CN105966422A - 一种防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法，其步骤为：S1：设定中央控制单元CCU固定时间周期检测柴油机控制模块ECM所发的生命信号；S2：当信号未刷新时，则判断为中央控制单元CCU与柴油机控制模块ECM存在通信故障，自动转入柴油机故障调速模式，或者由司机通过开关设置进入柴油机故障调速模式；此时中央控制单元CCU驱动柴油机故障调速继电器动作，将故障调速信号送给柴油机控制模块ECM，由其使柴油机稳定在特定转速值；S3：在柴油机故障调速模式下，中间电压的控制不再通过柴油机转速进行计算，而通过司控器的档位信号进行判断，给出中间电压基准值。本发明具有原理简单、易实现、可靠性好等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及到机车控制领域，特指一种防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法。
背景技术
机车采用微机网络控制系统，系统由CCU（中央控制单元）、DCU（传动控制单元）、GWM（网关模块）、IDU（智能显示器）及ECM（柴油机控制模块）组成。如图1所示，中央控制单元CCU与ECM间采用CAN通讯，而CCU（中央控制单元）、DCU（传动控制单元）、GWM（网关模块）、IDU（智能显示器）间采用MVB网络。CCU负责机车级控制，主要功能包括机车逻辑控制，机车牵引/制动特性控制、故障诊断保护等功能。DCU负责传动级控制，接收来自CCU的牵引力给定，同时采样中间直流电压、电机相电流、电机转速及IGBT元件的驱动反馈，利用直接力矩控制技术控制逆变器模块的IGBT元件开关状态，从而控制逆变器的输出电压幅值、相位和频率，使牵引电机的输出转矩与LCS32的给定力矩一致。DCU通过对牵引电动机的特性控制，最终实现轨道车的牵引/制动特性控制。IDU的主要负责实时显示机车运行信息和设备的工作状态。GWM控制和管理整个MVB网络通信系统，实现MVB网络的管理、数据交换。ECM负责柴油机的启停机、调速、功率控制、故障保护。
网络控制系统有三个重要控制功能：柴油机调速、主发电机的功率控制和牵引电机力矩的控制。柴油机调速的实现是通过CCU判断档位信号，由CAN通讯发送调速指令给ECM，由ECM对柴油机进行控制；主发电机功率控制是由CCU根据柴油机转速计算出中间电压基准值，再以此控制数字输出板送出PWM波，来调节主发电机励磁电流，从而改变主发电机输出功率。其中柴油机转速由ECM通过通讯传送给CCU；牵引电机力矩的控制是由CCU采集相应的机车状态参数（包括柴油机转速、机车速度等），计算出力矩给定值，通过MVB通讯发送给DCU，由其实际控制牵引电动机。当相关部件间出现通讯故障时，CCU将无法正常进行柴油机调速、主发电机的功率控制和牵引电机力矩控制，从而造成机车出现“机破故障”。“机破故障”是指机车在出库后的运行过程中发生机械或电气故障而被迫停车的一种非人为的事故。
由此可知，现有机车的微机网络控制系统存在以下缺点：
（1）当CCU与ECM出现通讯故障时，CCU无法再正常控制ECM对柴油机进行调速，柴油机仅维持惰转转速；同时CCU无法获得柴油机转速信号，不能计算出主发功率基准值和牵引力给定值，造成无法进行主发电机的功率控制和牵引电机力矩控制，因此造成机车无法行车，发生机破事故。
（2）当CCU与DCU间出现通讯故障时，CCU无法将牵引力矩给定值传递给DCU，DCU因此无法正常进行牵引电机输出转矩的控制，使机车不能牵引运行，造成机破事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、易实现、可靠性好的防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法，其步骤为：
S1：设定中央控制单元CCU固定时间周期检测柴油机控制模块ECM所发的生命信号；
S2：当信号未刷新时，则判断为中央控制单元CCU与柴油机控制模块ECM存在通信故障，自动转入柴油机故障调速模式，或者由司机通过开关设置进入柴油机故障调速模式；此时中央控制单元CCU驱动柴油机故障调速继电器动作，将故障调速信号送给柴油机控制模块ECM，由其使柴油机稳定在特定转速值；
S3：在柴油机故障调速模式下，中间电压的控制不再通过柴油机转速进行计算，而通过司控器的档位信号进行判断，给出中间电压基准值。
作为本发明的进一步改进：当柴油机进行故障调速时，此时轨道车进入柴油机故障调速牵引模式，中央控制单元CCU不再进行柴油机恒功率调节，控制负载在柴油机部分负荷下工作。
作为本发明的进一步改进：在步骤S3中，牵引电机力矩给定先将由检测到的手柄档位信号，代入档位-功率曲线中，计算出当前的轮周功率给定值Pe，将其代入轮周牵引特性曲线；同时根据档位最大牵引力值、机车速度，得到轮周牵引力给定值F，再将其转换为力矩给定值Mn，发送给传动控制单元DCU。
作为本发明的进一步改进：还包括紧急牵引特性控制模式：设置紧急牵引开关，当MVB通讯出现故障时，司机操作使机车进入紧急牵引运行模式；即传动控制单元DCU不再通过MVB接收中央控制单元CCU牵引命令及力矩给定，而是直接通过硬连线检测相关信号。
作为本发明的进一步改进：所述MVB通讯故障在智能显示器IDU上报警显示。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法，原理简单、易实现、可靠性好，当微机网络控制系统中各部件间出现通讯故障时，保证机车能够牵引运行，降低机车出现机破故障的风险。
2、本发明的防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法，当CCU与ECM的CAN通讯出现问题，造成CCU无法正常获得柴油机实际转速和无法控制ECM进行柴油机调速的情况下，仍能保证基本的主发电机功率控制功能。
3、本发明的防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法，当MVB网络出现通讯故障时，微机网络控制系统仍能进行牵引电机力矩的控制，维持行车避免出现机破。
附图说明
图1是机车网络的拓扑结构原理示意图。
图2是本发明方法的流程示意图。
图3是本发明在具体应用实例中故障调速模式下牵引力矩给定的原理示意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图2和图3所示，本发明的防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法，其步骤为：
S1：设定中央控制单元CCU固定时间周期检测柴油机控制模块ECM所发的生命信号（如，低于500ms刷新一次）；
S2：当信号未刷新时，则判断为中央控制单元CCU与柴油机控制模块ECM存在通信故障，自动转入柴油机故障调速模式，或者，也可由司机通过开关设置进入柴油机故障调速模式；此时中央控制单元CCU驱动柴油机故障调速继电器动作，将故障调速信号（逻辑信号）送给柴油机控制模块ECM，由其使柴油机稳定在特定转速值。
S3：在柴油机故障调速模式下，中间电压的控制不再通过柴油机转速进行计算，而通过司控器的档位信号进行判断，给出中间电压基准值。
当柴油机进行故障调速时，此时轨道车进入柴油机故障调速牵引模式，由于此时无法得知柴油机的负载反馈系数，中央控制单元CCU不再进行柴油机恒功率调节，控制负载在柴油机部分负荷下工作。
通过采用上述方式，当中央控制单元CCU与柴油机控制模块ECM间出现通讯故障时，且无其他调速方式时，中央控制单元CCU可自动检测通讯故障，切换故障调速控制模式。此模式下，柴油机控制模块ECM控制柴油机转速固定在特定转速值。而主发功率控制和牵引力矩给定则以手柄档位替代柴油机转速值作为控制的判断依据，保证机车基本牵引功能的实现。
在具体应用实例中，在步骤S3中，牵引电机力矩给定先将由检测到的手柄档位信号，代入档位-功率曲线中，计算出当前的轮周功率给定值Pe，将其代入轮周牵引特性曲线；同时根据档位最大牵引力值、机车速度，得到轮周牵引力给定值F，再将其转换为力矩给定值Mn，发送给传动控制单元DCU。
作为较佳的实施例，本发明进一步包括紧急（硬连线）牵引特性控制模式，即设置紧急牵引开关，当MVB通讯出现故障（故障将在智能显示器IDU上报警显示）时，司机可操作其使机车进入紧急牵引运行模式。如果表1条件满足，传动控制单元DCU不再通过MVB接收中央控制单元CCU牵引命令及力矩给定，而是直接通过硬连线检测相关信号。当满足表1条件时，可通过手柄档位信号进行控制，每档位固定牵引电机力矩给定值。
表 1紧急(硬连线)牵引控制逻辑条件
| 序号 | 信号名称 | 逻辑值 |
| 1 | 紧急(硬连线)牵引信号 | 1 |
| 2 | 牵引信号 | 1 |
| 3 | 方向信号 | 1 |
| 4 | 励磁接触器闭合 | 1 |
也就是说，当MVB通讯出现故障时（如仅传动控制单元DCU与中央控制单元CCU之间无法正常通讯，则故障将由中央控制单元CCU自动监测，并在智能显示器IDU上报警显示；如整个MVB网络故障，则智能显示器IDU自行报警显示），机车可由司机操作进入紧急牵引运行模式。传动控制单元DCU不再通过接收中央控制单元CCU牵引命令及力矩给定，可直接通过硬连线检测相应电器信号来进行控制。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法，其特征在于，步骤为：
S1：设定中央控制单元CCU固定时间周期检测柴油机控制模块ECM所发的生命信号；
S2：当信号未刷新时，则判断为中央控制单元CCU与柴油机控制模块ECM存在通信故障，自动转入柴油机故障调速模式，或者由司机通过开关设置进入柴油机故障调速模式；此时中央控制单元CCU驱动柴油机故障调速继电器动作，将故障调速信号送给柴油机控制模块ECM，由其使柴油机稳定在特定转速值；
S3：在柴油机故障调速模式下，中间电压的控制不再通过柴油机转速进行计算，而通过司控器的档位信号进行判断，给出中间电压基准值。
2.根据权利要求1所述的防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法，其特征在于，当柴油机进行故障调速时，此时轨道车进入柴油机故障调速牵引模式，中央控制单元CCU不再进行柴油机恒功率调节，控制负载在柴油机部分负荷下工作。
3.根据权利要求1所述的防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法，其特征在于，在步骤S3中，牵引电机力矩给定先将由检测到的手柄档位信号，代入档位-功率曲线中，计算出当前的轮周功率给定值Pe，将其代入轮周牵引特性曲线；同时根据档位最大牵引力值、机车速度，得到轮周牵引力给定值F，再将其转换为力矩给定值Mn，发送给传动控制单元DCU。
4.根据权利要求1或2或3所述的防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法，其特征在于，还包括紧急牵引特性控制模式：设置紧急牵引开关，当MVB通讯出现故障时，司机操作使机车进入紧急牵引运行模式；即传动控制单元DCU不再通过MVB接收中央控制单元CCU牵引命令及力矩给定，而是直接通过硬连线检测相关信号。
5.根据权利要求4所述的防止轨道车辆因通讯故障造成机破的控制方法，其特征在于，所述MVB通讯故障在智能显示器IDU上报警显示。
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