《机车新技术（第四版）》 课件 第六章 机车计算机控制系统

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汇报日期01.机车计算机控制系统概述02.基础计算机控制系统的工作原理与结构03.机车计算机控制系统的输入、输出信号目录机车计算机控制系统概述01前言

计算机应用于铁路机车控制系统是从20世纪80年代以来发展起来的。

机车计算机控制系统最初主要取代电子模拟控制电路解决牵引与制动运行目标及其相关的控制问题，后来发展成为包括列车运行监控、诊断、状态信息传输与显示、模块控制等在内的强大的网络控制系统。主要有日本的TCMS技术、欧洲的SIBAS、TCN和美洲的LonWorks技术，目前均发展为多CPU计算机网络控制系统。

日本的TCMSTrainingCertificationandManagementSystem车辆整合管理系统TCMS体系结构基于具有高冗余度的标准TCN。该体系结构使用2个标准的TCMS模块，每半列车（称为车组）一个。TCMS体系结构沿用了HV结构（每个牵引变压器有一个TCMS模块）。两个模块使用网关通过列车总线进行通信。

欧洲SIBAS铁路上就开始采用全数字驱动系统调节装置。实际上,今天机车、动车的所有控制任务都可用这类系统来完成。现在该系统已从16位发展到32位的SIBAS-32系统。由于采用了大容量的信号处理器,可承担大量的实时计算任务,从而使容量提高了10多倍。SIBAS-32系统能大大改善各种控制功能,例如在磁场定向调节、最优化调制或防滑/防空转等。SIBAS-32作为铁路机车动车自动化系统,通过大容量的系统部件,改善了故障诊断、通信、操作和显示功能。它不仅适用于电力机车和电力动车,也适用于内燃机车和内燃动车。

计算机控制系统基本概念

机车控制系统一般都具有三个要素，即控制对象、信息处理机构、执行机构。开环控制与闭环控制

开环控制是指无反馈信息的系统控制方式。当操作者启动系统，使之进入运行状态后，系统将操作者的指令一次性输向受控对象。此后，操作者对受控对象的变化便不能作进一步的控制。采用开环控制设计的人机系统，操作指令的设计十分重要，一旦出错，将产生无法挽回的损失。

闭环控制是指控制论的一个基本概念。指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。带有反馈信息的系统控制方式。当操作者启动系统后，通过系统运行将控制信息输向受控对象，并将受控对象的状态信息反馈到输入中，以修正操作过程，使系统的输出符合预期要求。闭环控制是一种比较灵活、工作绩效较高的控制方式，工业生产中的多数控制方式采用闭环控制的设计。开环控制与闭环控制的优缺点

开环控制和闭环控制的优缺点

一、开环控制控制器与被控对象间只有顺序作用而无反向联系且控制单方向进行。优点：简单、稳定、可靠。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环控制能够保持一定的精度。缺点：精度通常较低、无自动纠偏能力。二、闭环控制闭环控制系统特点：输出端和输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程有直接影响。优点：精度较高，对外部扰动和系统参数变化不敏感缺点：存在稳定、振荡、超调等问题，系统性能分析和设计麻烦。速度环控制框图国内外计算机控制系统的发展概况

1.国外机车微机控制系统发展（一）西门子（SIEMENS)1、SIBAS-16系统：西门子铁路自动化系统2、SIBASIC-KLIP站：外围智能单元3、SIBAS-32(二）ABB公司

MICAS系统--牵引控制系统

2.国产机车微机控制系统的发展概况

1、有触点控制：SS1型电力机车

2、模拟控制：SS3、SS4型电力机车

3、微机控制：SS8、SS4B、TM1、SS9、DDJ1、SS7D等车型机车计算机控制系统的工作原理与结构

02机车计算机控制系统的功能、原理及构成

1.牵引/制动控制1、牵引工况下，牵引电机作为电动机运行，此时系统的主要特性公式表示为：2、制动工况下，牵引电机作为他励发电机运行，制动力的调节方法可由下面公式看出：补充：加馈电阻制动加馈电阻制动又称为“补足”电阻制动，在常规电阻制动中，电机的电枢电流随着机车速度的减小而减小，机车轮周制动力也随着机车的速度变化而变化。加馈电阻制动就是为提高机车在低速运行时的轮周制动力，从电网中吸收电能，补足到电机的电枢电流中去，以获得理想的轮周制动力。其优点一是加宽了调速范围，最大制动力可以延伸至接近零；二是能较方便地实现恒制动力控制。目前大部分韶山电力机车都采用这种制动方式。一般来说，相控机车上不另设加馈电源，而是使用牵引时整流调压电路在制动工况作为加馈电源。在加馈区制动时，只需调节半控整流整流电路中晶闸管的移相角即可调节加馈电源输出，及时补足制动电流，维持制动电流不变。从理论上讲，加馈电阻制动可以使机车制停。而实际上由于牵引电机整流器不允许静止不动长时间通过额定电流，以防止整流器过热而烧毁。故机车速度低于一定值时，就切除加馈制动，改用空气制动制停机车。2.控制方法机车计算机控制系统的控制框图3.机车计算机控制系统的构成机车计算机控制系统的输入、输出信号031.机车计算机控制系统的功能

1.实现牵引控制2.电制动控制（加馈制动）3.防空转|防滑行保护4.空电联合制动控制2.机车计算机控制系统输入信号

1.司控器指令信号2.牵引电机电枢电流信号3.牵引电机端电压信号4.牵引电机励磁电流信号5.网侧电