交流傳動(dòng)機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)技術(shù)方案

交流傳動(dòng)機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)，包括頭車(chē)制動(dòng)控制器、頭車(chē)制動(dòng)顯示屏、尾車(chē)制動(dòng)控制器和尾車(chē)制動(dòng)顯示屏；還包括制動(dòng)控制柜，制動(dòng)控制柜內(nèi)集成制動(dòng)控制單元和通信模塊；制動(dòng)控制單元采用分布式架構(gòu)，各模塊間通過(guò)內(nèi)CAN總線通信；制動(dòng)控制單元對(duì)EPM閥采用分布式控制，通過(guò)外CAN總線通信。制動(dòng)控制系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，模塊化設(shè)計(jì)，有利于簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

專(zhuān)利技術(shù)屬于機(jī)車(chē)制動(dòng)控制
，涉及一種交流傳動(dòng)機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
鐵路的交流傳動(dòng)機(jī)車(chē)主要采用微機(jī)控制電空制動(dòng)系統(tǒng)，該制動(dòng)系統(tǒng)包括制動(dòng)控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)、風(fēng)源系統(tǒng)及輔助供風(fēng)部件等，其中，制動(dòng)控制系統(tǒng)主要由氣動(dòng)制動(dòng)控制單元和電子制動(dòng)控制系統(tǒng)組成。電子制動(dòng)控制系統(tǒng)是機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的核心，是制動(dòng)控制系統(tǒng)的電氣控制部件，是實(shí)現(xiàn)電空制動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)，其主要功能是接收司機(jī)制動(dòng)控制器和機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)通過(guò)通訊總線傳輸?shù)闹苿?dòng)指令，采集均衡風(fēng)缸壓力傳感器信號(hào)，列車(chē)管壓力傳感器信號(hào)，單獨(dú)制動(dòng)壓力傳感器信號(hào)，總風(fēng)壓力傳感器信號(hào)，采集機(jī)車(chē)主控單元發(fā)送的邏輯信號(hào)，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯運(yùn)算，控制列車(chē)管的壓力，列車(chē)管備用制動(dòng)壓力，機(jī)車(chē)制動(dòng)缸的壓力，單獨(dú)制動(dòng)壓力。能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制動(dòng)，單獨(dú)制動(dòng)，緊急制動(dòng)，懲罰制動(dòng)，制動(dòng)重聯(lián)等功能。現(xiàn)有電子制動(dòng)控制系統(tǒng)主要可以分為：分布式電子制動(dòng)控制系統(tǒng)和集中式電子制動(dòng)控制系統(tǒng)兩種。現(xiàn)有的分布式電子制動(dòng)控制系統(tǒng)采用LON網(wǎng)通訊，存在著集成度過(guò)高、現(xiàn)場(chǎng)維修困難，以及故障率偏高的問(wèn)題。現(xiàn)有的集中式電子制動(dòng)控制系統(tǒng)沒(méi)有采用模塊架構(gòu)，采用單一CPU實(shí)施采集指令，目標(biāo)壓力等。存在著體積偏大，可靠性偏低，功能偏低，針對(duì)用戶(hù)新的要求升級(jí)困難等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有電子制動(dòng)控制系統(tǒng)存在的集成度過(guò)高、維修困難、故障率偏高、體積偏大等問(wèn)題，提供一種能夠滿(mǎn)足交流傳動(dòng)機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)使用要求的、體積小、可靠率高的分布式的電子控制架構(gòu)。本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案如下：交流傳動(dòng)機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)，其特征在于：包括頭車(chē)制動(dòng)控制器、頭車(chē)制動(dòng)顯示屏、尾車(chē)制動(dòng)控制器和尾車(chē)制動(dòng)顯示屏；還包括制動(dòng)控制柜，制動(dòng)控制柜內(nèi)集成制動(dòng)控制單元和通信模塊；通信模塊包括RS485通信模塊、外CAN網(wǎng)關(guān)模塊和內(nèi)CAN網(wǎng)關(guān)模塊，其中外CAN網(wǎng)關(guān)模塊和內(nèi)CAN網(wǎng)關(guān)模塊分別連接外CAN總線和內(nèi)CAN總線；制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：列車(chē)管備用壓力控制EPM閥、均衡風(fēng)缸壓力控制EPM閥、制動(dòng)缸壓力控制EPM閥和單獨(dú)制動(dòng)壓力控制EPM閥；列車(chē)管備用壓力控制EPM閥包括：與列車(chē)管相連的氣路板、列車(chē)管壓力傳感器、列車(chē)管充氣電磁閥、列車(chē)管排氣電磁閥和控制電路板；均衡風(fēng)缸壓力控制EPM閥包括與均衡風(fēng)缸相連的氣路板、均衡風(fēng)缸壓力傳感器、均衡風(fēng)缸充氣電磁閥、均衡風(fēng)缸排氣電磁閥和控制電路板；制動(dòng)缸壓力控制EPM閥包括與制動(dòng)缸相連的氣路板、制動(dòng)缸壓力傳感器、制動(dòng)缸充氣電磁閥、制動(dòng)缸排氣電磁閥和控制電路板；單獨(dú)制動(dòng)缸壓力控制EPM閥包括單獨(dú)制動(dòng)缸相連的氣路板、單獨(dú)制動(dòng)缸壓力傳感器、單獨(dú)制動(dòng)缸充氣電磁閥、單獨(dú)制動(dòng)缸排氣電磁閥和控制電路板；制動(dòng)控制單元包括：數(shù)字量采集模塊和模擬量采集模塊：用于采集頭車(chē)制動(dòng)控制器和尾車(chē)制動(dòng)控制器的制動(dòng)指令；主控模塊：用于根據(jù)模擬量采集單元和數(shù)字量采集單元采集的制動(dòng)指令信息、計(jì)算生成控制信號(hào)；顯示屏通信模塊：用于制動(dòng)控制單元與顯示屏件通信；人機(jī)交互模塊：用于與查詢(xún)制動(dòng)控制單元、制動(dòng)控制器及制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)信息；繼電器輸出模塊：用于輸出電磁閥控制信號(hào)；MVB通訊單元：用于制動(dòng)控制單元與機(jī)車(chē)主控單元間通訊；制動(dòng)控制單元內(nèi)部各單元間通過(guò)內(nèi)CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信；制動(dòng)控制柜通過(guò)RS485通信模塊與頭車(chē)制動(dòng)顯示屏和尾車(chē)制動(dòng)顯示屏相連；主控模塊計(jì)算生成的控制信號(hào)經(jīng)外CAN總線傳遞到相應(yīng)的制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；繼電器輸出模塊形成的電磁閥控制信號(hào)經(jīng)外CAN總線傳遞到相應(yīng)的電磁閥。優(yōu)選的是：制動(dòng)控制單元集成于3U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱內(nèi)。優(yōu)選的是：外部CAN總線包括互為冗余的兩組外部CAN總線。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果為：(1)該系統(tǒng)可直接獲取制動(dòng)控制器制動(dòng)指令。降低了系統(tǒng)成本，使系統(tǒng)在原理上更簡(jiǎn)潔。(2)制動(dòng)控制柜對(duì)外采用雙外CAN總線架構(gòu)。兩條CAN通訊總線完全獨(dú)立并互為冗余。其中任何一條故障都不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)中的主要控制部件，4個(gè)EPM閥通過(guò)外CAN總線連接。構(gòu)成分布式控制架構(gòu)。(3)本專(zhuān)利技術(shù)以分布式控制方式，根據(jù)要求，通過(guò)4個(gè)EPM閥各自準(zhǔn)確而穩(wěn)定地控制四個(gè)對(duì)象的壓力：列車(chē)管、列車(chē)管備用制動(dòng)、機(jī)車(chē)制動(dòng)缸、單獨(dú)制動(dòng)。壓力目標(biāo)值控制在設(shè)定值±5kPa范圍內(nèi)；且滿(mǎn)足鐵標(biāo)TJ/JW039_2014對(duì)壓力上升或下降的時(shí)間要求。(4)本專(zhuān)利技術(shù)采用模塊化設(shè)計(jì)，將制動(dòng)控制單元BCU分為下列模塊：外CAN網(wǎng)關(guān)模塊，運(yùn)算及壓力控制模塊，數(shù)字量采集模塊，模擬量采集模塊，繼電器控制輸出模塊，MVB通訊模塊，顯示屏通訊模塊。模塊間通過(guò)內(nèi)部CAN總線連接。模塊集成在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱內(nèi)。互換性好，維修方便。附圖說(shuō)明圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為系統(tǒng)架構(gòu)圖。圖3為制動(dòng)控制單元對(duì)外通信架構(gòu)圖。圖4為制動(dòng)控制單元對(duì)內(nèi)通信架構(gòu)圖。圖5為控制原理圖。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的具體實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步的描述。如圖1所示，交流傳動(dòng)機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)，包括頭車(chē)制動(dòng)控制器、頭車(chē)制動(dòng)顯示屏、尾車(chē)制動(dòng)控制器和尾車(chē)制動(dòng)顯示屏。也就是說(shuō)，制動(dòng)控制器，在機(jī)車(chē)兩端司機(jī)室各有一臺(tái)，制動(dòng)顯示屏，在機(jī)車(chē)兩端司機(jī)室各有一臺(tái)。其中，制動(dòng)控制器用來(lái)發(fā)送司機(jī)制動(dòng)指令，包括數(shù)字量信號(hào)和模擬量信號(hào)(手柄位置)。制動(dòng)顯示屏用來(lái)顯示制動(dòng)系統(tǒng)信息，并可通過(guò)制動(dòng)顯示屏設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。還包括制動(dòng)控制柜，位于機(jī)車(chē)控制設(shè)備間或其他位置。制動(dòng)控制柜是制動(dòng)控制的主體。制動(dòng)控制柜內(nèi)集成制動(dòng)控制單元和通信模塊；通信模塊包括RS485通信模塊、外CAN網(wǎng)關(guān)模塊和內(nèi)CAN網(wǎng)關(guān)模塊，其中外CAN網(wǎng)關(guān)模塊和內(nèi)CAN網(wǎng)關(guān)模塊分別連接外CAN總線和內(nèi)CAN總線；制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：列車(chē)管備用壓力控制EPM閥、均衡風(fēng)缸壓力控制EPM閥、制動(dòng)缸壓力控制EPM閥和單獨(dú)制動(dòng)壓力控制EPM閥。EPM閥的架構(gòu)如下：列車(chē)管備用壓力控制EPM閥包括：與列車(chē)管相連的氣路板、列車(chē)管壓力傳感器、列車(chē)管充氣電磁閥、列車(chē)管排氣電磁閥和控制電路板；均衡風(fēng)缸壓力控制EPM閥包括與均衡風(fēng)缸相連的氣路板、均衡風(fēng)缸壓力傳感器、均衡風(fēng)缸充氣電磁閥、均衡風(fēng)缸排氣電磁閥和控制電路板；制動(dòng)缸壓力控制EPM閥包括與制動(dòng)缸相連的氣路板、制動(dòng)缸壓力傳感器、制動(dòng)缸充氣電磁閥、制動(dòng)缸排氣電磁閥和控制電路板；單獨(dú)制動(dòng)缸壓力控制EPM閥包括單獨(dú)制動(dòng)缸相連的氣路板、單獨(dú)制動(dòng)缸壓力傳感器、單獨(dú)制動(dòng)缸充氣電磁閥、單獨(dú)制動(dòng)缸排氣電磁閥和控制電路板。制動(dòng)控制過(guò)程匯中，EPM閥通過(guò)外部CAN總線接收制動(dòng)指令，壓力傳感器將采集的壓力值傳遞到制動(dòng)控制單元，制動(dòng)控制單元計(jì)算出制動(dòng)控制信號(hào)，以閉環(huán)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣介質(zhì)的壓力控制。制動(dòng)控制單元為集成CPU，其功能結(jié)構(gòu)包括：數(shù)字量采集模塊和模擬量采集模塊：用于采集頭車(chē)制動(dòng)控制器和尾車(chē)制動(dòng)控制器的制動(dòng)指令、采集制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中壓力傳感器采集的壓力值；主控模塊：用于根據(jù)模擬量采集單元和數(shù)字量采集單元采集的制動(dòng)指令信息、壓力傳感器反饋的壓力值，計(jì)算生成控制信號(hào)；顯示屏通信模塊：用于制動(dòng)控制單元與顯示屏件通信；人機(jī)交互模塊：用于與查詢(xún)制動(dòng)控制單元、制動(dòng)控制器及制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)信息；繼電器輸出模塊：用于輸出電磁閥控制信號(hào)；MVB通訊單元：用于制動(dòng)控制單元與機(jī)車(chē)主控單元間通訊。如圖3所示，制動(dòng)控制單元內(nèi)部各單元間通過(guò)內(nèi)CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信，構(gòu)成第一層分布式控制架構(gòu)；具體的說(shuō)，數(shù)字量采集模塊和模擬量采集模塊經(jīng)外CAN總線采集的信息經(jīng)內(nèi)C本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
交流傳動(dòng)機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)，其特征在于：包括頭車(chē)制動(dòng)控制器、頭車(chē)制動(dòng)顯示屏、尾車(chē)制動(dòng)控制器和尾車(chē)制動(dòng)顯示屏；還包括制動(dòng)控制柜，制動(dòng)控制柜內(nèi)集成制動(dòng)控制單元和通信模塊；所述通信模塊包括RS485通信模塊、外CAN網(wǎng)關(guān)模塊和內(nèi)CAN網(wǎng)關(guān)模塊，其中外CAN網(wǎng)關(guān)模塊和內(nèi)CAN網(wǎng)關(guān)模塊分別連接外CAN總線和內(nèi)CAN總線；制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：列車(chē)管備用壓力控制EPM閥、均衡風(fēng)缸壓力控制EPM閥、制動(dòng)缸壓力控制EPM閥和單獨(dú)制動(dòng)壓力控制EPM閥；所述列車(chē)管備用壓力控制EPM閥包括：與列車(chē)管相連的氣路板、列車(chē)管壓力傳感器、列車(chē)管充氣電磁閥、列車(chē)管排氣電磁閥和控制電路板；所述均衡風(fēng)缸壓力控制EPM閥包括與均衡風(fēng)缸相連的氣路板、均衡風(fēng)缸壓力傳感器、均衡風(fēng)缸充氣電磁閥、均衡風(fēng)缸排氣電磁閥和控制電路板；所述制動(dòng)缸壓力控制EPM閥包括與制動(dòng)缸相連的氣路板、制動(dòng)缸壓力傳感器、制動(dòng)缸充氣電磁閥、制動(dòng)缸排氣電磁閥和控制電路板；單獨(dú)制動(dòng)缸壓力控制EPM閥包括單獨(dú)制動(dòng)缸相連的氣路板、單獨(dú)制動(dòng)缸壓力傳感器、單獨(dú)制動(dòng)缸充氣電磁閥、單獨(dú)制動(dòng)缸排氣電磁閥和控制電路板；所述制動(dòng)控制單元包括：數(shù)字量采集模塊和模擬量采集模塊：用于采集頭車(chē)制動(dòng)控制器和尾車(chē)制動(dòng)控制器的制動(dòng)指令、采集制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中壓力傳感器采集的壓力值；主控模塊：用于根據(jù)模擬量采集單元和數(shù)字量采集單元采集的制動(dòng)指令信息、壓力傳感器反饋的壓力值，計(jì)算生成控制信號(hào)；顯示屏通信模塊：用于制動(dòng)控制單元與顯示屏件通信；人機(jī)交互模塊：用于與查詢(xún)制動(dòng)控制單元、制動(dòng)控制器及制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)信息；繼電器輸出模塊：用于輸出電磁閥控制信號(hào)；MVB通訊單元：用于制動(dòng)控制單元與機(jī)車(chē)主控單元間通訊；制動(dòng)控制單元內(nèi)部各單元間通過(guò)內(nèi)CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信；所述制動(dòng)控制柜通過(guò)RS485通信模塊與頭車(chē)制動(dòng)顯示屏和尾車(chē)制動(dòng)顯示屏相連；主控模塊計(jì)算生成的控制信號(hào)經(jīng)外CAN總線傳遞到相應(yīng)的制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；繼電器輸出模塊形成的電磁閥控制信號(hào)經(jīng)外CAN總線傳遞到相應(yīng)的電磁閥。...

【技術(shù)特征摘要】
1.交流傳動(dòng)機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)，其特征在于：包括頭車(chē)制動(dòng)控制器、頭車(chē)制動(dòng)顯示屏、尾車(chē)制動(dòng)控制器和尾車(chē)制動(dòng)顯示屏；還包括制動(dòng)控制柜，制動(dòng)控制柜內(nèi)集成制動(dòng)控制單元和通信模塊；所述通信模塊包括RS485通信模塊、外CAN網(wǎng)關(guān)模塊和內(nèi)CAN網(wǎng)關(guān)模塊，其中外CAN網(wǎng)關(guān)模塊和內(nèi)CAN網(wǎng)關(guān)模塊分別連接外CAN總線和內(nèi)CAN總線；制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：列車(chē)管備用壓力控制EPM閥、均衡風(fēng)缸壓力控制EPM閥、制動(dòng)缸壓力控制EPM閥和單獨(dú)制動(dòng)壓力控制EPM閥；所述列車(chē)管備用壓力控制EPM閥包括：與列車(chē)管相連的氣路板、列車(chē)管壓力傳感器、列車(chē)管充氣電磁閥、列車(chē)管排氣電磁閥和控制電路板；所述均衡風(fēng)缸壓力控制EPM閥包括與均衡風(fēng)缸相連的氣路板、均衡風(fēng)缸壓力傳感器、均衡風(fēng)缸充氣電磁閥、均衡風(fēng)缸排氣電磁閥和控制電路板；所述制動(dòng)缸壓力控制EPM閥包括與制動(dòng)缸相連的氣路板、制動(dòng)缸壓力傳感器、制動(dòng)缸充氣電磁閥、制動(dòng)缸排氣電磁閥和控制電路板；單獨(dú)制動(dòng)缸壓力控制EPM閥包括單獨(dú)制動(dòng)缸相連的氣路板、單獨(dú)制動(dòng)缸壓力傳感器、單獨(dú)制動(dòng)缸充氣電磁閥、單獨(dú)制動(dòng)缸排氣電磁閥和控制電路板；所述制...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王其偉，王令軍，李莉，劉奧，楊樂(lè)，胡波，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中車(chē)青島四方車(chē)輛研究所有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東;37