CN111114570A - 一种有轨电车司机室空调网络控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有轨电车司机室空调网络控制系统和控制方法，该有轨电车为包括两个司机室的双向驾驶列车；所述空调网络控制系统包括两套分别设置在两个司机室的中央控制单元VCU和人机交互模块HMI；两套中央控制单元VCU通过以太网进行双向通信，且该两套中央控制单元VCU通过CAN总线与设置在司机室和客室的每个空调系统HVAC进行双向通信；两套中央控制单元VCU通过以太网分别与所在司机室的人机交互模块HMI进行双向通信；两套中央控制单元VCU之间实现安全冗余。本发明的控制系统和控制方法可以避免影响司机的操作体验与舒适性，以及列车的动力性，经济性和安全性。

Description

一种有轨电车司机室空调网络控制系统和控制方法

技术领域

本发明涉及一种有轨电车司机室空调网络控制系统和控制方法，属于轨道交通车辆空调系统技术领域。

背景技术

有轨电车属于双向行驶自导向城市列车，驾驶员需要进行双向驾驶，换端操作较为频繁。因此，司机室空调系统网络控制系统是否合理，控制是否智能化，直接影响驾驶员的操作体验与舒适性，同时影响着列车的动力性，经济性和安全性。

如何设计出合理的司机室空调网络控制系统和智能化控制方法，以避免影响形象驾驶员的操作体验与舒适性，以及列车的动力性，经济性和安全性，是目前领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种有轨电车司机室空调网络控制系统和控制方法，以避免影响司机的操作体验与舒适性，以及列车的动力性，经济性和安全性。

本发明提供的一种有轨电车司机室空调网络控制系统，该有轨电车为包括两个司机室的双向驾驶列车；所述空调网络控制系统包括两套分别设置在两个司机室的中央控制单元VCU和人机交互模块HMI；两套中央控制单元VCU通过以太网进行双向通信，且该两套中央控制单元VCU通过CAN总线与设置在司机室和客室的每个空调系统HVAC进行双向通信；两套中央控制单元VCU通过以太网分别与所在司机室的人机交互模块HMI进行双向通信；两套中央控制单元VCU之间实现安全冗余。

进一步地，两套所述中央控制单元VCU均设置有以太网接口、CAN总线接口、RS232串口、RS422串口、RS485串口、USB接口、SD卡插口、电源接口、专用的C总线和L总线接口，并通过网络地址同人机交互模块HMI和空调系统HVAC进行双向通信，实时接收人机交互模块HMI输入的空调控制指令，并根据空调系统HVAC反馈的当前空调状态，向空调系统HVAC发出相应控制指令。

进一步地，两套分别设置在两个司机室的中央控制单元VCU和人机交互模块HMI进行互锁。

进一步地，所述人机交互模块HMI上设置有包括空调系统控制按钮和空调系统当前状态的显示界面。

进一步地，所述空调系统控制按钮包括激活未激活司机室空调系统按钮，以及手动按钮；其中，激活未激活司机室空调系统按钮用于向VCU输入控制指令，开启未激活司机室空调系统；手动按钮，包括控制对应空调系统的关闭，自动，手动和通风按钮，以控制对应的空调系统的状态为关闭、开启、自动或通风模式。

进一步地，所述空调系统当前状态包括制冷、制热、通风和温度状态。

进一步地，所述中央控制单元VCU采用CAP1131软件实现编程。

本发明还提供一种有轨电车司机室空调网络控制方法，采用上述的有轨电车司机室空调网络控制系统执行如下步骤：

步骤1：VCU判断两个司机室是否激活，若其中一个司机室激活，则激活该司机室的人机交互模块HMI，使该人机交互模块HMI上的按钮可操作并且显示该激活司机室的空调系统当前状态；若激活司机室空调系统的高低压正常，则执行步骤2；

步骤2：VCU判断激活司机室中的人机交互模块HMI上的激活未激活司机室空调系统按钮的状态，若该按钮按下，则执行步骤4；若该按钮未按下，则执行步骤3；

步骤3：若未激活司机室的空调系统处于开启状态，判断激活司机室的人机交互模块HMI上的未激活司机室空调系统手动按钮的状态，若该手动按钮按下，VCU向未激活司机室的空调系统发出关闭指令，否则执行步骤4；

步骤4：判断储能系统电压是否不低于预设值，若不低于预设值，则使该未激活司机室的空调系统的模式同激活司机室的空调系统的模式指令保持一致，否则，VCU向未激活司机室的空调系统发出关闭指令。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，司机可通过激活司机室的HMI上的激活未激活司机室空调系统按钮控制未激活司机室空调系统。在换端后未激活司机室空调系统未关闭，VCU判断换端完成实现自动关闭未激活司机室空调系统，若未激活司机室空调系统开启，储能系统电压过低时，防止储能系统压降过快，自动关闭未激活司机室空调系统，从而避免影响司机的操作体验与舒适性，以及列车的动力性，经济性和安全性。

2、本发明的两套中央控制单元VCU之间实现安全冗余，在一个中央控制单元VCU出现故障时，另一个中央控制单元VCU作为冗余VCU将实现对整车的控制和管理，提高系统的稳定性。

3、本发明的两套分别设置在两个司机室的中央控制单元VCU和人机交互模块HMI进行互锁，当激活司机室的人机交互模块HMI可进行手动控制空调时，未激活司机室的人机交互模块HMI上的空调控制界面则无法操作，防止误操作。

4、本发明在司机室的HMI上设置有包括空调系统控制按钮和空调系统当前状态的显示界面，易于司机判断空调系统当前状态和控制。

5、本发明的两套中央控制单元VCU通过以太网进行双向通信，以及两套中央控制单元VCU通过以太网分别与所在司机室的人机交互模块HMI进行双向通信，充分利用以太网的传输距离较远，数据传输量大的特点，确保HMI指令的及时性，VCU之间的数据实时共享；同时VCU与HAVC之间使用CAN总线进行通讯，即能满足数据传输需求，提供容错率，又能节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的有轨电车司机室空调网络控制系统的原理图。

图2为本发明的有轨电车司机室空调网络控制方法的流程框图。

图3-4为本发明实现有轨电车司机室空调网络控制的功能块图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是以5编组100％低地板有轨电车为例，车长为32米，包括司机室10和司机室50，以及客室20、客室30和客室40。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的一种有轨电车司机室空调网络控制系统，该有轨电车为包括两个司机室的双向驾驶列车；所述空调网络控制系统包括两套分别设置在两个司机室的中央控制单元VCU和人机交互模块HMI；两套中央控制单元VCU通过以太网进行双向通信，且该两套中央控制单元VCU通过CAN总线与设置在司机室和客室的每个空调系统HVAC进行双向通信；两套中央控制单元VCU通过以太网分别与所在司机室的人机交互模块HMI进行双向通信；两套中央控制单元VCU之间实现安全冗余。

也就是说，在司机室10和司机室50，客室20和40安装有空调系统。司机室10和司机室50分别配置中央控制单元VCU和人机交互模块HMI，以及交换机，其中交换机用于提供以太网接口使得两套中央控制单元VCU通过以太网进行双向通信，以及两套中央控制单元VCU通过以太网分别与所在司机室的人机交互模块HMI进行双向通信，从而实现人机交互模块HMI通过以太网与VCU进行数据交换，VCU通过CAN总线与HVAC进行数据交换，两VCU间使用以太网跨过5节车厢进行数据共享，充分利用以太网的传输距离较远，数据传输量大的特点，确保HMI指令的及时性，VCU之间的数据实时共享。

进一步地，两套所述中央控制单元VCU均设置有以太网接口、CAN总线接口、RS232串口、RS422串口、RS485串口、USB接口、SD卡插口、电源接口、专用的C总线和L总线接口，并通过网络地址同人机交互模块HMI和空调系统HVAC进行双向通信，实时接收人机交互模块HMI输入的空调控制指令，并根据空调系统HVAC反馈的当前空调状态，向空调系统HVAC发出相应控制指令。

其中，两套中央控制单元VCU之间实现安全冗余是指，在一个中央控制单元VCU出现故障时，另一个中央控制单元VCU作为冗余VCU将实现对整车的控制和管理。

进一步地，两套分别设置在两个司机室的中央控制单元VCU和人机交互模块HMI进行互锁，当激活司机室的人机交互模块HMI可进行手动控制空调时，未激活司机室的人机交互模块HMI上的空调控制界面则无法操作，防止误操作。

进一步地，所述人机交互模块HMI上设置有包括空调系统控制按钮和空调系统当前状态的显示界面，易于司机判断空调系统当前状态和控制。其中，

所述空调系统控制按钮包括激活未激活司机室空调系统按钮，以及手动按钮；其中，激活未激活司机室空调系统按钮用于向VCU输入控制指令，开启未激活司机室空调系统；手动按钮，包括控制对应空调系统的关闭，自动，手动和通风按钮，以控制对应的空调系统的状态为关闭、开启、自动或通风模式。

所述空调系统当前状态包括制冷、制热、通风和温度状态。

如图2所示，基于上述的有轨电车司机室空调网络控制系统，本实施例还提供一种有轨电车司机室空调网络控制方法，包括如下步骤：

步骤1：VCU判断两个司机室是否激活，若其中一个司机室激活，则激活该司机室的人机交互模块HMI，使该人机交互模块HMI上的按钮可操作并且显示该激活司机室的空调系统当前状态；若激活司机室空调系统的高低压正常，则执行步骤2；其中，空调系统的高低压状态由空调系统向VCU实时反馈，并由VCU判断空调系统的高低压是否正常上电。

步骤2：VCU判断激活司机室中的人机交互模块HMI上的激活未激活司机室空调系统按钮的状态，若该按钮按下，则执行步骤4；若该按钮未按下，则执行步骤3；通过激活未激活司机室空调系统按钮控制未激活司机室的空调系统，可以在司机即将换端前进行操作，提前将未激活司机室调节到舒适温度，提高司机操作体验和舒适性。

步骤3：若未激活司机室的空调系统处于开启状态，判断激活司机室的人机交互模块HMI上的未激活司机室空调系统手动按钮的状态，若该手动按钮按下，VCU向未激活司机室的空调系统发出关闭指令，否则执行步骤4；通过该步骤，在换端后，若原未激活司机室空调系统未关闭，当司机开启激活司机室空调系统时，VCU自动判断司机已经完成换端操作，且短时间内不会进入未激活司机室，即控制未激活司机室空调系统自动关闭，实现空调的智能化控制，达到节能效果。

步骤4：判断储能系统电压是否不低于预设值，若不低于预设值，则使该未激活司机室的空调系统的模式同激活司机室的空调系统的模式指令保持一致，否则，VCU向未激活司机室的空调系统发出关闭指令。通过该步骤，在储能系统电压过低时，相关信息被VCU获取和评估，自动关闭未激活司机室空调系统，可防止储能系统压降过快，影响整车其它系统运行，可提高整车动力性和安全性。

如图3-4所示为一种实现上述有轨电车司机室空调控制系统的功能块图：

本实例采用CAP1131软件实现编程，所述CAP1131编程软件的编程语言包括：功能块图，结构化文本语言，C语言，梯形图，指令语句表，顺序功能图。本实例中主要使用功能块图实现编程，通过VCU作为硬件平台，可以准确的实现司机室空调的控制方法的转化。

如图3所示，司机室10和司机室50使用同一子模块DB_OPER_MODES_CAB。VCU获取司机室10和司机室50的输入信息，输出司机室10的运行模式GdutD.Cab1.iOperMode和司机室50的运行模式GdutD.Cab5.iOperMode。

如图4所示，所述子模块DB_OPER_MODES_CAB的部分功能块，其中：

功能块1实现手动关闭空调系统的控制功能；

功能块2实现储能系统电压低于预设值时，自动关闭未激活司机室空调系统的功能；

功能块3实现换端后，自动关闭未激活司机室的空调系统的功能；

功能块4实现激活未激活司机室空调系统按钮按下，未激活空调状态同激活端空调模式指令保持一致功能。

功能块图中的功能块及其引脚定义如表1和表2所示。

表1：引脚定义

表2：功能块

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种有轨电车司机室空调网络控制系统，该有轨电车为包括两个司机室的双向驾驶列车；其特征在于，所述空调网络控制系统包括两套分别设置在两个司机室的中央控制单元VCU和人机交互模块HMI；两套中央控制单元VCU通过以太网进行双向通信，且该两套中央控制单元VCU通过CAN总线与设置在司机室和客室的每个空调系统HVAC进行双向通信；两套中央控制单元VCU通过以太网分别与所在司机室的人机交互模块HMI进行双向通信；两套中央控制单元VCU之间实现安全冗余。

2.根据权利要求1所述的有轨电车司机室空调网络控制系统，其特征在于，两套所述中央控制单元VCU均设置有以太网接口、CAN总线接口、RS232串口、RS422串口、RS485串口、USB接口、SD卡插口、电源接口、专用的C总线和L总线接口，并通过网络地址同人机交互模块HMI和空调系统HVAC进行双向通信，实时接收人机交互模块HMI输入的空调控制指令，并根据空调系统HVAC反馈的当前空调状态，向空调系统HVAC发出相应控制指令。

3.根据权利要求1所述的有轨电车司机室空调网络控制系统，其特征在于，两套分别设置在两个司机室的中央控制单元VCU和人机交互模块HMI进行互锁。

4.根据权利要求1所述的有轨电车司机室空调网络控制系统，其特征在于，所述人机交互模块HMI上设置有包括空调系统控制按钮和空调系统当前状态的显示界面。

5.根据权利要求4所述的有轨电车司机室空调网络控制系统，其特征在于，所述空调系统控制按钮包括激活未激活司机室空调系统按钮，以及手动按钮；其中，激活未激活司机室空调系统按钮用于向VCU输入控制指令，开启未激活司机室空调系统；手动按钮，包括控制对应空调系统的关闭，自动，手动和通风按钮，以控制对应的空调系统的状态为关闭、开启、自动或通风模式。

6.根据权利要求4所述的有轨电车司机室空调网络控制系统，其特征在于，所述空调系统当前状态包括制冷、制热、通风和温度状态。

7.根据权利要求1-6任一项所述的有轨电车司机室空调网络控制系统，其特征在于，所述中央控制单元VCU采用CAP1131软件实现编程。

8.一种有轨电车司机室空调网络控制方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的有轨电车司机室空调网络控制系统执行如下步骤：

步骤1：VCU判断两个司机室是否激活，若其中一个司机室激活，则激活该司机室的人机交互模块HMI，使该人机交互模块HMI上的按钮可操作并且显示该激活司机室的空调系统当前状态；若激活司机室空调系统的高低压正常，则执行步骤2；

步骤2：VCU判断激活司机室中的人机交互模块HMI上的激活未激活司机室空调系统按钮的状态，若该按钮按下，则执行步骤4；若该按钮未按下，则执行步骤3；

步骤3：若未激活司机室的空调系统处于开启状态，判断激活司机室的人机交互模块HMI上的未激活司机室空调系统手动按钮的状态，若该手动按钮按下，VCU向未激活司机室的空调系统发出关闭指令，否则执行步骤4；

步骤4：判断储能系统电压是否不低于预设值，若不低于预设值，则使该未激活司机室的空调系统的模式同激活司机室的空调系统的模式指令保持一致，否则，VCU向未激活司机室的空调系统发出关闭指令。

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