基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制裝置的製作方法

2023-09-21 18:37:15 1

專利名稱：基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型主要涉及到機車控制系統的設計領域，特指ー種基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制方法。
背景技術：
機車電氣線路上的各種接觸器、電磁閥、繼電器的導通/截止將會引起驅動電路的燒損，從而導致接觸器、電磁閥、繼電器不能正常的導通/截止，最終將導致機車無法正常運行。還有機車微機控制系統的故障分析及統計微機控制系統的硬體主要是數字輸入，模擬信號採集，輸出驅動，通信等組成。從現場的反饋信息及故障維修統計數據，80%的故障在輸出驅動部分。解決了輸出驅動故障的方式採用熱冗餘控制大大解決單司機及多機車重聯控制系統可靠性問題。目前，內燃機車上的微機控制有兩種單微機控制系統和冷備份熱微機控制系統；重聯控制主要有三種硬連線重聯控制、通信重聯控制、無線重聯控制。在具體實踐中，如果機車行駛距離較長，司乘人員往往不會對機車故障進行故障處理或故障切換，上述提到的單微機或冷備份機車控制系統往往就不能滿足實際需求，機車的可靠性變差；同時，多個不同型號、不同廠家的機車無法實現重聯，即無法實現多機重聯控制。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題就在於針對現有技術存在的技術問題，本實用新型提供ー種結構簡單緊湊、易實現、能解決單司機及多機車重聯可靠性問題的基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制裝置。為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案一種基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制裝置，包括微機控制器、兩組以上的插件和切換驅動電路組件，每組所述插件均存儲有機車上關鍵接觸器組的驅動程序並用來對上述關鍵接觸器組進行驅動，所述微機控制器實時檢測上述關鍵接觸器組的實時狀態並進行分析判斷，如判斷有異常情況時微機控制器將通過切換驅動電路組件切換當前運行的插件至其餘任意ー組空閒插件用以驅動關鍵接觸器組。作為本實用新型的進ー步改進所述關鍵接觸器組包括主發勵磁接觸器、輔助勵磁接觸器、柴油機裝車停機接觸器、啟動接觸器、燃油泵接觸器、主發勵磁PWM控制器以及輔發勵磁PWM控制器，所有上述接觸器的驅動程序均存放至每組插件上。所述各接觸器都具有輔助觸點，所述輔助觸點用來對應給微機控制器採集實時狀態信號；所述主發勵磁PWM控制器和輔發勵磁PWM控制器具有對應的電壓/電流傳感器以供微機控制器進行實時信號採集。[0012]所述切換驅動電路組件採用接觸器結構，利用接觸器來進行不同插件之間的切換。與現有技術相比，本實用新型的優點在於1.本實用新型的基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制裝置，結構簡單緊湊、易實現、可靠性好，通過針對輸出驅動的接觸器、電磁閥、繼電器的電路部分採用熱冗餘控制，解決了單司機及多機車重聯控制系統可靠性問題。2.本實用新型的基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制裝置，通過增加切換接觸器及擁有關鍵接觸器組驅動程序的不同插件來實現機車級微機控制系統輸出驅動熱冗餘控制及重聯控制，大大提高了機車的可靠性。

圖1是機車微機控制裝置在應用時的關聯示意圖。圖2是在具體實例中機車微機控制裝置的關聯示意圖。圖3是本實用新型的框架結構示意圖。圖例說明1、微機控制器；2、電器部件；3、主發電機；4、直流輔發電機；5、重聯控制/功率調節/低恆速控制単元；6、插件；7、切換驅動電路組件；8、關鍵接觸器組。
具體實施方式
以下將結合說明書附圖和具體實施例對本實用新型做進ー步詳細說明。本實用新型的機車微機控制裝置是整個機車的控制和調度中心，即機車的控制核心。如圖1所示，該微機控制裝置主要與機車上的電器部件2、主發電機3、直流輔發電機4(如74V直流輔發電機)、重聯控制/功率調節/低恆速控制単元5發生關聯。其中，機車的電器部件2主要為接觸器、繼電器及電壓/電流傳感器、壓カ傳感器、溫度傳感器、轉速傳感器等各類傳感器。微機控制裝置會根據司機的操作指令驅動相應的接觸器及繼電器來控制車輛的運行，並在車輛運行過程中通過各類傳感器實時檢測相應電器部件2的工作狀態發送至微機控制裝置。微機控制裝置會根據司機手柄位置及柴油機轉速，計算出中間迴路電壓給定值，再以此為依據調節主發電機勵磁電流，改變主發電機的輸出電壓後輸出控制指令至主發電機3，對主發電機3進行控制。直流輔發電機4用來負責柴油機起動及直流輔助發電。當柴油機啟動時，它作為串勵電動機，微機控制器I將驅動啟動接觸器閉合，由DC74V蓄電池供電來啟動柴油機。在柴油機啟動完成後，它作為他勵發電機，微機控制器I控制其勵磁電流，發出DC74V的直流電，提供機車的控制、蓄電池充電及機車照明用電等。對於重聯控制/功率調節/低恆速控制単元5而言，本實例中機車採用AAR27標準進行重聯，電氣牽引系統的微機通過重聯連接器將信號輸出給重聯機車，並接收來自重聯機車的輸入信號；同時，通過重聯控制實現重聯機車的功率分配、以及低恆速的控制。參見圖2，在具體應用實例中，本實用新型微機控制裝置的關聯對象可以更為豐富，即可以包括柴油機及其控制器PAU、輔助交流櫃ACU、電器部件2、主發電機3、司機控制臺、DC74V電源、網關GWM、傳動控制單元D⑶、顯示器IDU、列尾EOT等等。其中，微機控制裝置通過RS232/RS485與列尾EOT相連、通過RS485與輔助交流櫃A⑶相連、通過CAN總線與柴油機及其控制器PAU相連、通過MVB總線與顯示器IDU相連、通過MVB總線與傳動控制單元DCU相連、通過MVB總線與網關GWM相連、通過CAN總線與司機控制臺相連。如圖3所示，本實用新型基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制裝置，包括微機控制器1、兩組以上的插件6和切換驅動電路組件7，每組插件6均存儲有機車上關鍵接觸器組8的驅動程序並用來對上述關鍵接觸器組8進行驅動，微機控制器I實時檢測上述關鍵接觸器組8的實時狀態並進行分析判斷，如判斷有異常情況時微機控制器I將通過切換驅動電路組件7切換當前運行的插件6至其餘任意ー組空閒插件6，用以驅動關鍵接觸器組8。本實施例中，上述關鍵接觸器組8包括主發勵磁接觸器、輔助勵磁接觸器、柴油機裝車停機接觸器、啟動接觸器、燃油泵接觸器、主發勵磁PWM控制器以及輔發勵磁PWM控制器，以及其餘一些關鍵接觸器等等，所有上述接觸器的驅動程序均存放至每組插件6上。本實施例中，上述各接觸器都具有輔助觸點，輔助觸點用來對應給微機控制器I採集實時狀態信號。主發勵磁PWM控制器和輔發勵磁PWM控制器則具有對應的電壓/電流傳感器以供微機控制器I進行實時信號採集。當微機控制器I檢測到接觸器的輔助觸點及電壓/電流信號有異常情況時，微機控制器I會做出分析、判斷並啟動切換驅動電路組件7，自動切換到與現在運行插件6不同的另外ー組空閒插件6上，用以驅動上述各類關鍵接觸器。同吋，微機控制器I自動記錄故障信息，便於機車回庫進行故障處理。本實施例中，切換驅動電路組件7採用接觸器結構，利用接觸器來進行切換。通過上述結構，本實用新型就可以針對輸出驅動進行熱冗餘控制，微機控制器I通過反饋信息完成自動切換，基本不需要司乘人員做任何處理，從而解決了單司機及多機車重聯控制系統可靠性問題。本實用新型只是對關鍵部件進行熱冗餘切換，主要是對關鍵部分數字輸出驅動、主發勵磁驅動、74V直流勵磁驅動等關鍵部分進行切換。據統計經驗，上述關鍵接觸器組8中的數字輸出驅動、主發勵磁驅動及74V直流勵磁驅動的統計故障率為80%左右，但是電源、模擬採集、數字輸入、柴油機調速、MVB及CPU等故障20%左右。因此，本實用新型實際上正是基於輸出驅動故障方式、並採用熱冗餘控制來解決單司機及多機車重聯控制系統可靠性的問題。以上僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本實用新型思路下的技術方案均屬於本實用新型的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制裝置，其特徵在於包括微機控制器(I)、兩組以上的插件(6)和切換驅動電路組件(7)，每組所述插件(6)均存儲有機車上關鍵接觸器組(8)的驅動程序並用來對上述關鍵接觸器組(8)進行驅動，所述微機控制器(I)實時檢測上述關鍵接觸器組(8)的實時狀態並進行分析判斷，如判斷有異常情況時微機控制器(I)將通過切換驅動電路組件(7)切換當前運行的插件(6)至其餘任意一組空閒插件(6 )用以驅動關鍵接觸器組(8 )。
2.根據權利要求1所述的基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制裝置，其特徵在於所述關鍵接觸器組(8)包括主發勵磁接觸器、輔助勵磁接觸器、柴油機裝車停機接觸器、啟動接觸器、燃油泵接觸器、主發勵磁PWM控制器以及輔發勵磁PWM控制器，所有上述接觸器的驅動程序均存放至每組插件(6)上。
3.根據權利要求2所述的基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制裝置，其特徵在於所述各接觸器都具有輔助觸點，所述輔助觸點用來對應給微機控制器(I)採集實時狀態信號；所述主發勵磁PWM控制器和輔發勵磁PWM控制器具有對應的電壓/電流傳感器以供微機控制器(I)進行實時信號採集。
4.根據權利要求1或2或3所述的基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制裝置，其特徵在於所述切換驅動電路組件(7)採用接觸器結構，利用接觸器來進行不同插件(6)之間的切換。
專利摘要本實用新型公開了一種基於輸出驅動熱冗餘及重聯控制的機車微機控制裝置，包括微機控制器、兩組以上的插件和切換驅動電路組件，每組插件均存儲有機車上關鍵接觸器組的驅動程序並用來對上述關鍵接觸器組進行驅動，微機控制器實時檢測上述關鍵接觸器的實時狀態並進行分析判斷，如判斷有異常情況時微機控制器將通過切換驅動電路組件切換當前運行的插件至其餘任意一組空閒插件用以驅動關鍵接觸器組。本實用新型具有結構簡單緊湊、易實現、能解決單司機及多機車重聯可靠性問題等優點。
文檔編號G05B19/042GK202854538SQ201220502698
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者周少雲, 張東方, 劉智聰, 肖功彬, 班立權 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司