车载ATC系统的可监控散热装置方案设计

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摘 要：目前车载atc系统散热装置多采用被动冷却技术来控制机柜中气流的方法以保证系统工作在合理的温度情况下。该方法中散热装置的运用存在效率低、工作情况不可监控的缺点。针对以上缺点，作者提出了适用车载ATC系统的可控散热装置方案设计并在文中给出了设计原理及部分技术参数。该装置已在多条城市轨道交通线路的车载ATC系统中运用，其性能稳定、可靠，均达到运用要求。

关键词：车载ATC系统；可控；效率；散热

1 概述

1.1 车载ATC系统

城市轨道交通信号系统是其自动化系统中的关键部分，是保证列车和乘客安全，实现列车运行高效、指挥管理有序的自动控制系统。信号系统的核心是列车自动控制系统（ATC系统），它包括车载部分和地面部分。车载的ATC系统一般包括安装在同一机柜的车载ATP子系统、车载ATO子系统、车载车地信息交换系统（CBTC时采用无线通信方式，点式时一般采用交叉感应环线方式）、BTM、相应接口层设备，及在机柜外的其他列车运用信息传感器等。图1为车载ATC系统的机构示意图。

1.2 车载ATC系统中散热装置的作用

车载ATC系统将其主要组成中的ATP子系统、ATO子系统等重要子系统集中安装在同一机柜中。这样机柜中的散热问题就十分重要。一般情况下从机柜的前侧将冷空气吸入机柜，通过机柜后部的风扇再将机柜中的热量带出机柜，形成一个前进后出的有效散热通道，达到降低机柜局部温度的作用。

2 车载ATC系统中散热装置的工作原理及目前存在的问题

2.1 散热装置的工作原理

对于车载机柜发出的传热量可根据热通过的公式进行计算得到。机柜发出的热通过传热量Q为：Q=K×（Th-Tc）×S，其中K（W/m2℃）：机柜的平均热通过率、Th（℃）：机柜内期望温度、Tc（℃）：机柜外温度、S（m2）：机柜的表面积。因此，机柜内的必要冷却能力为：P2=P1-Q，其中P2（W）：所需冷却能力、P1（W）：机柜的总发热量。根据以上原理，机柜内通常设置相应能力的换气用风扇就可达到散热的效果。

2.2目前存在的问题

目前，车载ATC系统的散热装置为不可监控换气用风扇，只要风扇通电就开始进行换气工作，车载ATC系统不参与控制风扇如何工作，同时对风扇的工作情况也无法进行监测，并且风扇的工作情况无法对外进行显示，造成维护人员不能有的放矢。

3 用于车载ATC系统的可监控散热装置的设计

针对2.2节提出的目前存在问题，设计出可监控的换气用风扇。该风扇可以和车载ATC进行通信，已达到车载ATC系统对该风扇的控制使其高效运用，同时可以通过显示装置对机柜内的温度和风扇的工作情况对外显示，以使维护人员可以有的放矢。

采用基于MCU（LPC1778）的嵌入式平台做控制部分，三洋的长寿命风扇做主工作风扇。控制部分将采集到的机柜温度通过CAN总线传递给车载的ATP子系统，车载ATP子系统结合其他子系统给其传递过来的工作温度和自身的工作温度，以及嵌入式平台传递来的温度，通过计算后给嵌入式控制平台发送控制指令，使嵌入式平台合理、高效的控制风扇的运转。风扇又将其工作状况通过并口（安全输出）通信给ATP子系统进行监测，达到闭环控制，同时嵌入式平台通过LCD显示屏将机柜温度、风扇工作情况等相应信息显示出来，以方便维护者进行观察、维护。图2为用于车载ATC系统的可监控散热装置的原理框图。

4 结束语

基于LPC1778微控制器的车载ATC可监控散热装置，采用了控制技术、通信技术和闭环结构，此种方案使散热装置可以高效的运用，同时便于维护。该车载ATC系统的可监控散热装置在多条城轨线路上已经成功运用。

参考文献

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[2]华成英，童诗白.模拟电子技术基础 （第四版）[M].北京：中国高等教育出版社，2006

[3]K.Nielsen，Karsten"A review and comparation of pulse width modulation（PWM） methods for analog and digital input switching power amplifiers，"Proc.102nd AES convention，Mar 1997.

作者简介：杨浩（1982，8-），男，安徽省淮北市，沈阳铁路信号有限责任公司，工程师，硕士，研究方向：计算机软件与理论。