一种轨道车辆融合显示屏装置的制作方法

1.本实用新型涉及轨道车辆通信网络领域，特别涉及一种轨道车辆融合显示屏装置。


背景技术：

2.轨道车辆的人机接口不但是列车司机和其他工作人员与列车进行交互的主要渠道，同时也是列车诊断系统的重要组成部分。人机接口的一个主要形式为司机控制显示屏，车辆子系统系统实时状态信息显示在此屏幕上，同时兼顾人工驾驶时对车辆部分系统的控制功能，本设备为列车车辆中的重要组成部分。
3.现有的控制显示屏主要通过trdp(train real-time data protocol)以太网网络收发过程数据，将列车各子系统的状态，如：信号、高压、牵引、制动、辅变、空调、pis和门等在显示屏界面上显示，司机也可以通过控制显示屏对空调、广播、照明等系统进行操作。司机操作按钮进入显示屏故障页可查看各子系统当前故障和历史故障，还能进一步获得故障的详细信息及故障处理建议。
4.目前，城市轨道车辆其整车配置有两台控制显示器，其中，车辆hmi显示屏和信号mmi显示屏各一台。司机通过车辆hmi获取信号系统信息和车辆行驶信息，通过信号mmi显示屏控制车辆的操作系统。两块显示屏能够分别显示各自系统的状态及故障信息。但是在车辆行驶中，司机就需要观察和操控两块显示屏，容易分散司机在驾驶时的精力，具有安全隐患。
5.有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复试验设计出一种轨道车辆融合显示屏装置，以期解决现有技术存在的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种轨道车辆融合显示屏装置，能够融合显示车辆信息和信号系统信息。
7.为达到上述目的，本实用新型提出一种轨道车辆融合显示屏装置，其中，所述轨道车辆融合显示屏装置包括显示器模块、电路模块、以太网通信模块、串口通信模块和电源模块，所述电路模块分别与所述显示器模块、所述以太网通信模块、所述串口通信模块和所述电源模块电连接，所述以太网通信模块与车辆总线网络电连接，所述串口通信模块与信号系统电连接。
8.如上所述的轨道车辆融合显示屏装置，其中，所述电路模块通过pc104总线接口与所述以太网通信模块的电连接。
9.如上所述的轨道车辆融合显示屏装置，其中，所述以太网通信模块包括并联设置的第一trdp通信模块和第二trdp通信模块。
10.如上所述的轨道车辆融合显示屏装置，其中，所述第一trdp通信块分别与所述车辆操控系统和所述电路模块电连接；所述第二trdp通信模块分别与所述车辆操控系统和所
述电路模块电连接。
11.如上所述的轨道车辆融合显示屏装置，其中，所述串口通信模块为422串口通信模块。
12.如上所述的轨道车辆融合显示屏装置，其中，所述显示器模块为tft显示屏。
13.如上所述的轨道车辆融合显示屏装置，其中，所述以太网通信模块和所述串口通信模块分别通过人工操作实现切换。
14.如上所述的轨道车辆融合显示屏装置，其中，所述轨道车辆融合显示屏装置还包括存储模块，所述存储模块与所述电路模块电连接。
15.如上所述的轨道车辆融合显示屏装置，其中，所述轨道车辆融合显示屏装置还包括箱体，所述电路模块、所述以太通信模块、所述串口通信模块、所述电源模块和所述存储模块分别设置于所述箱体内。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点：
17.本实用新型提出的轨道车辆融合显示屏装置100，其电路模块20(主cpu模块)通过以太网通信模块与车辆总线网络进行信息交互，通过串口通信模块40与信号系统进行信息交互，采用上述结构，该轨道车辆融合显示屏装置100能够同时与车辆总线网络、信号系统电连接，仅通过一个显示器模块10实现司机对列车的驾驶控制，减少了设备安装，预留出司机室宝贵空间。
附图说明
18.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
19.图1为本实用新型提出的轨道车辆融合显示屏装置的硬件连接示意图；
20.图2为本实用新型一实施例的连接示意图；
21.图3为本实用新型另一实施例的连接示意图；
22.图4为本实用新型通信功能切换示意图。
23.附图标记说明
24.100、轨道车辆融合显示屏装置；10、显示器模块；
25.20、电路模块；30、以太网通信模块；
26.40、串口通信模块；50、电源模块。
具体实施方式
27.结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。
28.如图1所示，本实用新型提出一种轨道车辆融合显示屏装置100，该轨道车辆融合显示屏装置100包括显示器模块10、电路模块20、以太网通信模块30、串口通信模块40和电
源模块50，电路模块20分别与显示器模块10、以太网通信模块30、串口通信模块40和电源模块50电连接，以太网通信模块30与车辆总线网络电连接，串口通信模块40与信号系统电连接。
29.本实用新型提出的轨道车辆融合显示屏装置100，其电路模块20(主cpu模块)通过以太网通信模块30与车辆总线网络进行信息交互，通过串口通信模块40与信号系统进行信息交互，采用上述结构，该轨道车辆融合显示屏装置100能够同时与车辆总线网络、信号系统电连接，仅通过一个显示器模块10实现司机对列车的驾驶控制，减少了设备安装，预留出司机室宝贵空间。
30.本实用新型提出的轨道车辆融合显示屏装置100仅通过一个显示屏即可满足司机正常驾驶无需在驾驶过程中切换页面，减少了司机观察多个显示屏的操作，使得司机在驾驶过程中精力更为集中。
31.在本实用新型中，电路模块20同时驱动以太网通信模块30和串口通信模块40，通过两种通信模块实时采集和发送数据，达到与车辆和信号系统数据交互的目的。
32.在本实用新型一个可选的实施方式中，电路模块20通过pc104总线接口与以太网通信模块30电连接。
33.在该实施方式一个可选的例子中，如图2所示，以太网通信模块30负责接入车辆总线网络，通过trdp实时通讯协议与车辆其他设备交互通讯，发送控制指令到其他系统。
34.在该实施方式一个可选的例子中，电路模块20采用intel高性能处理器，规范化的设计提高了产品的可靠性。
35.在一个可选的例子中，电路模块20安装有qnx操作系统，通过加载photon库，使用c++语言实现在显示器模块10的主页面速度表控件，速度距离柱状图控件，车辆系统状态和信号系统状态融合显示功能。
36.进一步的，qnx操作系统提供司机模式和维护模式，并可进行切换；可以通过融合显示屏发出部分控制操作指令；qnx操作系统还能够对各子系统工作状态、故障信息和操作维修提示信息进行集中显示。显示内容包含但不限于以下信息：牵引、制动、辅助、高压、信号、车门、空调等系统的状态，以及连接至车辆网络的控制单元的软件版本信息；qnx操作系统还能够显示各动车和拖车的重要运行数据、所有车辆的故障信息以及建议的故障处理对策，维修人员可以通过qnx操作系统查看各车发生的历史故障；司机可以通过qnx操作系统在信号info页面进入日检、司机编号设置对车辆进行操作设置。
37.具体的，故障报警信息包含故障代码、故障描述、故障发生(恢复)时间、故障发生车辆位置、应急处理措施等，故障报警提示同时可有扬声器提示音。
38.具体的，信号系统提示报警信息包括：超速报警及输出紧急制动显示、目标速度及目标距离显示、实际速度、atp推荐速度和紧急制动触发速度显示、ato牵引制动状态显示、最高预设驾驶模式显示、列车完整性状态显示、列车头尾设备状态显示、故障文本显示、折返状态显、跳停扣车显示、倒计时显示等等。
39.在一个可选的例子中，电路模块20的引出接口包括两个trdp接口、两个预留维护网络接口、电源接口和音频接口。
40.在本实用新型一个可选的实施方式中，以太网通信模块30包括并联设置的第一trdp通信模块和第二trdp通信模块。
41.在该实施方式一个可选的例子中，如图3所示，第一trdp通信块通过第一线路与车辆总线网络电连接；第二trdp通信模块通过第二线路与车辆总线网络电连接。采用上述结构，电路模块20通过双路以太网与车辆总线网络(即车辆操作系统)电连接，当车辆网络系统发生故障，车辆进入紧急牵引模式后，即使切除一路以太网，电路模块20也仍然可以与车辆总线网路连接，使得车辆总线网络能够始终与电路板模块20保证连接，保证了车辆在异常情况下仍可安全运行。
42.在本实用新型一个可选的实施方式中，串口通信模块40为422串口通信模块。电路模块20(主cpu模块)通过422串口通信模块与信号系统(信号主机)进行连接实现备用模式下实时通信。
43.在该实施方式一个可选的例子中，422串口通信模块负责接入信号系统，通过422串口通讯协议与信号系统交互通讯，读取到信号系统状态，并发送指令到信号系统。
44.在本实用新型一个可选的实施方式中，显示器模块10为tft显示屏。
45.在该实施方式一个可选的例子中，显示器模块10可以采用高对比度、低反射的tft显示屏，并使用led背光，且显示屏的外部有防眩晕玻璃面板保护。
46.在一个可选的例子中，显示屏的尺寸为对角线12.1吋，分辨率为1024
×
768(vga)。
47.在一个可选的例子中，显示器模块10通过lvds与cpu进行数据交互。
48.在本实用新型一个可选的实施方式中，如图4所示，以太网通信模块30和串口通信模块40分别通过人工操作实现与电路模块10的切换。这样，以太网通信模块30和串口通信模块40可进行手动切换。
49.在正常状态下车辆与车辆总线网络采用以太网通信模块30进行通讯，电路模块10仅接收处理显示太网通信模块30接收到的车辆和信号系统数据。若太网通信模块30通讯异常，车辆需要隔离网络系统采用紧急牵引模式，此时电路模块10切换到串口通信模块40，电路模块10仅响应串口通信模块40接收到的数据用于显示器模块10显示。
50.在一个可选的例子中，电路模块40内设有hmi应用软件，hmi应用软件通过trdp驱动程序获取和发送以太网数据，利用trdp总线转发hmi的数据。车辆接收到trdp数据可对车辆部分功能进行交互控制，车辆信号系统接收到trdp数据可对其部分功能进行交互控制。同时hmi应用软件接收车辆信号系统反馈的trdp状态数据用于界面显示。通过上述流程实现车辆控制功能。
51.hmi应用软件还通过422串口驱动程序获取和发送信号系统数据，利用422串行总线传输hmi的数据。车辆信号系统接收到422串口数据可对其部分功能进行交互控制。同时hmi应用软件接收信号系统反馈的422串口状态数据用于界面显示。通过上述流程实现车辆控制功能。
52.在本实用新型一个可选地实施方式中，电源模块50采用110v dc/dc高可靠车载隔离电源模块，外部电源输入范围为-30％-+25％，具有极高的转换效率与良好的热设计，满足gb/t25119电磁兼容的相关要求。
53.在一个可选的例子中，电源模块50具有电源连接器1pin和电源连接器2，电源连接器1pin、2pin均连接dc110v，电源连接器1pin为电源输入，电源连接器2pin作为信号使用；正常工作时，电源连接器1pin一直存在，当电源连接器2pin有效时，计算机开始工作，当电源连接器2pin无效时，计算机开始关机，应用程序将关机前的准备工作完成后，计算机停止
工作；当电源连接器1pin无效时，计算机直接停止工作。
54.在本实用新型一个可选的实施方式中，轨道车辆融合显示屏装置100还包括存储模块(图未示出)，存储模块与电路模块10电连接。
55.在该实施方式一个可选的例子中，存储模块采用宽温高可靠工业级存储器，存储空间为8g。
56.在本实用新型一个可选的实施方式中，轨道车辆融合显示屏装置100还包括箱体(图中未示出)，电路模块20、以太通信模块30、串口通信模块40、电源模块50和存储模块(图中未示出)分别安装于箱体内，抗震性能佳。
57.在该实施方式一个可选的例子中，电路模块20的接口、以太通信模块30的接口以及串口通信模块40的接口直接从外围箱体的面板引出。
58.本实用新型提出的轨道车辆融合显示屏装置100采用一体化结构设计，硬件接口布局合理集成度高，trdp网卡及422串口通信保证不同模式下信号系统与车辆的正常通信，司机通过一个显示屏即可操控列车，保证司机可以在一个显示屏即可完成正常的驾驶及列车状态确认。
59.针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本实用新型进行解释，以便于能够更好地理解本实用新型，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本实用新型的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

技术特征：
1.一种轨道车辆融合显示屏装置，其特征在于，所述轨道车辆融合显示屏装置包括显示器模块、电路模块、以太网通信模块、串口通信模块和电源模块，所述电路模块分别与所述显示器模块、所述以太网通信模块、所述串口通信模块和所述电源模块电连接，所述以太网通信模块与车辆总线网络电连接，所述串口通信模块与信号系统电连接。2.如权利要求1所述的轨道车辆融合显示屏装置，其特征在于，所述电路模块通过pc104总线接口与所述以太网通信模块的电连接。3.如权利要求1所述的轨道车辆融合显示屏装置，其特征在于，所述以太网通信模块包括并联设置的第一trdp通信模块和第二trdp通信模块。4.如权利要求3所述的轨道车辆融合显示屏装置，其特征在于，所述第一trdp通信模块分别与所述车辆操控系统和所述电路模块电连接；所述第二trdp通信模块分别与所述车辆操控系统和所述电路模块电连接。5.如权利要求1所述的轨道车辆融合显示屏装置，其特征在于，所述串口通信模块为422串口通信模块。6.如权利要求1所述的轨道车辆融合显示屏装置，其特征在于，所述显示器模块为tft显示屏。7.如权利要求1所述的轨道车辆融合显示屏装置，其特征在于，所述以太网通信模块和所述串口通信模块分别通过人工操作实现切换。8.如权利要求1所述的轨道车辆融合显示屏装置，其特征在于，所述轨道车辆融合显示屏装置还包括存储模块，所述存储模块与所述电路模块电连接。9.如权利要求8所述的轨道车辆融合显示屏装置，其特征在于，所述轨道车辆融合显示屏装置还包括箱体，所述电路模块、所述以太网通信模块、所述串口通信模块、所述电源模块和所述存储模块分别设置于所述箱体内。

技术总结
本实用新型提出一种轨道车辆融合显示屏装置，涉及轨道车辆通信网络领域，该轨道车辆融合显示屏装置包括显示器模块、电路模块、以太网通信模块、串口通信模块和电源模块，电路模块分别与显示器模块、以太网通信模块、串口通信模块和电源模块电连接，以太网通信模块与车辆总线网络电连接，串口通信模块与信号系统电连接。本实用新型提出的轨道车辆融合显示屏装置能够融合显示车辆信息和信号系统信息。装置能够融合显示车辆信息和信号系统信息。装置能够融合显示车辆信息和信号系统信息。


技术研发人员：王兢 张波 杨伟君 曹宏发 赵红卫 高枫 李洋涛
受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司
技术研发日：2023.01.05
技术公布日：2023/4/19