後對設備或應用程式進行操作或控制。
榮譽表彰
2017年12月，《一種用於鐵路CTC系統的數據採集傳輸與處理的設備》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
