JT1CZ2000型主体化机车信号车载系统技术报告分析
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一出一入两路RS485，可全双工，或反馈检测 目前对LKJ-2000计划采用反馈检测方式
RS485总线A
下一级接收设备
CPU1 CPU2 主机板A
RS485总线B 并行口点灯输出
CPU1 CPU2
主机板B
下一级接收设备
2020/10/1
12
电路板形式
采用小插板结构
维修更容易 升级更容易
2020/10/1
地面处理设备
CF卡
CF卡
显示
地面记录数 据分析系统
便携测试仪
机车信号 主机
TAX2箱
显示
含电源接线盒
并口 串口
监控装置
2020/10/1
双路接收线圈
图1-1 JT1-CZ2000主体化机车信号车载系统构成框图
双路接收线圈
3
2.主机
2.1 硬件结构 2.2 二取二工作原理 2.3 双套热备工作原理 2.4 信号接收处理原理
任何环节出问题，进入复位自检重启动
2020/10/1
10
串口输出控制
采用CAN总线方式输出
接收设备对主机板上两路输出比较来保证安全
CAN总线A
下一级接收设备A
CPU1 CPU2 主机板A
CAN总线B
CPU1 CPU2 主机板B
下一级接收设备B
2020/10/1
11
串口输出控制
采用RS485总线方式
最小短路电流400mA 应变时间
无码到有码/载频切换小于2.6秒，载频不变小于4.1秒 未检测到载频2.6秒或未正确接收信息4.7秒，转无码
2020/10/1
16
3.双路接收线圈
提高系统可靠性
保持原接收线圈的电气参数、安装位置不变
与TB/T2859-1997规定的电路接收线圈相同，误差 改为不大于7.5%(参见资料三【技术条件】)
2020/10/1
4
2.1硬件结构
四个插槽 与JT1-B(SJ-94)安装使用兼容 可选用单套、双套 满足电磁兼容标准要求
2020/10/1
5
记录板
Z1 Z2
保险
主机板A 主机板B 连接板
A
B
A
B
A
B
保险A
保险B
CF
卡
按钮
A
B
IN1 IN2
图2-1主机机箱结构
2020/10/1
6
接收线圈1 接收线圈2
13
2.3双套热备工作原理
采用原来JT1-B切换电路
在主机故障时切换到备机
采用动态信息交换
断线检测功能
不掉码切换：当主机检测到断线后约2秒时切换到备机
前级故障，且断线监测失效，主机掉码后，小于7 秒切换到备机(JL：7,YP/UM：4)
2020/10/1
14
2.4信号接收处理原理
32位浮点运算DSP 移频、UM71、交流计数、UM2000平行接收 译码输出次序
JT1-CZ2000型 主体化机车信号车载系统技术报告
技术报告内容：
▪ 1 设备构成
▪ 2 主机 ▪ 3 双路接收线圈 ▪ 4 带电源接线盒 ▪ 5 机车信号显示器 ▪ 6 记录器 ▪ 7 测试系统的设计 ▪ 8 系统安全性分析 ▪ 9 系统可靠性分析 ▪ 10 结论
2020/10/1
2
1.设备构成
两个CPU独立输出控制
译码结果比较 并口输出控制 串行口输出控制
2020/10/1
8
译码DSP1 (隔离＋A/D+DSP)
译码DSP2 (隔离＋A/D+DSP)
双口 RAM
双口 RAM
1*CAN/ 1*RS485
输出控制 CPU1
同步 串口
动态数 据比较
输出控制 CPU2
1*CAN总线
2020/10/1
开机/无码时：UM71、移频、交流计数、UM2000 有输出后，保持原来制式输出
2020/10/1
15
2.4信号接收处理原理
译码方式
YP：频域处理，应变时间≯ 2S, 信干比优于1：3 UM71：时域辅以频域，应变时间≯ 2S，其它不变 交流计数：程序移植并优化，抗干扰能力提高 UM2000：参照TVM430指标进行接收
考虑一路线圈断路、短路影响
一路线圈断路后，另一路接收幅度变化不超过15%
实现车载系统的闭环自动测试
利用便携式测试仪，向一组线圈发送，从另外一组 线圈感应，自动测试整个机车信号车载系统的功能
2020/10/1
17
4.机车信号带电源接线盒
接线盒功能
实现系统各设备的配线连接 含有两个安全电源模块 满足电磁兼容标准
显示 控制
CPU2
显示点阵模块
硬件电路框图
2020/10/1
23
6. 机车信号记录器
2020/10/1
18
4.机车信号带电源接线盒
新电源模块的技术改进
效率 输出功率富裕量 过压、过流保护，延时输出 输入与输出完全隔离 减少使用可靠性较低的器件
2020/1Leabharlann Baidu/1
19
5.机车信号显示器
传统灯丝灯泡显示器的缺点
功耗大
5W60V灯泡，实测点灯输出165mA
现场灯泡使用不规范
21
5.2 双面点阵式机车信号显示器
字符或图形方式显示
8×16点阵
点灯线取电源 双CPU比较的安全设计 使用与原来显示器兼容 功耗比灯丝灯泡稍小
实测点灯输出最大152mA，最小81mA(与颜色有关)
2020/10/1
22
电路技术原理
信号检测 1
灯线输入 电源
5V
变换
信号检测 2
CPU1
2020/10/1
主机板A 主机板B 信号记录板
2*CAN/ 1*RS485
并口输 出
并口输 出
2*CAN/ 1*RS485
外部切换控制
并 出
点灯输出
显示
切
机构
换
机
构
串口通信
TAX2箱
监控装 置
图2-2 接收主机结构原理框图
7
2.2二取二工作原理
两路独立接收译码通道
同一接收线圈绕组 独立隔离放大器，独立A/D转换 独立接收译码处理与输出
5W、6W、8W都有，质量参差不齐
可靠性低 灯泡高速条件下分析容易断丝 显示信息种类少
2020/10/1
20
5.1 双面8色灯LED机车信号显示器
专门为机车信号设计的LED信号灯 可靠性高 功耗低
实测点灯输出最大52mA，最小47mA(与颜色有关)
高速条件下无断丝问题
2020/10/1
图2-3 主机板二取二结构框图
直流110V 50V动态 点灯电源 关断2 关断1
继电器及 光耦输出
反馈检查
2*CAN/1*RS485
9
并口输出控制
CPU1、CPU2接收前级译码并比较 CPU1控制电路采用原来JT1-A/B电路
控制点灯输出，光电开关 进行反馈检查
CPU2新增安全控制电路
控制大电流继电器，可关断点灯电源 控制动态控制安全点灯电源 进行反馈检查
RS485总线A
下一级接收设备
CPU1 CPU2 主机板A
RS485总线B 并行口点灯输出
CPU1 CPU2
主机板B
下一级接收设备
2020/10/1
12
电路板形式
采用小插板结构
维修更容易 升级更容易
2020/10/1
地面处理设备
CF卡
CF卡
显示
地面记录数 据分析系统
便携测试仪
机车信号 主机
TAX2箱
显示
含电源接线盒
并口 串口
监控装置
2020/10/1
双路接收线圈
图1-1 JT1-CZ2000主体化机车信号车载系统构成框图
双路接收线圈
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2.主机
2.1 硬件结构 2.2 二取二工作原理 2.3 双套热备工作原理 2.4 信号接收处理原理
任何环节出问题，进入复位自检重启动
2020/10/1
10
串口输出控制
采用CAN总线方式输出
接收设备对主机板上两路输出比较来保证安全
CAN总线A
下一级接收设备A
CPU1 CPU2 主机板A
CAN总线B
CPU1 CPU2 主机板B
下一级接收设备B
2020/10/1
11
串口输出控制
采用RS485总线方式
最小短路电流400mA 应变时间
无码到有码/载频切换小于2.6秒，载频不变小于4.1秒 未检测到载频2.6秒或未正确接收信息4.7秒，转无码
2020/10/1
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3.双路接收线圈
提高系统可靠性
保持原接收线圈的电气参数、安装位置不变
与TB/T2859-1997规定的电路接收线圈相同，误差 改为不大于7.5%(参见资料三【技术条件】)
2020/10/1
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2.1硬件结构
四个插槽 与JT1-B(SJ-94)安装使用兼容 可选用单套、双套 满足电磁兼容标准要求
2020/10/1
5
记录板
Z1 Z2
保险
主机板A 主机板B 连接板
A
B
A
B
A
B
保险A
保险B
CF
卡
按钮
A
B
IN1 IN2
图2-1主机机箱结构
2020/10/1
6
接收线圈1 接收线圈2
13
2.3双套热备工作原理
采用原来JT1-B切换电路
在主机故障时切换到备机
采用动态信息交换
断线检测功能
不掉码切换：当主机检测到断线后约2秒时切换到备机
前级故障，且断线监测失效，主机掉码后，小于7 秒切换到备机(JL：7,YP/UM：4)
2020/10/1
14
2.4信号接收处理原理
32位浮点运算DSP 移频、UM71、交流计数、UM2000平行接收 译码输出次序
JT1-CZ2000型 主体化机车信号车载系统技术报告
技术报告内容：
▪ 1 设备构成
▪ 2 主机 ▪ 3 双路接收线圈 ▪ 4 带电源接线盒 ▪ 5 机车信号显示器 ▪ 6 记录器 ▪ 7 测试系统的设计 ▪ 8 系统安全性分析 ▪ 9 系统可靠性分析 ▪ 10 结论
2020/10/1
2
1.设备构成
两个CPU独立输出控制
译码结果比较 并口输出控制 串行口输出控制
2020/10/1
8
译码DSP1 (隔离＋A/D+DSP)
译码DSP2 (隔离＋A/D+DSP)
双口 RAM
双口 RAM
1*CAN/ 1*RS485
输出控制 CPU1
同步 串口
动态数 据比较
输出控制 CPU2
1*CAN总线
2020/10/1
开机/无码时：UM71、移频、交流计数、UM2000 有输出后，保持原来制式输出
2020/10/1
15
2.4信号接收处理原理
译码方式
YP：频域处理，应变时间≯ 2S, 信干比优于1：3 UM71：时域辅以频域，应变时间≯ 2S，其它不变 交流计数：程序移植并优化，抗干扰能力提高 UM2000：参照TVM430指标进行接收
考虑一路线圈断路、短路影响
一路线圈断路后，另一路接收幅度变化不超过15%
实现车载系统的闭环自动测试
利用便携式测试仪，向一组线圈发送，从另外一组 线圈感应，自动测试整个机车信号车载系统的功能
2020/10/1
17
4.机车信号带电源接线盒
接线盒功能
实现系统各设备的配线连接 含有两个安全电源模块 满足电磁兼容标准
显示 控制
CPU2
显示点阵模块
硬件电路框图
2020/10/1
23
6. 机车信号记录器
2020/10/1
18
4.机车信号带电源接线盒
新电源模块的技术改进
效率 输出功率富裕量 过压、过流保护，延时输出 输入与输出完全隔离 减少使用可靠性较低的器件
2020/1Leabharlann Baidu/1
19
5.机车信号显示器
传统灯丝灯泡显示器的缺点
功耗大
5W60V灯泡，实测点灯输出165mA
现场灯泡使用不规范
21
5.2 双面点阵式机车信号显示器
字符或图形方式显示
8×16点阵
点灯线取电源 双CPU比较的安全设计 使用与原来显示器兼容 功耗比灯丝灯泡稍小
实测点灯输出最大152mA，最小81mA(与颜色有关)
2020/10/1
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电路技术原理
信号检测 1
灯线输入 电源
5V
变换
信号检测 2
CPU1
2020/10/1
主机板A 主机板B 信号记录板
2*CAN/ 1*RS485
并口输 出
并口输 出
2*CAN/ 1*RS485
外部切换控制
并 出
点灯输出
显示
切
机构
换
机
构
串口通信
TAX2箱
监控装 置
图2-2 接收主机结构原理框图
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2.2二取二工作原理
两路独立接收译码通道
同一接收线圈绕组 独立隔离放大器，独立A/D转换 独立接收译码处理与输出
5W、6W、8W都有，质量参差不齐
可靠性低 灯泡高速条件下分析容易断丝 显示信息种类少
2020/10/1
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5.1 双面8色灯LED机车信号显示器
专门为机车信号设计的LED信号灯 可靠性高 功耗低
实测点灯输出最大52mA，最小47mA(与颜色有关)
高速条件下无断丝问题
2020/10/1
图2-3 主机板二取二结构框图
直流110V 50V动态 点灯电源 关断2 关断1
继电器及 光耦输出
反馈检查
2*CAN/1*RS485
9
并口输出控制
CPU1、CPU2接收前级译码并比较 CPU1控制电路采用原来JT1-A/B电路
控制点灯输出，光电开关 进行反馈检查
CPU2新增安全控制电路
控制大电流继电器，可关断点灯电源 控制动态控制安全点灯电源 进行反馈检查