一种符合SIL4安全等级的LCU系统技术方案

本发明专利技术提供了一种符合SIL4安全等级的LCU系统，涉及车辆控制技术领域；包括LCU安全平台板卡，该LCU安全平台板卡包括电源板、主控板、安全输入输出板、CAN网关板以及TRDP网关板；所述的电源板通过供电电源接口连接在主控板上；所述CAN网关板，连接至主控板上；所述TRDP网关板，连接至主控板上；所述安全输入输出板，连接至主控板上，用于对列车的运行指标的电平状态进行采集，并将所采集状态向主控板反馈；所述主控板，用于从安全输入输出板读取采集的列车状态数据，并经过安全计算后，通过安全输入输出板对列车进行控制；本发明专利技术的有益效果是：可以极大提升系统的可用性和可靠性指标。以极大提升系统的可用性和可靠性指标。以极大提升系统的可用性和可靠性指标。

【技术实现步骤摘要】
一种符合SIL4安全等级的LCU系统


[0001]本专利技术涉及车辆控制
，更具体的说，本专利技术涉及一种符合SIL4安全等级的LCU系统。

技术介绍

[0002]目前主流的安全型无触点逻辑控制单元(LCU)的功能安全完整性等级大都是SIL2级，可以满足车辆上一大部分信号对SIL2功能安全等级的要求。
[0003]这种设计固然能够满足SIL2要求，但均有一定的不足。如下：
[0004]一些SIL4等级的关键安全信号或者继电器无法用SIL2等级的LCU进行替换，替代范围极大受限，例如一些关键安全信号：紧急制动状态，列车完整性状态，列车车门锁闭状态，驾驶室激活状态，车辆牵引已切除状态，紧急制动指令，开门使能信号，牵引切除指令，车载ATP/ATO列车零速度信号等。
[0005]因此，采用符合SIL4安全等级无触点逻辑控制技术，取代SIL4等级的关键安全信号或者继电器方案，可有效降低运营维护成、降低车辆故障和风险，提高车辆的可靠性和检修效率，提高运营保障能力，有非常重要的作用和意义。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种符合SIL4安全等级的LCU系统。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种符合SIL4安全等级的LCU系统，其改进之处在于，包括LCU安全平台板卡，该LCU安全平台板卡包括电源板、主控板、安全输入输出板、CAN网关板以及TRDP网关板；
[0008]所述的电源板通过供电电源接口连接在主控板上，通过电源板实现供电；
[0009]所述CAN网关板，连接至主控板上，以实现主控板与外部设备的CAN通信；
[0010]所述TRDP网关板，连接至主控板上，以实现主控板与外部设备的TRDP通信；
[0011]所述安全输入输出板，连接至主控板上，用于对列车的运行指标的电平状态进行采集，并将所采集状态向主控板反馈；同时接收主控板所发送的驱动输出命令，并执行安全驱动操作；
[0012]所述主控板，用于从安全输入输出板读取采集的列车状态数据，并经过安全计算后，通过安全输入输出板对列车进行控制。
[0013]进一步的，所述的电源板用于将车载供电的电源转换为各个功能板卡工作时所需的电源，电源板的输入接口的电压范围为43
‑
160V，输出电压为77
‑
137.5V。
[0014]进一步的，所述LCU安全平台板卡还包括背板和接线板，所述的电源板、主控板、安全输入输出板、CAN网关板以及TRDP网关板均安装于背板上，并通过接线板实现电性连接。
[0015]进一步的，所述的主控板按照SIL4标准设计，主控板上具有两通道相同的硬件构成，且每一通道电路由带隔离的电源模块供电；两部分通道之间的通信由隔离器件进行隔离，以保证两通道的电气独立性。
[0016]进一步的，所述的主控板上具有数据处理芯片，该数据处理芯片采用TI的安全MCU芯片，满足ISO 26262 ASIL D and IEC 61508 SIL 3认证，是一款用于安全系统的高性能车规级系列微控制器。
[0017]进一步的，所述的安全输入输出板对外部接入的安全输入信号进行故障安全的动态采集，通过CAN网络与主控板进行数据交互。
[0018]进一步的，所述的安全输入输出板按照SIL4标准设计，安全输入输出板由两通道相同的电路构成，每一通道电路由带隔离的电源模块供电，两通道电路之间的通信通过隔离器件进行隔离，以保证两通道电路的电气独立性。
[0019]进一步的，所述安全输入输出板的两通道电路均包括有逻辑处理单元和执行单元，所述的逻辑处理单元用于实现握手通信、安全输出表决、安全输出驱动以及安全信号采集，所述的执行单元为输出接口。
[0020]进一步的，所述的CAN网关板通过两路物理独立的冗余CAN接口与同列车其他LCU实现级联通信；所述CAN网关板的两路物理独立的冗余CAN接口之间的通信通过隔离器件进行隔离，以保证两通道的电气独立性。
[0021]进一步的，所述的TRDP网关板用于提供独立、冗余的两路以太网接口，LCU系统通过TRDP网关板与列车ETH总线进行数据交互。
[0022]本专利技术的有益效果是：可以极大提升系统的可用性和可靠性指标；极大提高逻辑控制系统的使用寿命和可靠性，并且具备了免维护、节能环保的特点，减少车上占用空间，在有限的空间内满足对多路输入和输出的需求，为用户节约大量成本。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的一种符合SIL4安全等级的LCU系统的框架示意图。
[0024]图2为本专利技术的一种符合SIL4安全等级的LCU系统的具体实施例图。
[0025]图3为本专利技术的一种符合SIL4安全等级的LCU系统的交互框图。
[0026]图4为本专利技术的系统结构框图。
[0027]图5为本专利技术的LCU系统与CAN通信的接口示意图。
[0028]图6为本专利技术的LCU系统功能框图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0030]以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本专利技术创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
[0031]本专利技术揭示了一种符合SIL4安全等级的LCU系统，该系统采用2
×
2oo2系统架构方案，硬件模块框图参照图1所示，包括LCU安全平台板卡，该LCU安全平台板卡包括电源板、主
控板、安全输入输出板、CAN网关板以及TRDP网关板，图1中的“主控”即为主控板，“电源”即为电源板，“通信”即为CAN网关板和TRDP网关板。另外，所述LCU安全平台板卡还包括背板和接线板，所述的电源板、主控板、安全输入输出板、CAN网关板以及TRDP网关板均安装于背板上，并通过接线板实现电性连接。LCU安全平台板卡对外IO接口通过背板连接到接口板进行转接；背板采用全PCB布线方式，功能单板仅通过Harting连接器连接到背板。
[0032]结合图2所示，所述的电源板通过供电电源接口连接在主控板上，通过电源板实现供电；电源板即为图2中的供电电源。本实施例中，电源板采用2X冗余的设计方案，电源板是LCU系统中的供电部分，将车载供电的电源转换为各功能板卡工作所需要的电源。电源板输入接口的电压范围为43
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160V，具备输入过压、欠压保护，输出短路、过流、过压、过温保护等，满足车辆电源77V
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137.5V本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种符合SIL4安全等级的LCU系统，其特征在于，包括LCU安全平台板卡，该LCU安全平台板卡包括电源板、主控板、安全输入输出板、CAN网关板以及TRDP网关板；所述的电源板通过供电电源接口连接在主控板上，通过电源板实现供电；所述CAN网关板，连接至主控板上，以实现主控板与外部设备的CAN通信；所述TRDP网关板，连接至主控板上，以实现主控板与外部设备的TRDP通信；所述安全输入输出板，连接至主控板上，用于对列车的运行指标的电平状态进行采集，并将所采集状态向主控板反馈；同时接收主控板所发送的驱动输出命令，并执行安全驱动操作；所述主控板，用于从安全输入输出板读取采集的列车状态数据，并经过安全计算后，通过安全输入输出板对列车进行控制。2.根据权利要求1所述的一种符合SIL4安全等级的LCU系统，其特征在于，所述的电源板用于将车载供电的电源转换为各个功能板卡工作时所需的电源，电源板的输入接口的电压范围为43
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160V，输出电压为77
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137.5V。3.根据权利要求1所述的一种符合SIL4安全等级的LCU系统，其特征在于，所述LCU安全平台板卡还包括背板和接线板，所述的电源板、主控板、安全输入输出板、CAN网关板以及TRDP网关板均安装于背板上，并通过接线板实现电性连接。4.根据权利要求1所述的一种符合SIL4安全等级的LCU系统，其特征在于，所述的主控板按照SIL4标准设计，主控板上具有两通道相同的硬件构成，且每一通道电路由带隔离的电源模块供电；两部分通道之间的通信由隔离器件进行隔离，以保证两通道的电气独立性。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文辉，李恒瑞，王建文，徐国帅，王鑫，
申请(专利权)人：深圳通业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：