HXD1C型电力机车网络控制系统

HXD1C型电力机车网络控制系统双击修正标题文字株洲南车时代电气股份双击修正标题文字主要内容一、机车网络控制系统概述二、机车网络控制系统根底知识三、网络控制系统的构成、部件特点四、网络系统控制功能五、网络维护工具一、机车网络控制系统概述7200kW货运电力机车车载网络控制系统采用符合IEC65规范，DTECS网络控制平台为根底的微机网络控制系统。MVB用于各个电子控制系统的数据交换，WTB用于重联牵引时主控机车与从控机车之间的数据交换。完成机车信息管理、功能控制、缺点诊断、信息显示和事件记录等主要功能。前往二、机车网络控制系统根底知识专为铁路机车(车辆)内设备互联而开发的高可靠和强实时的现场总线，其具有如下特点：1〕数据传输波特率为1.5Mbps,信号采用双向L型差分曼彻斯特编码；2〕采用8位的循环冗余校验〔CRC〕方式；3〕物理层支持三种传输介质〔双绞线、同轴电缆、光纤〕，传输通道可配置为冗余或非冗余方式，并支持冗余通道自动切换；1、车辆总线MVB4〕经过设置总线反复器，网络拓扑可为总线型、星型或混合型，每个总线段内互联的设备最多可达32个；5〕数据链路层支持三种根本的数据传输方式：过程数据、音讯数据、监视数据。1、车辆总线MVB二、机车网络控制系统根底知识二、机车网络控制系统根底知识2、MVB插头接线图二、机车网络控制系统根底知识绞线式列车总线WTB是专为铁路机车车辆重联而开发的高可靠和实时的现场总线，它特别适宜用于需求动态编组的开式列车〔也同样适宜于固定编组的闭式列车〕，其具有如下七个特点：3、列车总线WTB1〕传输波特率为1Mbps,信号采用双向L型差分曼彻斯特编码，数据帧格式为HDLC；2〕采用16位的循环冗余校验〔CRC〕方式；3〕物理层采用变压器耦合的双绞屏蔽线，传输通道可配置为冗余或非冗余方式，不需中继器传输间隔可达860米〔22节车辆或32个节点〕；3、列车总线WTB二、机车网络控制系统根底知识二、机车网络控制系统根底知识4〕当采用冗余设计时，假设正在任务的一组列车总线出现问题时，网关能自动控制切换到另一组任务；5〕网络拓扑为简单的总线型构造，方便车辆间布线；6〕具有列车初运转功能，支持列车的动态编组；7〕数据链路层支持两种根本的数据传输方式：过程数据、音讯数据；3、列车总线WTB二、机车网络控制系统根底知识简称英文全称中文全称AXMAnalogInput/OutputModule模拟量输入输出模块CCUCentralControlUnit中央控制单元DTECSDistributedTrainElectronicControlSystem分布式列车电子控制系统DIMDigitalInputModule数字量输入模块DXMDigitalInput/OutputModule数字量输入输出模块BCUBrakeControlUnit制动控制单元ERMEventRecordModule事件记录模块IDUIntelligentDisplayUnit智能显示单元MVBMultifunctionVehicleBus多功能车辆总线ACUAuxiliaryConverterUnit辅助变流器TCUTractionControlUnit传动控制单元VCMVehicleControlModule车辆控制模块4、名词解释三、网络控制系统构成、部件特点网络控制系统采用列车级和车辆级控制，列车控制级采用绞线式列车总线WTB，车辆控制级采用多功能车辆总线MVB。网络控制系统采用分布采集及执行，中央集中控制与管理的方式。由WTB/MVB网关模块GWM、车辆控制模块VCM、事件记录模块ERM、数字量输入输出模块DXM、数字量输入模块DIM、模拟量输入输出模块AXM和智能显示安装IDU等组成，经过MVB与传动控制单元TCU、辅助变流器控制单元ACU、制动控制单元BCU等进展通讯。三、网络控制系统构成、部件特点4、拓扑图MIO/CCU在机械间低压柜的规划MIOMIO在机械间低压柜的规划〔左〕MIOCCU在机械间低压柜的规划〔右〕CCUCIO在司机室右侧司机台下方低压柜的规划

〔从上到下依次为DIM、DXM和AXM模块〕两端司机室地址不一样VCMERM模块内部构造由于采用模块化设计，使得系统的构成非常灵敏，但减少了系统布线间隔，而且容易扩展。图中缩写的的含义：中央控制单元CCU〔VCM×2、GWM×1、ERM×1〕司机室输入输出单元CIO〔DXM×1、DIM×1、AXM×1〕机械间输入输出单元MIO〔DXM×6、DIM×1〕每节机车装有1个WTB/MVB网关模块GWM，位于机械间内，WTB/MVB网关模块GWM经过多功能车辆总线MVB〔ESD+〕与车辆控制模块VCM通讯。3、网关模块GWMWTB/MVB网关模块GWM是TCMS实现机车重联运转的中心模块，具备如下功能：1〕列车级过程控制：执行诸如牵引/制动控制等一系列与机车重联运转有关的控制功能；2〕列车总线管理：具有绞线式列车总线WTB的管理才干3〕列车级数据通讯：与TCMS系统的车辆控制模块VCM进展与机车重联运转有关的数据交换。GWM/ERM/VCM主要接口每节机车装有2个车辆控制模块VCM，位于机械间内，车辆控制模块VCM经过多功能车辆总线MVB〔ESD+〕与其他设备通讯。4、车辆控制模块VCM车辆控制模块VCM是TCMS的中心模块，具备如下功能：1〕车辆级过程控制：执行诸如牵引/制动控制、空电结合控制、超速维护和空调顺序启动等一系列控制功能；2〕车辆总线管理：具有多功能车辆总线MVB的管理才干，并且可以进展主权转移；3〕数据通讯：与TCMS系统的其他设备及非TCMS的智能设备的数据交换。CPU板功能框图调试接口在面板上为X9，为RS-232通讯规范，可以直接与计算机的串口进展通讯。留意VCM模块的串口采用的是RJ-45型衔接器，而非规范的DB9衔接器。

USB接口在面板上为X8，提供USB1.1规范的主机接口，外面可以接U盘等存储设备，完成程序的转储。调试接口USB接口以太网接口：以太网接口在面板上为X10，提供10/100M自顺应的以太网通讯。可以用来下载程序和固件。采用的工业以太网公用的M12衔接器，可以进展网络数据传输。MVBInterface通讯接口：MVB接口在面板上为X4，X5，采用国际规范的车辆总线规范。事件记录模块ERM每节机车装有1个事件记录模块ERM，位于机械间内，事件记录模块ERM经过多功能车辆总线MVB〔ESD+〕获取完好其功能的一切数据。事件记录模块ERM是TCMS完成缺点诊断、数据记录与转储的中心模块，具备如下功能：1〕缺点诊断：完成车载的缺点诊断功能，并经过IDU报告给司机；2〕数据记录：司机操作数据、缺点数据、事件数据的记录，将车辆控制模块VCM的缺点数据详细化；3〕数据转储：经过车载信息网〔工业以太网网〕将记录的数据下载，供便携式维护工具分析。数字量输入输出模块DXM每节机车装有8个数字量输入输出模块DXM，分别安装于司机室和机械间中，数字量输入输出模块DXM经过多功能车辆总线MVB〔ESD+〕与车辆控制模块VCM交换数据。数字量输入通道数：16逻辑“0〞电压范围：0-49VDC逻辑“1〞电压范围：58-110VDC数字量输出通道数：8通道类型：MOSFET*6+RELAY*2额定负载：1A/110VD〔MOSFET〕0.5A/110VDC〔RELAY〕短路维护：3A数字量输入通道数：16逻辑“0〞电压范围：0-49VDC逻辑“1〞电压范围：58-110VDC数字量输出通道数：8通道类型：MOSFET*6+RELAY*2额定负载：1A/110VD〔MOSFET〕0.5A/110VDC〔RELAY〕短路维护：3A模拟量输入输出模块AXM每节机车装有2个模拟量输入输出模块AXM，分别安装于司机室中，数字量输入输出模块DXM经过多功能车辆总线MVB〔ESD+〕与车辆控制模块VCM交换数据。模拟量输入输出模块AXM实现模拟量信号的采集输入和控制输出，具备如下功能：1〕输入信号采集：将车辆间电气信号转换成控制信号，经由列车控制网络传送给车辆控制模块VCM，完成各种控制功能；2〕控制信号输出：将网络控制信号转换成电气信号，控制诸如仪表等设备。AXM硬件系统的构造主要包括：①CPU子系统；②MVB通讯子系统；③A/D采集系统④D/A输出系统；⑤电源子系统；

AXM模块主要接口及参数输入接口通道数：6电压型范围：0-10VDC电流型范围：0-20mA精度：1%。输出接口通道数：4电压型范围：0-10VDC电流型范围：0-20mA精度：1%数字量输入输出模块DIM每节机车装有3个数字量输入模块DIM，分别安装于司机室和机械间中，数字量输入模块DXM经过多功能车辆总线MVB〔ESD+〕与车辆控制模块VCM交换数据。

数字量输入模块DIM功能：1〕输入信号采集：将车辆间电气信号转换成控制信号，经由列车控制网络传送给车辆控制模块VCM，完成各种控制功能；2)设备地址输入：经过外部跳线配置设备地址，维护过程异常容易。数字量输入通道数：24逻辑“0〞电压范围：0-49VDC逻辑“1〞电压范围：58-110VDC智能显示安装IDU每节机车装有2个智能显示安装IDU，分别位于2个司机室内，智能显示安装IDU经过多功能车辆总线MVB〔ESD+〕与其他设备通讯。智能显示安装IDU是列车控制和诊断系统TCMS的终端设备，是司机和维护人员操作机车的窗口，1〕列车信息显示：向车辆驾驶人员和维护人员提供车辆综合信息，各设备的任务形状，缺点信息的综合与处置等功能；2〕参数设定：对轮径值、列车分量、站点、时间日期等参数进展更改与设定；IDU功能智能显示安装IDU构造1、机械尺寸315*250*81.12、重量4.5kg3、任务电源任务电压：DC77V～DC133.5V4、环境温度-25℃～+45℃5、冷却方式自然风冷6、通讯接口MVB、CAN〔监控预留〕技术参数显示器各界面功能块分布图公共显示界面网络拓扑界面主显示界面牵引数据界面辅助系统界面四、网络系统控制功能1、控制功能●牵引/制动特性控制牵引时手柄设定速度，制动时手柄设置制动力。根据特性曲线和牵引力的上升/下降斜率等进展牵引/制动力的给定控制。●牵引/制动力分配控制根据各动力轴的不同情况及各转向架的情况不同，修正特性控制计算的设定力矩。●顺序控制可以根据节点号确定机车的不同形状。节点号是一切系统处置器〔总站〕的参考号，可以据此对机车操作过程作出明确规定，顺序控制还可以执行各种维护功能，例如，只需当顺序控制到达相应的节点或形状后主断才可闭合。●机车逻辑控制包括操作端控制、方向选择、牵引运转逻辑解锁控制、停车换端控制、撒沙控制等。●主电路控制受电弓的控制、主断路器的控制、网压监视和变压器监视等。●辅助系统控制包括辅助系统的启动及停机控制、辅助系统接触器控制、辅助系统变频等级的计算及控制、辅助系统缺点切换、紧缩机的控制等等。●防空转/滑行控制防空转/滑行控制就是指根据当前实践动力轴的形状控制牵引/制动力输出的大小，从而减小空转/滑行对车辆带来的不利影响。●空电结合控制空电结合指的是为减少轮对磨损、节约电能的目的，而使车辆在制动过程中，优先选择电制动，空气制动补偿到满足列车制动要求的行为。●重联运转控制软件设置可进展三台机车的重联，经过WTB进展命令的传输及重联车形状信息的反响〔包括缺点信息〕，甚至消除保证前后机车协调一致地进展任务。●分相区控制机车过分相时能将牵引力快速而平稳下降到0，断“主断〞，过分相后自动恢复分相前的牵引运转形状。防止由于司机操作使失误机车带电过分相。●辅助系统库用测试在库用形状经过显示屏辅助系统测试页面进展辅助变流器、辅助电机的实验，包括辅助系统缺点切换实验。●轴重转移补偿控制：机车牵引控制系统有动态轴重转移补偿功能。由轨道条件等缘由引起的一个牵引电机不能实现被要求的牵引力，轴重转移补偿功能将添加机车其它牵引电机的扭矩以到达要求的牵引力。但每个牵引电机能发出的最大扭矩应限于其最大的设计扭矩值。●轮径手动修正功能：只需机车在静止时才可以凭密码输入参考轮径。●机车定速控制；只需方向手柄在“向前〞位置时，定速功能才起作用，定速功能不支持“向后〞运转。为了激活定速方式，以下条件应完全满足：(1)主司控器在“牵引〞区域，它不在“零〞位或者“制动〞区域；(2)没有空气制动；(3)没有牵引封锁；(4)曾经输入了有效的列车分量。

●牵引和制开工况下牵引电机电流最大值限制控制功能；在牵引和制开工况下，网络控制系统及牵引控制系统具有牵引电机电流最大值控制功能。●无人警惕控制；当控制部件无动作或长期激活控制部件，此时警惕安装报警并经过开场惩罚制动或激活列车自动停顿阀自动制动。●冗余控制功能：确保在任务单元失效时能自动转换。控制系统采用两个CCU，WTB/MVB经过本身两个通道进展冗余，重要的I/O采用双份，冗余切换过程将在足够的时间内进展。MVB采用热备任务方式。单路缺点时，可自动切换，在转换过程中有短暂维护性动作。2、维护功能●列车级维护列车级维护是指引起全列车都进展维护的动作，主要包括：紧急制动、牵引封锁、电制动力封锁。●车辆级维护车辆级维护是指引起本节车进展维护的动作，主要包括：蓄电池欠压维护，牵引封锁、电制动力封锁、变流器封锁、逆变器封锁、HVB断开、PANTO降下、功率限制、启动联锁。●部件级维护部件级维护是指引起各设备进展维护的动作，普通由各设备完成，主要包括：电机组牵引封锁、电机组制动力封锁、电机组脉冲封锁、电机组功率限制。3、监视功能为正常运转，每个司机室中至少需求显示如下信息：●普通缺点；●空转/滑行形状；●接触网电压；●机车运转工况。监视设备必需监视如下形状：●MVB设备形状：MVB的设备形状应在机车显示屏上按照实践情况显示，有明晰的信号称号，拓扑位置和形状量；●机车运转数据：机车的重要数据在机车显示屏上按照实践情况实时显示出来。●司机操作指令：在MVB上与机车运转控制有关的司机操作指令在机车显示屏上实时显示出来，对有效的操作的过程和无效操作的因果关系都有明晰的显示。司机室显示信息尽量用微机显示屏显示，对不同类别的信息用彩色予以分开。微机显示屏具有显示缺点的功能，并提供缺点处置建议。4、诊断功能车载诊断系统DDS是TCMS系统的重要组成部分，VCM搜集并在缺点数据库中存贮列车的事件、缺点和列车形状的相关信息。缺点信息在司机台上经过智能显示安装IDU显示出来，并且经过PTU上传到地面维修和效力系统中，供长期的储存和深化的地面分析。缺点的检测分为车辆综合缺点的检测和子系统缺点的检测，其中车辆综合缺点的检测由TCMS根据车辆综合信息进展逻辑判别，滤波后得到有效的车辆综合缺点信息。子系统缺点普通说来由各子系统完成，TCMS对其有效性进展判别。TCMS的诊断功能可以协助司机和检修人员进展任务。当缺点发生时，协助司机采取适当的操作，并使维护人员更容易地查