CN106438986B - 液力传动箱牵引控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液力传动箱牵引控制系统，包括：模拟量采集子系统；所述模拟量采集子系统用于采集所述液力传动箱的模拟量；电磁阀监控子系统；所述电磁阀监控子系统用于检测液力传动箱所包括的各电磁阀的工作状态；与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统相连接的故障诊断子系统；以及与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和整车控制器相连接的通讯子系统；本发明液力传动箱的控制过程自动化，能够实现自我故障诊断，减轻了司机劳动强度，提高了液力传动箱的可靠性和使用寿命。

Description

液力传动箱牵引控制系统

技术领域

本发明涉及液力传动箱牵引控制技术，具体为一种液力传动箱牵引控制系统。

背景技术

液力传动箱是一种用于轨道交通领域的变速箱，其通常包括：两个或两个以上液力元件、以及齿轮传动系统；这里的液力元件包括液力偶合器、液力变矩器和液力制动器等。现有技术中的轨道交通用液力传动箱通常包括四个液力变矩器、以及齿轮传动系统，其工作原理是将四个液力变矩器分为两组，每两个为一组，两组液力变矩器分别用于机车前进和机车后退两个方向的牵引。每组液力变矩器中的两个变矩器又分别用于机车起步和高速运行阶段。现有技术中的此类液力传动箱存在以下缺点：1、换挡方式为司机手动换挡，增加了司机劳动强度；2、换向需要司机到液力传动箱进行手动切换，工作效率低下；3、没有单独的控制系统，自我保护措施不完善，降低了使用寿命；4、与机车所有的连接均采用硬线连接，线路复杂，增加了配线时出错的概率；5、出现故障后，需要依靠经验进行排除，维修不变，增加成本。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种液力传动箱牵引控制系统。

本发明的技术手段如下：

一种液力传动箱牵引控制系统，包括：

模拟量采集子系统；所述模拟量采集子系统用于采集所述液力传动箱的模拟量；

电磁阀监控子系统；所述电磁阀监控子系统用于检测液力传动箱所包括的各电磁阀的工作状态；

与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统相连接的故障诊断子系统；所述故障诊断子系统用于根据所述模拟量采集子系统采集的液力传动箱各模拟量和所述电磁阀监控子系统检测的液力传动箱包括的各电磁阀的工作状态，来确定液力传动箱的当前工作状态、是否存在故障、以及产生故障的具体部件；

以及与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和整车控制器相连接的通讯子系统；所述通讯子系统用于将所述液力传动箱的实时状态信息传输给所述整车控制器，以及接收所述整车控制器传输过来的司机端输出的液力传动箱命令信息；所述液力传动箱的实时状态信息包括液力传动箱各模拟量和液力传动箱包括的各电磁阀的工作状态信息；

另外，所述牵引控制系统还包括与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和通讯子系统相连接的中央处理器；所述中央处理器用于对液力传动箱所包括的各电磁阀的工作状态进行控制和调整；

进一步地，所述模拟量包括转速参数、位移参数、压力参数和温度参数中的至少一种；

当所述模拟量包括转速参数时，所述模拟量采集子系统包括：

转速采集模块；所述转速采集模块包括输入转速传感器、输出转速传感器和/或中间转速传感器；

与所述转速采集模块相连接的转速信号处理模块；所述转速信号处理模块用于将转速采集模块采集的转速信号经过放大处理后转换为方波形式并输出给所述中央处理器；所述中央处理器用于对一定时间内的方波信号进行计数得出所述转速采集模块输出的频率，并结合测速齿盘的齿数，获知所述转速采集模块所测位置的转速参数；

当所述模拟量包括位移参数时，所述模拟量采集子系统包括：

位移采集模块；所述位移采集模块包括A向位移传感器和/或B向位移传感器；

与所述位移采集模块相连接的位移信号处理模块；所述位移信号处理模块用于对所述位移采集模块输出的位移信号经过分压处理后进行AD转换并输出给所述中央处理器；所述中央处理器根据位移信号处理模块输出信号确定所述液力传动箱的当前工作方向；

当所述模拟量包括压力参数时，所述模拟量采集子系统包括：

压力采集模块；所述压力采集模块包括至少一压力传感器；

与所述压力采集模块相连接的压力信号处理模块；所述压力信号处理模块用于对压力采集模块输出的压力信号进行电流电压转换和AD转换后输出给所述中央处理器；所述中央处理器根据所述压力信号处理模块输出信号获知所述压力采集模块所测压力值；

当所述模拟量包括温度参数时，所述模拟量采集子系统包括：

温度采集模块；所述压力采集模块包括至少一温度传感器；

与所述温度采集模块相连接的温度信号处理模块；所述温度信号处理模块用于对温度采集模块输出的温度信号进行电流电压转换和AD转换后输出给所述中央处理器；所述中央处理器根据所述温度信号处理模块输出信号获知所述温度采集模块所测温度值；

进一步地，液力传动箱所包括的电磁阀包括开关型电磁阀和占空比型电磁阀；所述电磁阀监控子系统包括：串接在所述电磁阀供电电源回路中的可控开关和取样电阻、以及与所述取样电阻相连接的电流取样模块；根据所述电流取样模块的取样结果能够获知所述电磁阀的工作状态；所述中央处理器与所述可控开关相连接，并通过改变所述可控开关的开关频率来调节所述占空比型电磁阀的开度，以及通过控制所述可控开关的接通与断开来控制所述开关型电磁阀的开关；

进一步地，所述占空比型电磁阀为设置在液力传动箱出口的流量控制电磁阀；所述中央处理器根据液力传动箱出油口的实际压力与设定压力之间的比较结果来调整所述流量控制电磁阀的开度，以使液力传动箱出油口的实际压力与设定压力一致；

另外，所述牵引控制系统还包括与所述故障诊断子系统相连接的故障存储子系统；所述故障存储子系统用于根据产生故障的具体部件获知故障名称，并将所述故障名称同发生故障时的液力传动箱工作状态进行对应存储；所述故障存储子系统具有掉电保持功能；

进一步地，所述通讯子系统包括与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和整车控制器相连接的CAN总线通讯控制器；所述CAN总线通讯控制器将所述液力传动箱的实时状态信息传输给所述整车控制器；所述整车控制器将司机端输出的液力传动箱命令信息传输给所述CAN总线通讯控制器；

进一步地，

所述通讯子系统还包括与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和故障存储子系统相连接的RS232通讯控制器；所述CAN总线通讯控制器、RS232通讯控制器均与远程输入输出模块相连接；

所述牵引控制系统还包括与所述RS232通讯控制器相连接的实时状态监测子系统；所述实时状态监测子系统包括监控计算机和监控显示器；所述监控计算机通过所述RS232通讯控制器输出的数据获知所述液力传动箱的实时状态信息、液力传动箱的故障信息、以及远程输入输出模块的工作状态，并对RS232通讯控制器输出的数据进行定期存储；

所述CAN总线通讯控制器与整车控制器之间基于SAE J1939协议进行通讯；所述CAN总线通讯控制器与远程扩展输入输出模块之间基于CANopen协议进行通讯；

进一步地，所述开关型电磁阀包括多个用于进行液力传动箱各档位控制的电磁阀；所述中央处理器用于根据由通讯子系统传输过来的液力传动箱命令信息，结合模拟量采集子系统所采集的模拟量，通过对进行液力传动箱各档位控制的电磁阀的控制来实现液力传动箱的自动换挡过程；

进一步地，所述开关型电磁阀包括涡轮制动电磁阀、换向先导式电磁阀、A向换向电磁阀和B向换向电磁阀；所述中央处理器用于根据由通讯子系统传输过来的液力传动箱命令信息，结合模拟量采集子系统所采集的模拟量，通过对涡轮制动电磁阀、换向先导式电磁阀、A向换向电磁阀和B向换向电磁阀进行控制来实现液力传动箱的自动换向过程。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的液力传动箱牵引控制系统，与现有技术相比，具有以下优点：

1、便于实现液力传动箱的自我保护功能：通过液力传动箱的模拟量如转速参数、位移参数、压力参数、温度参数等的采集，便于当出现过载、超速、超温等情况时通过自行自动降档或者回空挡等方式进行自我保护，以保证液力传动箱的正常工作情况，延长使用寿命；

2、能够实现自我故障诊断和故障历史存储：通过故障诊断子系统利用采集的模拟量和获知的其它部件的工作状态，能够判断是否有故障产生，并判断出故障产生的部件和位置，方便检修和维护，提高了保养维修的效率；进一步地，可以对故障信息进行掉电保持存储；

3、具有简单便捷的通讯方式：通讯子系统所包括的CAN总线通讯控制器可以基于SAE J1939协议与整车控制器进行通讯，减少了模拟传输因干扰而导致传输错误的情况，减少了现场走线的数量，更加通用，CAN总线通讯控制器与远程输入输出模块基于CANOpen协议进行通讯，方便系统实现远程输入输出模块的拓展；

4、具备液力传动箱的自动换挡和自动换向功能：换挡和换向过程依靠自动完成，无需人工干预，控制过程自动化，降低了司机的劳动强度，减少了因人为失误所造成的换挡或换向冲击，

5、可以实现液力传动箱的实时状态监测：通过RS232通讯控制器将液力传动箱的实时状态信息发送到实时状态监测子系统，完成了液力传动箱的实时监控，便于保存状态曲线，方便调试。

附图说明

图1是本发明所述牵引控制系统的结构框图；

图2是本发明所述电磁阀监控子系统进行电磁阀调节和控制的示意图；

图3是本发明当所述模拟量包括转速参数时，所述模拟量采集子系统进行转速参数采集的工作示意图；

图4是本发明当所述模拟量包括位移参数时，所述模拟量采集子系统进行位移参数采集的工作示意图；

图5是本发明当所述模拟量包括压力参数时，所述模拟量采集子系统进行压力参数采集的工作示意图；

图6是本发明测速齿盘的工作示意图；

图7是本发明位移传感器的工作示意图；

图8是本发明所述模拟量采集子系统的结构框图。

图中：1、测速齿盘，2、位移传感器。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示的一种液力传动箱牵引控制系统，包括：模拟量采集子系统；所述模拟量采集子系统用于采集所述液力传动箱的模拟量；电磁阀监控子系统；所述电磁阀监控子系统用于检测液力传动箱所包括的各电磁阀的工作状态；与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统相连接的故障诊断子系统；所述故障诊断子系统用于根据所述模拟量采集子系统采集的液力传动箱各模拟量和所述电磁阀监控子系统检测的液力传动箱包括的各电磁阀的工作状态，来确定液力传动箱的当前工作状态、是否存在故障、以及产生故障的具体部件；以及与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和整车控制器相连接的通讯子系统；所述通讯子系统用于将所述液力传动箱的实时状态信息传输给所述整车控制器，以及接收所述整车控制器传输过来的司机端输出的液力传动箱命令信息；所述液力传动箱的实时状态信息包括液力传动箱各模拟量和液力传动箱包括的各电磁阀的工作状态信息；另外，所述牵引控制系统还包括与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和通讯子系统相连接的中央处理器；所述中央处理器用于对液力传动箱所包括的各电磁阀的工作状态进行控制和调整；进一步地，所述模拟量包括转速参数、位移参数、压力参数和温度参数中的至少一种；当所述模拟量包括转速参数时，所述模拟量采集子系统包括：转速采集模块；所述转速采集模块包括输入转速传感器、输出转速传感器和/或中间转速传感器；与所述转速采集模块相连接的转速信号处理模块；所述转速信号处理模块用于将转速采集模块采集的转速信号经过放大处理后转换为方波形式并输出给所述中央处理器；所述中央处理器用于对一定时间内的方波信号进行计数得出所述转速采集模块输出的频率，并结合测速齿盘1的齿数，获知所述转速采集模块所测位置的转速参数；当所述模拟量包括位移参数时，所述模拟量采集子系统包括：位移采集模块；所述位移采集模块包括A向位移传感器和/或B向位移传感器；与所述位移采集模块相连接的位移信号处理模块；所述位移信号处理模块用于对所述位移采集模块输出的位移信号经过分压处理后进行AD转换并输出给所述中央处理器；所述中央处理器根据位移信号处理模块输出信号确定所述液力传动箱的当前工作方向；当所述模拟量包括压力参数时，所述模拟量采集子系统包括：压力采集模块；所述压力采集模块包括至少一压力传感器；与所述压力采集模块相连接的压力信号处理模块；所述压力信号处理模块用于对压力采集模块输出的压力信号进行电流电压转换和AD转换后输出给所述中央处理器；所述中央处理器根据所述压力信号处理模块输出信号获知所述压力采集模块所测压力值；当所述模拟量包括温度参数时，所述模拟量采集子系统包括：温度采集模块；所述压力采集模块包括至少一温度传感器；与所述温度采集模块相连接的温度信号处理模块；所述温度信号处理模块用于对温度采集模块输出的温度信号进行电流电压转换和AD转换后输出给所述中央处理器；所述中央处理器根据所述温度信号处理模块输出信号获知所述温度采集模块所测温度值；进一步地，液力传动箱所包括的电磁阀包括开关型电磁阀和占空比型电磁阀；所述电磁阀监控子系统包括：串接在所述电磁阀供电电源回路中的可控开关和取样电阻、以及与所述取样电阻相连接的电流取样模块；根据所述电流取样模块的取样结果能够获知所述电磁阀的工作状态；所述中央处理器与所述可控开关相连接，并通过改变所述可控开关的开关频率来调节所述占空比型电磁阀的开度，以及通过控制所述可控开关的接通与断开来控制所述开关型电磁阀的开关；进一步地，所述占空比型电磁阀为设置在液力传动箱出口的流量控制电磁阀；所述中央处理器根据液力传动箱出油口的实际压力与设定压力之间的比较结果来调整所述流量控制电磁阀的开度，以使液力传动箱出油口的实际压力与设定压力一致；另外，所述牵引控制系统还包括与所述故障诊断子系统相连接的故障存储子系统；所述故障存储子系统用于根据产生故障的具体部件获知故障名称，并将所述故障名称同发生故障时的液力传动箱工作状态进行对应存储；所述故障存储子系统具有掉电保持功能；进一步地，所述通讯子系统包括与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和整车控制器相连接的CAN总线通讯控制器；所述CAN总线通讯控制器将所述液力传动箱的实时状态信息传输给所述整车控制器；所述整车控制器将司机端输出的液力传动箱命令信息传输给所述CAN总线通讯控制器；进一步地，所述通讯子系统还包括与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和故障存储子系统相连接的RS232通讯控制器；所述CAN总线通讯控制器、RS232通讯控制器均与远程输入输出模块相连接；所述牵引控制系统还包括与所述RS232通讯控制器相连接的实时状态监测子系统；所述实时状态监测子系统包括监控计算机和监控显示器；所述监控计算机通过所述RS232通讯控制器输出的数据获知所述液力传动箱的实时状态信息、液力传动箱的故障信息、以及远程输入输出模块的工作状态，并对RS232通讯控制器输出的数据进行定期存储；所述CAN总线通讯控制器与整车控制器之间基于SAE J1939协议进行通讯；所述CAN总线通讯控制器与远程扩展输入输出模块之间基于CANopen协议进行通讯；进一步地，所述开关型电磁阀包括多个用于进行液力传动箱各档位控制的电磁阀；所述中央处理器用于根据由通讯子系统传输过来的液力传动箱命令信息，结合模拟量采集子系统所采集的模拟量，通过对进行液力传动箱各档位控制的电磁阀的控制来实现液力传动箱的自动换挡过程；进一步地，所述开关型电磁阀包括涡轮制动电磁阀、换向先导式电磁阀、A向换向电磁阀和B向换向电磁阀；所述中央处理器用于根据由通讯子系统传输过来的液力传动箱命令信息，结合模拟量采集子系统所采集的模拟量，通过对涡轮制动电磁阀、换向先导式电磁阀、A向换向电磁阀和B向换向电磁阀进行控制来实现液力传动箱的自动换向过程。

本发明所述中央处理器、电磁阀监控子系统、故障诊断子系统、通讯子系统、转速信号处理模块、位移信号处理模块、压力信号处理模块、温度信号处理模块、故障存储子系统可以集成为电子控制单元。

图2示出了本发明所述电磁阀监控子系统进行电磁阀调节和控制的示意图，如图2所示，所述电磁阀监控子系统包括：串接在所述电磁阀供电电源回路中的可控开关和取样电阻、以及与所述取样电阻相连接的电流取样模块；根据所述电流取样模块的取样结果能够获知所述电磁阀的工作状态；所述中央处理器与所述可控开关相连接，并通过改变所述可控开关的开关频率来调节所述占空比型电磁阀的开度，以及通过控制所述可控开关的接通与断开来控制所述开关型电磁阀的开关；其中，所述可控开关采用高频无触点开关，所述取样电阻采用小阻值电阻，其阻值一般在0.1欧姆到0.15欧姆之间，所述电流取样模块可以采用电流采集器；中央处理器根据不同电磁阀类型采用不同的调节和控制方式，对于占空比型电磁阀，通过改变所述可控开关的开关频率来调节其开度，对于开关型电磁阀，通过控制所述可控开关的接通与断开来控制其开关；进一步地，根据电流取样模块的取样结果能够获知电磁阀的工作状态，具体地，根据电流取样模块获知当前流经所述电磁阀的电流，便可知电磁阀当前是处于打开状态、关闭状态、过流状态等；当所述占空比型电磁阀为设置在液力传动箱出口的流量控制电磁阀，通过调节所述流量控制电磁阀的开度，进而调节液力传动箱出口的流量来控制内部压力。

图3示出了当所述模拟量包括转速参数时，所述模拟量采集子系统进行转速参数采集的工作示意图，图6示出了本发明测速齿盘1的工作示意图，如图3和图6所示，转速采集模块输出脉冲频率经过转速信号处理模块输出至中央处理器，这里的转速采集模块包括输入转速传感器、输出转速传感器和/或中间转速传感器，转速信号处理模块通过放大电路将上述转速传感器输出的转速信号进行放大处理，以及通过信号转换电路将放大后的连续转速信号转换为方波形式的信号，所述转速信号处理模块还可以包括限流电阻R6、保护二极管D1和分压电路；中央处理器用于对一定时间内的方波信号进行计数得出所述转速采集模块输出的频率，并结合测速齿盘1的齿数，获知所述转速采集模块所测位置的转速参数；所述液力传动箱具有与动力机相连接的输入轴、液力元件轴(涡轮轴)、输出轴；所述输入转速传感器用于检测所述输入轴的转速，所述中间转速传感器用于检测所述涡轮轴的转速，所述输出转速传感器用于检测所述输出轴的转速，相应地，所述测速齿盘1安装在输入轴、涡轮轴和/或输出轴上。

图4示出了当所述模拟量包括位移参数时，所述模拟量采集子系统进行位移参数采集的工作示意图，图7示出了本发明位移传感器2的工作示意图，如图4和图7所示，位移采集模块输出的位移信号经过分压处理和AD转换后输出给中央处理器；电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C构成分压电路；中央处理器根据位移信号处理模块输出的信号确定当前的工作方向，具体地，当位移信号处理模块输出的信号为1.5～2.5V，表示位移采集模块靠近工作平面，当位移信号处理模块输出的信号为9.5～10.5V，表示位移采集模块远离工作平面；所述A向位移传感器用于确定所述输出轴顺时针旋转的位移；所述B向位移传感器用于确定所述输出轴逆时针旋转的位移；所述中央处理器根据位移信号处理模块输出信号确定所述液力传动箱的当前工作方向，该当前工作方向是指液力传动箱输出轴的旋转方向，具体地，当中央处理器确定A向位移传感器输出的电压信号为1.5～2.5V并且B向位移传感器输出的电压信号为9.5～10V时，表明液力传动箱输出轴顺时针旋转，当中央处理器确定A向位移传感器输出的电压信号为9.5～10V并且B向位移传感器输出的电压信号为1.5～2.5V时，表明液力传动箱输出轴逆时针旋转。

图5示出了当所述模拟量包括压力参数时，所述模拟量采集子系统进行压力参数采集的工作示意图，如图5所示，压力采集模块输出的压力信号经过压力信号处理模块输出给中央处理器；具体地，经由电阻R5实现电流信号至电压信号的转换，然后经由A/D转换器实现模拟信号至数字信号的转换。当所述模拟量包括温度参数时，所述模拟量采集子系统进行温度参数采集的工作示意图同压力参数采集的工作示意图类似；本发明所述压力采集模块可以用于检测液力传动箱的出油口压力；本发明所述温度采集模块可以用于检测液力传动箱的出油口温度。

本发明通过故障诊断子系统可以根据所述模拟量采集子系统采集的液力传动箱各模拟量和所述电磁阀监控子系统检测的液力传动箱包括的各电磁阀的工作状态，来确定液力传动箱的当前工作状态、是否存在故障、以及产生故障的具体部件，同时还可以通过故障存储子系统根据产生故障的具体部件获知故障名称，并将所述故障名称同发生故障时的液力传动箱工作状态进行对应存储，下面以实例说明具体的故障诊断和故障存储过程：例如针对位移参数采集部分，设定位移采集模块的工作电源为12V，则其接触到工作平面的输出电压为1.5～2.5V，未接触到工作平面的输出电压为9.5～10.5V，若检测到位移采集模块的输出电压为0V，则故障诊断子系统判断位移采集模块没有接入电路中，如果检测到位移采集模块的输出电压既不在1.5～2.5V的范围内，也未在9.5～10.5V的范围内，则故障诊断子系统判断位移采集模块发生故障；例如针对电磁阀监控部分，若已发出电磁阀打开指令，而电流取样模块并没有采集到取样电流，则故障诊断子系统判断电磁阀发生断路故障，如果电流取样模块所采集到的取样电流超过额定电流，则故障诊断子系统判断电磁阀发生过流故障，存在部分短路；当有故障产生时，故障存储子系统根据产生故障的具体部件获知故障名称，并将所述故障名称同发生故障时的液力传动箱工作状态进行对应存储，具体地，故障名称可以为电磁阀断路故障、电磁阀过流故障等。

通讯子系统将液力传动箱的实时状态信息传输给所述整车控制器，这里的液力传动箱的实时状态信息可以包括当前转速、温度、压力、需求扭矩、当前方向、以及档位信息。所述监控计算机是指安装有工业监控系统软件的计算机；发生故障时的液力传动箱工作状态至少包括电压、车速和温度。

本发明实现液力传动箱的自动换挡过程具体为：所述液力传动箱命令信息至少包括充油走车指令和油门开度指令；中央处理器根据由通讯子系统传输过来的液力传动箱命令信息，结合模拟量采集子系统所采集的液力传动箱当前输出转速参数和当前油门开度参数，来确定液力传动箱的下一档位，并当液力传动箱输出转速达到下一档位要求时，控制当前档位控制电磁阀和下一档位控制电磁阀同时打开，然后当下一档位的液力元件充满液压油时，控制当前档位控制电磁阀关闭，下一档位控制电磁阀保持打开；所述液力传动箱包括液力变矩器和液力偶合器；多个用于进行液力传动箱各档位控制的电磁阀至少包括：用于进行液力变矩器第一档位控制的第一电磁阀、用于进行液力偶合器第二档位控制的第二电磁阀、以及用于液力偶合器第三档位控制的第三电磁阀。

本发明实现液力传动箱的自动换向过程具体为：所述液力传动箱命令信息至少包括换向指令，中央处理器判断当前方向和目标方向是否一致，如果一致则不进行任何动作，如果不一致，则进一步判断输出转速是否为0，如果输出转速不为0，则不进行换向动作，如果输出转速为0，则进一步判断中间转速是否为0，如果不为0，则控制涡轮制动电磁阀打开，直至中间转速为0，之后控制换向先导式电磁阀和所要换的目标方向的电磁阀打开，直至检测到当前方向达到目标方向，控制电磁阀监控子系统所连接的所有电磁阀失电，换向动作完成；输出转速和中间转速的单位可以为r/min；这里的所要换的目标方向的电磁阀为A向换向电磁阀或B向换向电磁阀；当前方向是否达到目标方向可以通过目标方向位移传感器所发出的电压信号为1.5～2.5V来确定，这里的目标方向位移传感器为A向位移传感器或B向位移传感器；本发明所述中央处理器根据由通讯子系统传输过来的液力传动箱命令信息，结合模拟量采集子系统所采集的模拟量，通过对涡轮制动电磁阀、换向先导式电磁阀、A向换向电磁阀和B向换向电磁阀进行控制来实现液力传动箱的自动换向过程，所述涡轮制动电磁阀安装在液力耦合器的涡轮侧，当需要制动时，中央处理器控制涡轮制动电磁阀打开将液力耦合器的涡轮抱死，液力耦合器的输出转速为0；所述换向先导式电磁阀、A向换向电磁阀和B向换向电磁阀均安装在液力传动箱的控制油路上，通过控制换向先导式电磁阀、A向换向电磁阀和B向换向电磁阀的开启和关闭能够改变控制油的流向，进而实现液力传动箱输出轴的顺时针或逆时针旋转；比如，当需要液力传动箱输出轴顺时针旋转时，中央处理器控制换向先导式电磁阀和A向换向电磁阀打开，进而输出轴顺时针旋转。

本发明所述中央处理器根据液力传动箱出油口的实际压力与设定压力之间的比较结果来调整所述流量控制电磁阀的开度，以使液力传动箱出油口的实际压力与设定压力一致，这里的设定压力可以由中央处理器根据机车车速来设定。

本发明所述液力传动箱牵引控制系统应用于轨道交通，尤其适用于高速轨道作业车和内燃动车组；液力传动箱的控制过程完全自动化，能够实现自我故障诊断，减轻了司机劳动强度，提高了液力传动箱的可靠性和使用寿命。由于采用了上述技术方案，本发明提供的液力传动箱牵引控制系统，与现有技术相比，具有以下优点：

1、便于实现液力传动箱的自我保护功能：通过液力传动箱的模拟量如转速参数、位移参数、压力参数、温度参数等的采集，便于当出现过载、超速、超温等情况时通过自行自动降档或者回空挡等方式进行自我保护，以保证液力传动箱的正常工作情况，延长使用寿命；

2、能够实现自我故障诊断和故障历史存储：通过故障诊断子系统利用采集的模拟量和获知的其它部件的工作状态，能够判断是否有故障产生，并判断出故障产生的部件和位置，方便检修和维护，提高了保养维修的效率；进一步地，可以对故障信息进行掉电保持存储；

3、具有简单便捷的通讯方式：通讯子系统所包括的CAN总线通讯控制器可以基于SAE J1939协议与整车控制器进行通讯，减少了模拟传输因干扰而导致传输错误的情况，减少了现场走线的数量，更加通用，CAN总线通讯控制器与远程输入输出模块基于CANOpen协议进行通讯，方便系统实现远程输入输出模块的拓展；

4、具备液力传动箱的自动换挡和自动换向功能：换挡和换向过程依靠自动完成，无需人工干预，控制过程自动化，降低了司机的劳动强度，减少了因人为失误所造成的换挡或换向冲击，

5、可以实现液力传动箱的实时状态监测：通过RS232通讯控制器将液力传动箱的实时状态信息发送到实时状态监测子系统，完成了液力传动箱的实时监控，便于保存状态曲线，方便调试。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种液力传动箱牵引控制系统，其特征在于所述牵引控制系统包括：

模拟量采集子系统；所述模拟量采集子系统用于采集所述液力传动箱的模拟量；

电磁阀监控子系统；所述电磁阀监控子系统用于检测液力传动箱所包括的各电磁阀的工作状态；

与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统相连接的故障诊断子系统；所述故障诊断子系统用于根据所述模拟量采集子系统采集的液力传动箱各模拟量和所述电磁阀监控子系统检测的液力传动箱包括的各电磁阀的工作状态，来确定液力传动箱的当前工作状态、是否存在故障、以及产生故障的具体部件；

以及与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和整车控制器相连接的通讯子系统；所述通讯子系统用于将所述液力传动箱的实时状态信息传输给所述整车控制器，以及接收所述整车控制器传输过来的司机端输出的液力传动箱命令信息；所述液力传动箱的实时状态信息包括液力传动箱各模拟量和液力传动箱包括的各电磁阀的工作状态信息；

所述牵引控制系统还包括与所述故障诊断子系统相连接的故障存储子系统；所述故障存储子系统用于根据产生故障的具体部件获知故障名称，并将所述故障名称同发生故障时的液力传动箱工作状态进行对应存储；所述故障存储子系统具有掉电保持功能；

所述通讯子系统包括与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和整车控制器相连接的CAN总线通讯控制器；所述CAN总线通讯控制器将所述液力传动箱的实时状态信息传输给所述整车控制器；所述整车控制器将司机端输出的液力传动箱命令信息传输给所述CAN总线通讯控制器；

所述通讯子系统还包括与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和故障存储子系统相连接的RS232通讯控制器；所述CAN总线通讯控制器、RS232通讯控制器均与远程输入输出模块相连接；

所述牵引控制系统还包括与所述RS232通讯控制器相连接的实时状态监测子系统；所述实时状态监测子系统包括监控计算机和监控显示器；所述监控计算机通过所述RS232通讯控制器输出的数据获知所述液力传动箱的实时状态信息、液力传动箱的故障信息、以及远程输入输出模块的工作状态，并对RS232通讯控制器输出的数据进行定期存储；

所述CAN总线通讯控制器与整车控制器之间基于SAE J1939协议进行通讯；所述CAN总线通讯控制器与远程扩展输入输出模块之间基于CANopen协议进行通讯。

2.根据权利要求1所述的液力传动箱牵引控制系统，其特征在于所述牵引控制系统还包括与所述模拟量采集子系统、电磁阀监控子系统和通讯子系统相连接的中央处理器；所述中央处理器用于对液力传动箱所包括的各电磁阀的工作状态进行控制和调整。

3.根据权利要求2所述的液力传动箱牵引控制系统，其特征在于所述模拟量包括转速参数、位移参数、压力参数和温度参数中的至少一种；

当所述模拟量包括转速参数时，所述模拟量采集子系统包括：

转速采集模块；所述转速采集模块包括输入转速传感器、输出转速传感器和/或中间转速传感器；

与所述转速采集模块相连接的转速信号处理模块；所述转速信号处理模块用于将转速采集模块采集的转速信号经过放大处理后转换为方波形式并输出给所述中央处理器；所述中央处理器用于对一定时间内的方波信号进行计数得出所述转速采集模块输出的频率，并结合测速齿盘的齿数，获知所述转速采集模块所测位置的转速参数；

当所述模拟量包括位移参数时，所述模拟量采集子系统包括：

位移采集模块；所述位移采集模块包括A向位移传感器和/或B向位移传感器；

与所述位移采集模块相连接的位移信号处理模块；所述位移信号处理模块用于对所述位移采集模块输出的位移信号经过分压处理后进行AD转换并输出给所述中央处理器；所述中央处理器根据位移信号处理模块输出信号确定所述液力传动箱的当前工作方向；

当所述模拟量包括压力参数时，所述模拟量采集子系统包括：

压力采集模块；所述压力采集模块包括至少一压力传感器；

与所述压力采集模块相连接的压力信号处理模块；所述压力信号处理模块用于对压力采集模块输出的压力信号进行电流电压转换和AD转换后输出给所述中央处理器；所述中央处理器根据所述压力信号处理模块输出信号获知所述压力采集模块所测压力值；

当所述模拟量包括温度参数时，所述模拟量采集子系统包括：

温度采集模块；所述压力采集模块包括至少一温度传感器；

与所述温度采集模块相连接的温度信号处理模块；所述温度信号处理模块用于对温度采集模块输出的温度信号进行电流电压转换和AD转换后输出给所述中央处理器；所述中央处理器根据所述温度信号处理模块输出信号获知所述温度采集模块所测温度值。

4.根据权利要求2所述的液力传动箱牵引控制系统，其特征在于液力传动箱所包括的电磁阀包括开关型电磁阀和占空比型电磁阀；所述电磁阀监控子系统包括：串接在所述电磁阀供电电源回路中的可控开关和取样电阻、以及与所述取样电阻相连接的电流取样模块；根据所述电流取样模块的取样结果能够获知所述电磁阀的工作状态；所述中央处理器与所述可控开关相连接，并通过改变所述可控开关的开关频率来调节所述占空比型电磁阀的开度，以及通过控制所述可控开关的接通与断开来控制所述开关型电磁阀的开关。

5.根据权利要求4所述的液力传动箱牵引控制系统，其特征在于所述占空比型电磁阀为设置在液力传动箱出口的流量控制电磁阀；所述中央处理器根据液力传动箱出油口的实际压力与设定压力之间的比较结果来调整所述流量控制电磁阀的开度，以使液力传动箱出油口的实际压力与设定压力一致。

6.根据权利要求4所述的液力传动箱牵引控制系统，其特征在于所述开关型电磁阀包括多个用于进行液力传动箱各档位控制的电磁阀；所述中央处理器用于根据由通讯子系统传输过来的液力传动箱命令信息，结合模拟量采集子系统所采集的模拟量，通过对进行液力传动箱各档位控制的电磁阀的控制来实现液力传动箱的自动换挡过程。

7.根据权利要求4所述的液力传动箱牵引控制系统，其特征在于所述开关型电磁阀包括涡轮制动电磁阀、换向先导式电磁阀、A向换向电磁阀和B向换向电磁阀；所述中央处理器用于根据由通讯子系统传输过来的液力传动箱命令信息，结合模拟量采集子系统所采集的模拟量，通过对涡轮制动电磁阀、换向先导式电磁阀、A向换向电磁阀和B向换向电磁阀进行控制来实现液力传动箱的自动换向过程。