CN111986532A - 一种轨道车辆的牵引控制模拟系统和牵引控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道车辆牵引控制模拟系统和牵引控制方法，本发明中的牵引控制模拟系统符合轨道车辆中，主控车辆的牵引控制装置和执行车辆的牵引执行设备的布局方式，以及，主控车辆的牵引控制装置通过列车线控制执行车辆的牵引执行设备动作的方式，进而本发明中的牵引控制模拟系统与实际的轨道车辆的牵引控制系统的差异性较小，仿真程度较高，则在进行调试和培训时，能够使用本发明中的牵引控制模拟系统代替真实的轨道车辆的牵引控制系统。由于本发明中的牵引控制模拟系统独立存在，进而操作安全性较高，且不影响实际轨道车辆的运行稳定性和车辆安全性。另外，本发明中的牵引控制模拟系统能够用来多次培训，进而可以节省成本。

Description

一种轨道车辆的牵引控制模拟系统和牵引控制方法

本申请要求于2019年11月08日提交中国专利局、申请号为 201911086643.1、发明名称为“一种城铁客车牵引控制智能调试培训系统及方法”的国内申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及仿真领域，更具体的说，涉及一种轨道车辆的牵引控制模拟系统和牵引控制方法。

背景技术

随着中国城市轨道交通的快速发展，轨道车辆，如地铁、轻轨车辆的装备制造水平、技术含量已经达到了世界领先水平。轨道车辆的牵引控制系统能够控制整车的运行和制动，对整车的安全性影响较大，因此对牵引控制系统的调试以及操作过程的培训是必要的，通过调试可以确定牵引控制系统的各项功能是否能够正常实现。通过操作过程培训，可以使员工快速学会牵引控制系统的工作过程以及操作流程。

在对牵引控制系统进行调试和操作过程培训时，一般使用真实的轨道车辆上的牵引控制系统，但是上述这种直接对真实的轨道车辆上的牵引控制系统进行调试和操作过程培训的方式，若操作失误，对牵引控制系统的安全性造成影响，甚至是影响整个轨道车辆的运行稳定性和车辆安全性。另外，直接使用真实的轨道车辆上的牵引控制系统，成本也较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种轨道车辆的牵引控制模拟系统和牵引控制方法，以解决现有技术中使用真实的轨道车辆上的牵引控制系统进行调试和培训，影响车辆安全性及稳定性，且成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种轨道车辆的牵引控制模拟系统，包括：

控制线集合、两个主控装置和至少一个执行装置；所述主控装置以及所述执行装置均与所述控制线集合连接；

所述主控装置用于实现轨道车辆上的牵引控制装置的牵引控制以及牵引监控功能；

所述控制线集合中的控制线用于实现所述轨道车辆上的列车线的数据传输功能；

所述执行装置用于实现所述轨道车辆上的牵引执行设备的操作执行功能；

所述主控装置通过所述控制线集合中的控制线传输车辆控制指令至所述执行装置，以控制所述执行装置执行与所述车辆控制指令对应的操作。

可选地，所述主控装置包括：显示模拟单元、处理器模拟单元、司控器牵引力控制模拟电路、运行方向及牵引制动控制模拟电路、高速断路器控制模拟电路、牵引安全环路模拟电路、ATP零速延时控制模拟电路以及牵引变流器控制模拟电路；

所述显示模拟单元、所述司控器牵引力控制模拟电路、所述运行方向及牵引制动控制模拟电路以及所述牵引变流器控制模拟电路均与所述处理器模拟单元连接；所述ATP零速延时控制模拟电路与所述司控器牵引力指令输出电路连接；所述牵引安全环路模拟电路、所述高速断路器控制模拟电路、所述运行方向及牵引制动控制模拟电路、所述司控器牵引力控制模拟电路均与所述控制线集合连接；所述牵引变流器控制模拟电路、所述处理器模拟单元与所述执行装置连接；

所述显示模拟单元用于显示所述处理器模拟单元发送的待显示数据；

所述司控器牵引力控制模拟电路用于实现司控器牵引力指令的生成和输出；

所述运行方向及牵引制动控制模拟电路用于实现运行方向控制指令以及牵引制动指令的生成和输出；

所述高速断路器控制模拟电路用于实现高速断路器控制指令的生成和输出；

所述牵引安全环路模拟电路用于实现牵引安全环路控制指令的生成和输出；

所述ATP零速延时控制模拟电路用于牵引安全环路的建立；

所述牵引变流器控制模拟电路用于实现牵引变流器控制指令的生成和输出；

所述处理器模拟单元用于接收所述司控器牵引力控制模拟电路、所述运行方向及牵引制动控制模拟电路以及所述牵引变流器控制模拟电路输出的指令并输出至所述显示模拟单元显示。

可选地，所述牵引安全环路模拟电路中，处于控制状态的司机室激活继电器常开触点、门选开关常闭触点、ATP切除继电器常开触点、左侧门关好继电器常开触点、右侧门关好继电器常开触点、制动缓解继电器常开触点、紧急制动缓解继电器常开触点以及停放制动缓解继电器常开触点依次串联、且与所述控制线集合中的牵引安全控制线连接，所述牵引安全控制线与处于非控制状态的司机室激活继电器常闭触点连接，以形成闭合的牵引安全监控环路；门关好旁路开关常开触点与所述左侧门关好继电器常开触点、所述右侧门关好继电器常开触点串联的电路并联；ATP零速继电器常开触点与所述制动缓解继电器常开触点及所述紧急制动缓解继电器常开触点串联的电路并联。

可选地，所述执行装置的数量为三个；每一所述执行装置包括：

高速断路器模拟单元、牵引变流器模拟单元以及牵引电机执行模拟单元；

所述高速断路器模拟单元、所述处理器模拟单元分别与所述牵引变流器模拟单元连接；所述牵引变流器控制模拟电路分别与所述牵引变流器模拟单元、所述牵引电机执行模拟单元连接；所述高速断路器模拟单元以及所述牵引变流器模拟单元分别与所述控制线集合连接；所述高速断路器模拟单元从所述高速断路器模拟单元连接的受电弓获取电能。

可选地，所述牵引变流器模拟单元包括：

牵引变流器单元内部电路以及牵引变流器单元外部接口电路；

所述牵引变流器单元内部电路包括：

逻辑控制器、变频器、向前指令输入继电器、向后指令输入继电器、制动指令输入继电器、牵引指令输入继电器、牵引安全指令输入继电器、复位指令输入继电器、备用模式指令输入继电器、接触网位指令输入继电器、第一工作电源输入继电器、第二工作电源输入继电器、高速断路器分指令输入继电器、制动状态环路指令输入继电器、高速断路器状态的反馈指令输入继电器、用于输出KIC高压输出指令的输出继电器、用于输出高速断路器允许闭合指令的输出继电器、用于输出高速断路器闭合指令的输出继电器、用于输出高速断路器保持接通指令的输出继电器、用于输出制动状态指令的输出继电器、用于输出备用制动状态指令的输出继电器、用于输出牵引状态指令的输出继电器、牵引主电路供电接触器；

其中，所述逻辑控制器由CPU模块和I/O模块构成，所述I/O模块与所述变频器连接；所述CPU模块生成变频器控制信号，所述I/O模块将变频器控制信号传输给所述变频器，所述向前指令输入继电器、所述向后指令输入继电器、所述制动指令输入继电器、所述牵引指令输入继电器、所述牵引安全指令输入继电器、所述复位指令输入继电器、所述备用模式指令输入继电器、所述接触网位指令输入继电器、所述第一工作电源输入继电器、所述第二工作电源输入继电器、所述高速断路器分指令输入继电器、所述制动状态环路指令输入继电器、所述高速断路器状态的反馈指令输入继电器均与所述逻辑控制器的输入端口连接，所述用于输出KIC高压输出指令的输出继电器、所述用于输出高速断路器允许闭合指令的输出继电器、所述用于输出高速断路器闭合指令的输出继电器、所述用于输出高速断路器保持接通指令的输出继电器、所述用于输出制动状态指令的输出继电器、所述用于输出备用制动状态指令的输出继电器、所述用于输出牵引状态指令的输出继电器、所述牵引主电路供电接触器与所述逻辑控制器的输出端口连接。

可选地，所述高速断路模拟器单元包括：

闭合高断信号输入继电器、KIC高压信号输入继电器、闭合允许信号输入继电器、保持信号输入继电器、高断闭合接触器、高断闭合使能继电器、保护延时继电器；

其中，所述闭合高断信号输入继电器与闭合高断外部接口连接，用于接收闭合高断的信号；所述KIC高压信号输入继电器与KIC高压外部接口连接，用于接收KIC高压有效信号；所述闭合允许信号输入继电器与闭合允许外部接口连接，用于接收高断闭合允许信号；所述保持信号输入继电器与保持信号外部接口连接，用于接收高断保持信号；所述高断闭合使能继电器与所述闭合允许信号输入继电器的常开触点连接，所述闭合允许信号输入继电器的常开触点与所述闭合高断信号输入继电器的常开触点连接，以通过两触点串联方式控制所述高断闭合使能继电器动作；所述保护延时继电器与所述KIC 高压信号输入继电器的常闭触点连接，所述KIC高压信号输入继电器的常闭触点与所述高断闭合接触器的常开触点连接，以通过两触点串联方式控制所述保护延时继电器动作；所述高断闭合接触器与所述保护延时继电器的常闭触点连接，所述保护延时继电器的常闭触点与所述闭合允许信号输入继电器的常开触点连接，所述信号输入继电器的常开触点与所述高断闭合使能继电器的常开触点并联、且与所述闭合允许信号输入继电器的常开触点连接，通过四组触点串并联方式控制所述高断闭合接触器动作。

可选地，所述列车线包括：

牵引安全控制线、牵引力控制线、牵引及制动控制线、运行方向及高速断路器控制线；

所述牵引安全控制线与所述牵引安全环路模拟电路连接；所述牵引力控制线与所述司控器牵引力控制模拟电路连接；所述牵引及制动控制线与所述运行方向及牵引制动控制模拟电路连接；所述运行方向及高速断路器控制线与所述运行方向及牵引制动控制模拟电路以及所述高速断路器控制模拟电路分别连接。

一种牵引控制方法，应用于上述的牵引控制模拟系统中的所述两个主控装置中处于控制状态中的主控装置；所述牵引控制方法包括：

按照时间先后顺序，依次接收用户输入的多个控制指令，并将接收到的每一所述控制指令通过所述控制线集合中对应的控制线输出至每一所述执行装置，以使每一所述执行装置依次检测每一所述控制指令是否是有效控制指令，若是，则执行与有效控制指令对应的操作。

可选地，按照时间先后顺序，依次接收用户输入的多个控制指令，并将接收到的每一所述控制指令通过所述控制线集合中对应的控制线输出至每一所述执行装置，包括：

接收用户输入的当前控制指令；

将所述当前控制指令通过所述当前控制指令对应的控制线输出至每一所述执行装置；

在所述当前控制指令所控制的目标执行装置成功执行所述第一控制指令的情况下，接收所述用户输入的下一控制指令；

将所述下一控制指令更新为所述当前控制指令，返回执行将所述当前控制指令通过所述当前控制指令对应的控制线输出值每一所述执行装置的步骤，并顺序执行，直至接收到用户输入的所有控制指令。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种轨道车辆的牵引控制模拟系统和牵引控制方法，本发明中的牵引控制模拟系统包括控制线集合、两个主控装置和至少一个执行装置，符合轨道车辆中，主控车辆的牵引控制装置和执行车辆的牵引执行设备的布局方式，并且，本发明中，所述主控装置通过所述控制线集合中的控制线传输车辆控制指令至所述执行装置，以控制所述执行装置执行与所述车辆控制指令对应的操作，符合轨道车辆中，主控车辆的牵引控制装置通过列车线控制执行车辆的牵引执行设备动作的方式，进而本发明中的牵引控制模拟系统与实际的轨道车辆的牵引控制系统的差异性较小，即本发明中的牵引控制模拟系统的仿真程度较高，进而在进行调试和培训时，能够使用本发明中的牵引控制模拟系统代替真实的轨道车辆的牵引控制系统。由于本发明中的牵引控制模拟系统独立存在，进而操作安全性较高，且不影响实际轨道车辆的运行稳定性和车辆安全性。另外，不使用真实的轨道车辆的牵引控制系统进行培训且本发明中的牵引控制模拟系统能够用来多次培训，进而可以节省成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种牵引控制模拟系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种牵引控制模拟系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种牵引安全环路模拟电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种牵引变流器单元内部电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种主控装置的司控器的结构示意图；

图6a为本发明实施例提供的一种司控器牵引力控制模拟电路的结构示意图；

图6b为本发明实施例提供的一种牵引力控制线的结构示意图；

图6c为本发明实施例提供的一种牵引安全控制线的结构示意图；

图7a为本发明实施例提供的一种运行方向及牵引制动控制模拟电路的结构示意图；

图7b为本发明实施例提供的一种运行方向及高速断路器控制线的结构示意图；

图7c为本发明实施例提供的一种牵引及制动控制线的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种高速断路器控制电路的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种ATP零速延时控制模拟电路的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种牵引变流器单元外部接口电路的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种高速断路器模拟单元的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种牵引变流器控制模拟电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。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。

在对牵引控制系统进行调试和操作过程培训时，一般使用真实的轨道车辆上的牵引控制系统，但是上述这种直接对真实的轨道车辆上的牵引控制系统进行调试和操作过程培训的方式，若操作失误，对牵引控制系统的安全性造成影响，甚至是影响整个轨道车辆的运行稳定性和车辆安全性。另外，直接使用真实的轨道车辆上的牵引控制系统，成本也较高。

发明人经过研究发现，若是可以制造出真实的轨道车辆上的牵引控制系统对应的牵引控制模拟系统，则可以使用牵引控制模拟系统进行调试和操作过程培训，进而发明人研究真实的轨道车辆上的牵引控制系统，研发了对应的牵引控制模拟系统。具体的，参照图1，一种轨道车辆的牵引控制模拟系统可以包括：

控制线集合301、两个主控装置(见图1中的101和102)和至少一个执行装置(见图1中的201-20n)；所述主控装置以及所述执行装置均与所述控制线集合(见图1中的301)连接；

所述主控装置用于实现轨道车辆上的牵引控制装置的牵引控制以及牵引监控功能；

所述控制线集合中的控制线用于实现所述轨道车辆上的列车线的数据传输功能；

所述执行装置用于实现所述轨道车辆上的牵引执行设备的操作执行功能；

所述主控装置通过所述控制线集合中的控制线传输车辆控制指令至所述执行装置，以控制所述执行装置执行与所述车辆控制指令对应的操作。

在实际应用中，主控装置模拟的是轨道车辆中的驾驶室中的牵引控制装置，两个主控装置中，在同一时刻仅有一个主控装置处于控制状态，如在轨道车辆从南向北行驶时，是第一个主控装置处于控制状态，在轨道车辆从北向南行驶时，是第二个主控装置处于控制状态。执行装置的数量可以依据实际轨道车辆上的执行车厢，即中间车厢的数量进行配置。两个主控装置与执行装置连接后，通过主控装置上的控制电路及司机控制器，对执行装置上的高速断路器模拟单元以及牵引变流器模拟单元进行控制，实现牵引电机的调速运行及牵引安全连锁保护功能。

本发明的另一实现方式中，参照图2，给出了主控装置、执行装置以及控制线集合的具体结构，本实施例中以执行装置的数量为3个为例(即执行装置201-203)进行举例说明。

所述主控装置包括：显示模拟单元、处理器模拟单元、司控器牵引力控制模拟电路、运行方向及牵引制动控制模拟电路、高速断路器控制模拟电路、牵引安全环路模拟电路、ATP零速延时控制模拟电路以及牵引变流器控制模拟电路。

所述显示模拟单元、所述司控器牵引力控制模拟电路、所述运行方向及牵引制动控制模拟电路以及所述牵引变流器控制模拟电路均与所述处理器模拟单元连接；所述ATP零速延时控制模拟电路与所述司控器牵引力指令输出电路连接；所述牵引安全环路模拟电路、所述高速断路器控制模拟电路、所述运行方向及牵引制动控制模拟电路、所述司控器牵引力控制模拟电路均与所述控制线集合连接；所述牵引变流器控制模拟电路、所述处理器模拟单元与所述执行装置连接。

具体的，显示模拟单元与处理器模拟单元通过网线连接，司控器牵引力控制模拟电路与处理器模拟单元通过导线连接，运行方向及牵引制动控制模拟电路与处理器模拟单元通过导线连接，牵引变流器控制模拟电路与处理器模拟单元通过导线连接。

所述显示模拟单元模拟的是实际轨道车辆上的触摸显示器，用于显示所述处理器模拟单元发送的待显示数据，以实现人机交互，待显示数据一般是处理器模拟单元接收的各种指令，如下述的司控器牵引力指令、运行方向控制指令、牵引制动指令、高速断路器控制指令、牵引安全环路控制指令、牵引变流器控制指令等。

所述司控器牵引力控制模拟电路模拟的是实际轨道车辆上的司控器牵引力指令输出电路，用于实现司控器牵引力指令的生成和输出。

所述运行方向及牵引制动控制模拟电路模拟的是实际轨道车辆上的运行方向及牵引制动指令控制电路，用于实现运行方向控制指令以及牵引制动指令的生成和输出。

所述高速断路器控制模拟电路模拟的是实际轨道车辆上的高速断路器控制电路，用于实现高速断路器控制指令的生成和输出。

所述牵引安全环路模拟电路模拟的是实际轨道车辆上的牵引安全环路电路，用于实现牵引安全环路控制指令的生成和输出。

所述ATP零速延时控制模拟电路模拟的是实际轨道车辆上的ATP零速延时控制电路，用于牵引安全环路的建立。ATP零速延时控制模拟电路是一个断电延时时间继电器，当列车模拟速度低于5KM/H时得电，即认为列车是静止的。由于其常开触点与所有制动缓解继电器、紧急制动环路继电器的常开触点并联，即当车辆静止和开始运行5秒内由于ATP零速继电器断电延时，所以即使所有制动未缓解也可建立牵引安全环路。当在运行状态下出现制动工况或紧急制动工况时，由于零速继电器＝24-K07已经断开，所以断开牵引安全环路，牵引变流器将停止输出牵引力，其中，＝24-K07为零速继电器的标识号，申请文件中的其他标识号类同。

所述牵引变流器控制模拟电路模拟的是实际轨道车辆上的牵引变流器复位指令、备用模式指令、洗车模式指令控制电路，用于实现牵引变流器控制指令的生成和输出。牵引变流器控制模拟电路同牵引变流器复位指令、备用模式指令、洗车模式指令控制电路，是手动控制牵引变流器进入特殊模式的控制电路。当牵引变流器模拟单元出现报警或故障时，通过牵引变流器复位指令按钮，可以使牵引变流器单元复位重启；备用模式指令开关操作至备用模式位时，牵引变流器模拟单元进入备用模式，限制最高时速40公里，牵引变流器模拟单元只接收司控器手柄的50％和100％位置的牵引力指令；洗车模式指令开关操作至洗车位时，牵引变流器单元进入洗车模式，只要司控器手柄处于牵引扇区，牵引变流器模拟单元就以3km/h的时速控制牵引电机运行。

所述处理器模拟单元模拟的是实际轨道车辆上的中央处理单元，用于接收所述司控器牵引力控制模拟电路、所述运行方向及牵引制动控制模拟电路以及所述牵引变流器控制模拟电路输出的指令并输出至所述显示模拟单元显示。

参照图3，上述的所述牵引安全环路模拟电路包括：一个处于控制状态的司机室激活继电器(＝21-K08)常开触点，另一个处于非控制状态的司机室激活继电器(＝21-K08)常闭触点、门选开关(＝81-S02)常闭触点、ATP切除继电器(＝41-K11)常开触点及常闭触点、制动缓解继电器(＝26-K03)常开触点、紧急制动缓解继电器(＝26-K07)常开触点、停放制动缓解继电器(＝26-K09) 常开触点、ATP零速继电器(＝24-K07)常开触点、左侧门关好继电器(＝81-K01) 常开触点、右侧门关好继电器(＝81-K03)常开触点、门关好旁路开关(＝81-S03) 常开触点、牵引安全环路旁路开关(＝24-S04)以及两个主控单元的司机室激活继电器(＝21-K08)常闭触点；

其中，处于控制状态的司机室激活继电器常开触点、门选开关常闭触点、 ATP切除继电器常开触点、左侧门关好继电器常开触点、右侧门关好继电器常开触点、制动缓解继电器常开触点、紧急制动缓解继电器常开触点以及停放制动缓解继电器常开触点依次串联、且与所述控制线集合中的牵引安全控制线连接，所述牵引安全控制线与处于非控制状态的司机室激活继电器常闭触点连接，以形成闭合的牵引安全监控环路；门关好旁路开关常开触点与所述左侧门关好继电器常开触点、所述右侧门关好继电器常开触点串联的电路并联；ATP零速继电器常开触点与所述制动缓解继电器常开触点及所述紧急制动缓解继电器常开触点串联的电路并联。

当司机室激活继电器(＝21-K08)激活后，在两侧车门关好(＝81-K01、＝81-K03激活)或门关好旁路、所有制动机构处于制动状态但车辆处于静止状态，紧急制动环路建立，停放制动处于缓解状态(＝26-K09)处于激活状态。此时将牵引安全信号送至图6c中的安全环路列车线贯通线。经过图6c中的安全环路列车线贯通线，送至尾车。返回图3，由于尾车司机室激活继电器 (＝26-K09)处于未激活状态，故其常闭点触点闭合，将牵引安全信号送至尾车牵引安全环路列车线输出，使三个模拟牵引变流器使能，见图6c。之后返回头车。当无法通过环路建立牵引安全环路时，通过牵引安全环路旁路开关可以使牵引安全环路列车线输出得电。

牵引安全环路模拟电路的建立，是保证牵引系统可以正常工作的必要条件，牵引安全环路包括两个主控装置和执行单元三部分中的部分继电器的触点，环路串联了所有影响列车牵引安全的项点，牵引安全环路建立条件：在主控装置101或主控装置102的司机室已激活，激活司机室端的门选开关处于“0”位，ATP系统已切除，左侧门全部关好，右侧门全部关好，所有制动已缓解，紧急制动环路建立，所有停放制动已缓解，通过控制线集合到达尾车，经过未激活端的司机室激活继电器建立牵引安全环路，牵引安全环路对应的控制线得电，牵引变流器单元外部接口电路通过该控制线，接收牵引安全环路建立指令。

所述执行装置的数量为三个；每一所述执行装置包括：

高速断路器模拟单元、牵引变流器模拟单元以及牵引电机执行模拟单元；此外，还可以包括受电弓，受电弓用于为高速断路器模拟单元提供高压电。

所述高速断路器模拟单元、所述处理器模拟单元分别与所述牵引变流器模拟单元连接；所述牵引变流器控制模拟电路分别与所述牵引变流器模拟单元、所述牵引电机执行模拟单元连接；所述高速断路器模拟单元以及所述牵引变流器模拟单元分别与所述控制线集合连接；所述高速断路器模拟单元从所述高速断路器模拟单元连接的受电弓获取电能。

所述牵引变流器模拟单元包括：

牵引变流器单元内部电路以及牵引变流器单元外部接口电路；

参照图4，所述牵引变流器单元内部电路包括：

逻辑控制器、变频器、向前指令输入继电器-K23、向后指令输入继电器 -K24、制动指令输入继电器(-K25)、牵引指令输入继电器(-K26)、牵引安全指令输入继电器(-K27)、复位指令输入继电器(-K28)、备用模式指令输入继电器(-K29)、接触网位指令输入继电器(-K30)、第一工作电源输入继电器(-K31)、第二工作电源输入继电器(-K32)、高速断路器分指令输入继电器(-K22)、制动状态环路指令输入继电器(-K20及-K21)、高速断路器状态的反馈指令输入继电器(-K19)、用于输出KIC高压输出指令的输出继电器(-Q0.0)、用于输出高速断路器允许闭合指令的输出继电器 (-Q0.1)、用于输出高速断路器闭合指令的输出继电器(-Q0.2)、用于输出高速断路器保持接通指令的输出继电器(-Q0.3)、用于输出制动状态指令的输出继电器(-Q0.4)、用于输出备用制动状态指令的输出继电器(-Q0.5)、用于输出牵引状态指令的输出继电器(-Q0.6)、牵引主电路供电接触器 (-K00)；

其中，所述逻辑控制器由CPU模块和I/O模块构成，所述I/O模块与所述变频器连接；所述CPU模块生成变频器控制信号(正转、反转、停止、启动、电制动的控制信号)，所述I/O模块将变频器控制信号传输给所述变频器，所述向前指令输入继电器、所述向后指令输入继电器、所述制动指令输入继电器、所述牵引指令输入继电器、所述牵引安全指令输入继电器、所述复位指令输入继电器、所述备用模式指令输入继电器、所述接触网位指令输入继电器、所述第一工作电源输入继电器、所述第二工作电源输入继电器、所述高速断路器分指令输入继电器、所述制动状态环路指令输入继电器、所述高速断路器状态的反馈指令输入继电器均与所述逻辑控制器的输入端口连接，将外部输入的信号传输给逻辑控制器。所述用于输出KIC高压输出指令的输出继电器、所述用于输出高速断路器允许闭合指令的输出继电器、所述用于输出高速断路器闭合指令的输出继电器、所述用于输出高速断路器保持接通指令的输出继电器、所述用于输出制动状态指令的输出继电器、所述用于输出备用制动状态指令的输出继电器、所述用于输出牵引状态指令的输出继电器、所述牵引主电路供电接触器与所述逻辑控制器的输出端口连接，将逻辑控制器的输出信号传输给外部。

牵引变流器进行牵引力输出的条件如下：高压信号有效、高速断路器闭合、运行方向信号有效、司控器处于牵引位、有牵引力指令、牵引安全环路建立、所有制动缓解，只有全部满足以上条件，牵引变流器才会输出牵引力，控制牵引电机转动。通过网络将牵引变流器模拟单元的状态及高速断路器模拟单元的状态传输给中央处理单元，并在触摸显示器上进行显示，主要将牵引变流器的牵引安全指令、牵引电流、牵引力、牵引电机转速、KIC状态、KCCC 状态、牵引控制单元状态，高速断路器单元的断路器状态、高压有效信号进行显示。

其中，逻辑控制器由一个可编程控制器作为信号接收、发送的控制核心同时预留网络接口。其中，CF1-6方向向后信号输入接口与向后指令输入继电器连接，并将向后指令传输给逻辑控制器输入端口I0.5；CF1-46方向向前信号输入接口与向前指令输入继电器连接，并将向前指令传输给逻辑控制器输入端口I0.4；CF1-42牵引安全信号输入接口与牵引安全指令输入继电器连接，并将牵引安全指令传输给逻辑控制器输入端口I1.0；CF1-53制动命令信号输入接口与制动指令输入继电器连接，并将制动指令传输给逻辑控制器输入端口I0.6；CF1-40牵引动命令信号输入接口与牵引指令输入继电器连接，并将牵引指令传输给逻辑控制器输入端口I0.7；CF1-66复位信号输入接口与复位指令输入继电器连接，并将复位指令传输给逻辑控制器输入端口I1.1；CF1-67 备用模式信号输入接口与备用模式指令输入继电器连接，并将备用模式指令传输给逻辑控制器输入端口I1.2；CF1-18模式开关处于接触网的状态信号输入接口与接触网位指令输入继电器连接，并将接触网位的状态指令传输给逻辑控制器输入端口I1.3；CF1-13和CF1-14模拟牵引装置工作电源正极110V，与第一工作电源输入继电器及第二工作电源输入继电器相连接，两个电源继电器触点串联后，将第一工作电源及第二工作电源有效信号传输给逻辑控制器COM端口L1；CF1-37模拟牵引装置工作电源负极0V与逻辑控制器输入模块的公共端的1L/2L连接；CF1-30高速断路器分信号输入接口与高速断路器分指令输入继电器连接，将高速断路器分指令传输给逻辑控制器输入端口 I0.3；CF1-64、CF1-65制动状态环路信号输入接口与两个制动状态环路指令输入继电器连接，将制动环路的状态传输给逻辑控制器输入端口I0.1、I0.2； CF2-23、CF2-40牵引力模拟量输入接口与逻辑控制器A+、M端口连接，接收牵引力信号；CF1-04为模拟牵引变流器模拟单元接收的高速断路器状态的反馈指令接口与高速断路器状态的反馈指令输入继电器连接，将高速断路器状态的反馈指令传输给，逻辑控制器输入端口I0.0。

CF1-3为模拟牵引变流器模拟单元发出至高速断路器闭合的输出指令接口，CF1-15为模拟牵引变流器模拟单元发出至高速断路器KIC高压输出指令接口，当高速断路器闭合，模拟牵引变流器模拟单元检测到高压正常后输出为1，CF1-27为模拟牵引变流器模拟单元自检通过后发送至模拟高速断路器允许闭合的输出指令接口，CF1-28为模拟牵引变流器模拟单元提供给高速断路器控制电源正110V，CF1-16为模拟牵引变流器模拟单元提供给高速断路器控制电源0V，CF1-29为模拟牵引变流器模拟单元提供给高速断路器的保持接通指令。CF1-11、CF1-12为输出的牵引状态指令，用于装置监控牵引变流器模拟单元的运行状态；CF1-47、CF1-48为输出的备用制动状态指令，用于向发送牵引变流器模拟单元是否检测到备用制动状态；CF1-59、CF1-60 为输出的制动状态指令，用于向发送牵引变流器模拟单元是否检测到制动状态。

CPMV1-1、CPMV1-2、CPMV1-3为模拟牵引变流器模拟单元三相380V负载电源，用于冷却风扇和变频器等负载使用，接在变频器上的U、V、W端口上。 R、S、T为模拟牵引变流器牵引电机接线端子。变频器上的3、4接线端口与逻辑控制器M、I接口连接，负责传输模拟量调速信号；变频器上的5接线端口与逻辑控制器-输出模块的Q1.0接口连接，为变频器正转指令；变频器上的6接线端口与逻辑控制器-输出模块的Q1.1接口连接，为变频器反转指令；变频器上的7接线端口与逻辑控制器-输出模块的Q1.2接口连接，为变频器复位指令；变频器上的8接线端口与逻辑控制器-输出模块的Q1.3接口连接，为变频器速度1指令；变频器上的16接线端口与逻辑控制器-输出模块的Q1.4 接口连接，为变频器速度2指令；变频器上的17接线端口与逻辑控制器-输出模块的Q1.5接口连接，为变频器速度3指令；变频器上的9接线端口与逻辑控制器-输出模块的1L接口连接，为变频器控制指令公共端连接，变频器上的19、20接线端口为变频器状态输出端口，本发明中预留为备用接口；逻辑控制器-输出模块的Q1.6、Q1.7为数字输出接口，本发明中预留为备用接口。

图中A1、B1为速度信号接口，负责接收牵引电机转速，进行速度闭环控制。

在实际应用中，逻辑控制器检测到下列条件：高速断路器状态的反馈指令输入继电器反馈高压信号有效指令及高速断路器闭合指令，向前指令输入继电器、向后指令输入继电器反馈运行方向信号有效指令，牵引指令输入继电器反馈司控器处于牵引位、牵引安全环路建立、司控器手柄输出牵引力角度信号，只有全部满足以上条件，牵引变流器才会输出牵引力，控制牵引电机转动。通过网络将牵引变流器模拟单元的状态及高速断路器模拟单元的状态传输给处理器模拟单元，并在人机界面上进行显示，主要将牵引变流器的牵引安全指令、牵引电流、牵引力、牵引电机转速、KIC高压状态、牵引控制单元状态，高速断路器单元的断路器状态、高压有效信号进行显示。

参照图5，主控装置的司控器具有牵引区间、惰行位及制动区间，P区间为牵引区间、COAST位为惰行位，B区间为制动区间。牵引区间分为四个级位P1、P2、P3、P4。从惰行位开始每个级位增加25％牵引力。司控手柄旋转角度通过编码器格雷码的变化来体现。对外部输出4-20mA电流信号。制动区间分为六个级位B1、B2、B3、B4、B5和EB。

司控器手柄进行操作时，会通过司控器牵引力控制模拟电路向牵引力控制线输出牵引力指令，执行装置的牵引变流器单元通过外部接口电路，接收牵引力控制线上的牵引力指令，控制牵引变流器单元根据牵引力指令，控制牵引电机的牵引力大小，司控器向牵引位推进，离惰行位越远，牵引力越大，反之，则越小。

图6a是司控器牵引力控制模拟电路，随着司控器＝24-A01手柄角度的变化对应4-20mA的电流信号并传送到车端连接器。

图6b是牵引力控制线，3个牵引变流器模拟单元通过列车线将司控器手柄角度的变化对应4-20mA的电流信号传送至CF2-40和CF2-23信号端口，模拟牵引单元以该值确定输出PWM的频率。

图6c是牵引安全控制线，牵引安全环路列车线贯通线是环路建立的贯通线，当牵引安全环路建立，牵引安全环路列车线输出带有正110V电，CF1-42 为牵引使能信号输入端，当全列牵引安全环路建立后该端为正110V。

参照图7a，图7a为运行方向及牵引制动控制模拟电路的结构图，在司机室激活条件下，＝21-K02继电器得电，当司控器(＝24-A01)中的方向开关选择向前时，即方向手柄处于F位，向前信号线为高电平，向前继电器(＝24-K05) 得电，当司控器＝24-A01中的方向开关选择向后时，即方向手柄处于R位，向后信号线为高电平，并将信号传送至车端连接器。

运行方向及牵引制动控制模拟电路中的运行方向控制电路，是通过运行方向开关输出装置牵引电机的运行方向信号，运行方向信号分为：向前(F)、 0位、向后(R)，当开关打至“向前”时，运行方向及高速断路器控制线中的运行方向列车线的牵引向前信号线为高电平；当开关打至“向后”时，运行方向列车线的牵引向后信号线为高电平；“0”位时，运行方向列车线的牵引向前、向后信号线为低电平。运行方向及牵引制动控制模拟电路中的牵引制动指令控制电路是通过司控器输出的信号，当司控器推至牵引位时，牵引及制动控制线中的牵引指令信号线和制动指令信号线均为高电平；当司控器推至制动位时，牵引及制动控制线中的牵引指令信号线和制动指令信号线均为低电平。运行方向指令为向前信号线或向后信号线为高电平时，为运行方向信号有效，牵引指令信号线和制动指令信号线均为高电平时，为司控器处于牵引位。

图7a中，牵引制动指令控制电路中，在司机室激活条件下，＝21-K02继电器得电，当司控器手柄处于牵引扇区(P区间)时牵引命令线有正110V电，制动命令线有正110V电。当司控器手柄处于制动扇区时(B区间)，牵引命令线为0V，制动命令线为0V(司控器手柄区间，见图5)。＝41-S01选择开关为ATP旁路开关，调试过程中该开关应选择旁路位(闭合)。将信号传递至车端连接器。

图7b是运行方向及高速断路器控制线，其中3个牵引变流器模拟单元通过向前信号、向后信号列车线和各自的CF1-46和CF1-6信号输入端子将方向信号引入牵引变流器模拟单元，模拟牵引单元将根据此信号确定牵引电机旋转方向。

高速断路器控制指令线传递的是高速断路器闭合/分断信号，当CF1-30 为正110V时，由牵引变流器模拟单元控制高速断路器闭合，当为正0V时，由牵引变流器模拟单元控制高速断路器分断。

图7c是牵引及制动控制线，其中3个牵引变流器模拟单元通过牵引指令、制动指令列车线和各自的CF1-53和CF1-40信号输入端子，牵引变流器模拟单元将根据此信号确定是否输出牵引功率。

图8是高速断路器控制电路，＝22-F04为高速断路器控制电路供电的空气断路器，闭合供电断路器，在司机室激活条件下＝21-K09司机室激活继电器的电，当按钮＝20-S04“高速断路器分”处于闭合位置时，高速断路器闭合；当按钮＝20-S04“高速断路器分”处于断开位置时高速断路器断开，高速断路器控制指令线通过列车线将信号传递至车端连接器。同时将该信号送至车辆信息系统。

高速断路器控制电路是通过列车线，控制执行装置的高速断路器断开的控制电路，高速断路器单元可以控制牵引变流器模拟单元接收受电弓接入的高压电信号。

图9是ATP零速延时控制模拟电路，描述的是一个断电延时时间继电器，当列车模拟速度低于5km/h时得电，即认为列车是静止的。由于其常开触点与制动缓解继电器、紧急制动继电器的常开触点并联，即当车辆静止和开始运行5秒内由于零速继电器(＝24-K07)断电延时，所以即使制动未缓解也可输出牵引使能信号。当在运行状态下出现制动工况或紧急制动工况时，由于零速继电器＝24-K07已经断开，所以断开牵引使能信号，模拟牵引变流器将不会被使能。

图10是牵引变流器单元外部接口电路，图中描述的接口设计成连接器的形式，使牵引变流器模拟单元方便、快速的和系统连接。在执行装置中有三套相同的牵引变流器模拟单元分别配电盘1、配电盘2、配电盘3、三个中间动力车。

其中：＝25-F02、＝25-F03、＝25-F04为牵引变流器单元供电的空气断路器，＝12-M01为模拟的牵引电机，CF1-6方向向后信号输入接口、CF1-46方向向前信号输入接口、CF1-42牵引安全信号输入接口、CF1-53制动命令信号输入接口、CF1-40牵引动命令信号输入接口、CF1-66复位信号输入接口、CF1-67备用模式信号输入接口、CF1-18模式开关处于接触网的状态信号输入接口、 CF1-13和CF1-14模拟牵引装置工作电源正极110V、CF1-37模拟牵引装置工作电源负极0V、CF1-30高速断路器分信号输入接口、CF1-64、CF1-65制动状态环路信号输入接口、CF2-23、CF2-40牵引力模拟量输入接口、CF1-4为接收的高速断路器状态的反馈指令接口、CF1-3为发出至高速断路器闭合的输出指令接口，CF1-15为发出至高速断路器KIC高压输出指令接口、CF1-27为发送至模拟高速断路器允许闭合的输出指令接口，CF1-28为提供给高速断路器控制电源正110V，CF1-16为提供给高速断路器控制电源0V，CF1-29为提供给高速断路器的保持接通指令，CF1-11、CF1-12为输出的牵引状态指令、 CF1-47、CF1-48为输出的备用制动状态指令、CF1-59、CF1-60为输出的制动状态指令、CF1-24、CF1-36为备用的电源正输入端口、R、S、T为模拟牵引变流器牵引电机接线端子，CPMV1-1、CPMV1-2、CPMV1-3为模拟牵引变流器模拟单元三相380V负载电源。

图11是高速断路器模拟单元，高速断路器模拟单元包括高速断路器单元内部电路及外部接口电路，描述的是牵引系统高速断路器的模拟方法。其中 X-HSCB1-1至X-HSCB1-8为与牵引变流器模拟单元的接口，端口6a为模拟高压有效信号正电接入端口，端口2为模拟高压有效信号正电输出端口，端口 6b为模拟高压有效信号负电接入端口、端口12a-12d,为模拟高压有效信号负电输出端口。其功能依次为闭合高断信号、KIC高压信号、高断反馈至牵引变流器模拟单元的闭合状态信号、闭合允许信号、牵引变流器模拟单元提供给高断的电源正、牵引变流器模拟单元提供给高断的电源负、保持信号。

所述高速断路模拟器单元包括：

闭合高断信号输入继电器-K1、KIC高压信号输入继电器-K2、闭合允许信号输入继电器-K3、保持信号输入继电器-K4、高断闭合接触器-K0、高断闭合使能继电器-K6、保护延时继电器-KT0；

其中，所述闭合高断信号输入继电器与闭合高断外部接口连接，用于接收闭合高断的信号；所述KIC高压信号输入继电器与KIC高压外部接口连接，用于接收KIC高压有效信号；所述闭合允许信号输入继电器与闭合允许外部接口连接，用于接收高断闭合允许信号；所述保持信号输入继电器与保持信号外部接口连接，用于接收高断保持信号；所述高断闭合使能继电器与所述闭合允许信号输入继电器的常开触点连接，所述闭合允许信号输入继电器的常开触点与所述闭合高断信号输入继电器的常开触点连接，以通过两触点串联方式控制所述高断闭合使能继电器动作；所述保护延时继电器与所述KIC 高压信号输入继电器的常闭触点连接，所述KIC高压信号输入继电器的常闭触点与所述高断闭合接触器的常开触点连接，以通过两触点串联方式控制所述保护延时继电器动作；所述高断闭合接触器与所述保护延时继电器的常闭触点连接，所述保护延时继电器的常闭触点与所述闭合允许信号输入继电器的常开触点连接，所述信号输入继电器的常开触点与所述高断闭合使能继电器的常开触点并联、且与所述闭合允许信号输入继电器的常开触点连接，通过四组触点串并联方式控制所述高断闭合接触器动作。

高速断路器的闭合，是通过高速断路器单元外部接口电路与牵引变流器单元外部接口电路进行控制指令交换，高速断路器模拟单元的内部电路将受电弓接入的高压电有效信号及高速断路器正常的信号传输给牵引变流器模拟单元，牵引变流器模拟单元进行设备自检后，满足：牵引自检正常、牵引指令有效、运行方向指令有效、高压电有效、高速断路器模拟单元正常等条件后，牵引变流器模拟单元向高速断路器模拟单元输出高速断路器闭合指令，高速断路器闭合。闭合后，牵引变流器模拟单元接收到高压电信号，发出高速断路器闭合保持指令，高速断路器保持闭合。出现下述情况时，高速断路器断开：1、牵引变流器断开高速断路器保持指令；2、高速断路器控制电路输出高速断路器分断指令，低电平有效；3、牵引逆变器单元的“KIC高压”指令为低电平；4、高速断路器供电断路器断开。

在实际应用中，每个执行装置中的配电盘的受电弓与本配电盘的高速断路器模拟单元(高速断路器模拟单元包括高速断路器单元内部电路及外部接口电路)连接，每个配电盘的高速断路器模拟单元与本配电盘的牵引变流器单元外部接口电路连接，每个配电盘的牵引变流器单元内部电路与本配电盘的牵引变流器单元外部接口电路连接，每个配电盘的牵引变流器单元外部接口电路与本配电盘的牵引电机执行机构连接。

2个处理器模拟单元与3个配电盘的牵引变流器单元内部电路通过网线连接，ATP零速延时控制电路与司控器牵引力控制模拟电路连接。

高速断路器控制模拟电路是通过控制线集合中的控制线，控制执行装置的高速断路器模拟单元断开高速断路器主接触器的控制电路，高速断路器模拟单元可以控制牵引变流器模拟单元接收受电弓接入的高压电信号。高速断路器模拟单元主接触器的闭合，是通过高速断路器单元外部接口电路与牵引变流器单元外部接口电路进行控制指令交换，高速断路器单元内部电路将受电弓接入的高压电有效信号及高速断路器正常的信号传输给牵引变流器模拟单元，牵引变流器模拟单元进行设备自检后，满足：牵引自检正常、牵引指令有效、运行方向指令有效、高压电有效、高速断路器模拟单元正常等条件后，牵引变流器模拟单元向高速断路器模拟单元输出高速断路器闭合指令，高速断路器闭合。闭合后，牵引变流器模拟单元接收到高压电信号，发出高速断路器闭合保持指令，高速断路器保持闭合。出现下述情况时，高速断路器断开：1、牵引变流器断开高速断路器保持指令；2、高速断路器控制模拟电路输出高速断路器分断指令，低电平有效；3、牵引逆变器单元的“KIC高压”指令为低电平；4、高速断路器供电的空气断路器断开。

图12是牵引变流器控制模拟电路，＝24-S01瞬动按钮是牵引变流器复位按钮，按下可以使出现报警或故障的牵引变流器模拟单元复位重启。＝24-S02 是备用模式开关，闭合后，牵引变流器模拟单元进入备用模式，限制最高时速40公里。牵引变流器模拟单元只接收手柄50％和100％两个信号。＝24-S03 是洗车模式开关，闭合后，牵引变流器模拟单元进入洗车模式，只要模拟手柄处于牵引扇区模拟牵引单元以3km/h控制牵引电机运行。

所述列车线包括：牵引安全控制线、牵引力控制线、牵引及制动控制线、运行方向及高速断路器控制线；

所述牵引安全控制线与所述牵引安全环路模拟电路连接；所述牵引力控制线与所述司控器牵引力控制模拟电路连接；所述牵引及制动控制线与所述运行方向及牵引制动控制模拟电路连接；所述运行方向及高速断路器控制线与所述运行方向及牵引制动控制模拟电路以及所述高速断路器控制模拟电路分别连接。

具体的，牵引力控制线分别与三个配电盘的牵引变流器单元外部接口电路连接，牵引及制动控制线分别与三个配电盘的牵引变流器单元外部接口电路连接，运行方向及高速断路器控制线分别与三个配电盘的牵引变流器单元外部接口电路连接，运行方向及高速断路器控制线分别与三个配电盘的高速断路器单元内部电路及外部接口电路连接，牵引安全控制线分别与三个配电盘的牵引变流器单元外部接口电路连接。

2个处理器模拟单元与3个配电盘的牵引变流器单元内部电路通过网线连接，将牵引变流器单元内部电路的逻辑控制PLC的控制状态及监控状态，通过网线传输给处理器模拟单元，并在显示模拟单元上进行显示；ATP零速延时控制电路与司控器牵引力控制模拟电路连接，ATP零速延时控制电路作为司控器牵引力控制模拟电路建立的条件；两个司控器牵引力控制模拟电路与牵引力控制线连接，建立牵引力指令完整的输出电路；牵引力控制线分别与三个配电盘的牵引变流器单元外部接口电路连接，将牵引力指令分别发送给三个牵引变流器单元外部接口电路；两个运行方向及牵引制动控制模拟电路与牵引及制动控制线连接，建立牵引指令及制动指令完整的输出电路；牵引及制动控制线分别与三个配电盘的牵引变流器单元外部接口电路连接，将牵引指令及制动指令分别发送给三个牵引变流器单元外部接口电路；两个运行方向及牵引制动控制模拟电路与运行方向及高速断路器控制线连接，建立运行方向完整的输出电路；两个高速断路器控制模拟电路与运行方向及高速断路器控制线连接，建立高速断路器控制指令的控制电路；运行方向及高速断路器控制线分别与三个配电盘的牵引变流器单元外部接口电路连接，将运行方向指令分别发送给三个牵引变流器单元外部接口电路；运行方向及高速断路器控制线分别与三个配电盘的高速断路器单元内部电路及外部接口电路连接，将高速断路器控制指令分别发送给三个高速断路器模拟单元内部电路及外部接口电路；两个牵引安全环路模拟电路与牵引安全环路模拟电路及牵引安全控制线中的牵引安全指令列车线连接，建立完整的牵引安全环路电路；牵引安全控制线分别与三个配电盘的牵引变流器单元外部接口电路连接，将牵引安全环路建立的指令分别发送给三个牵引变流器单元外部接口电路。

上述硬件中，每个配电盘的受电弓与本配电盘的高速断路器模拟单元内部电路及外部接口电路连接，将受电弓的高压电有效信号及高压电无效信号传输给高速断路器模拟单元内部电路及外部接口电路；每个配电盘的高速断路器模拟单元内部电路及外部接口电路与本配电盘的牵引变流器单元外部接口电路连接，牵引变流器单元外部接口电路监控高速断路器内部功能的状态及并控制高速断路器功能的实现；每个配电盘的牵引变流器单元内部电路与本配电盘的牵引变流器单元外部接口电路连接，牵引变流器单元外部接口电路将外部的控制指令及监控的信息传输内牵引变流器单元内部电路，并且牵引变流器单元内部电路将自己的控制状态，逻辑控制指令发送给牵引变流器单元外部接口电路；每个配电盘的牵引变流器单元外部接口电路与本配电盘的牵引电机执行模拟单元连接，牵引变流器单元外部接口电路驱动牵引电机执行模拟单元的牵引电机进行运转，并且监控牵引电机执行模拟单元中的速度传感器，进行速度闭环控制。

上述介绍了牵引控制模拟系统的硬件结构，牵引控制模拟系统的逻辑控制器根据下述流程进行逻辑控制，主程序开始，先进行主程序自检，检验程序是否正常，基础硬件是否故障，自检之后，进行判定HSCB高压电有效信号的判定，无效重新检测，有效则闭合HSCB，闭合HSCB后，判定牵引控制模拟系统是否接收到高压有效信号，未接收到，则断开HSCB，并重新进行牵引主程序自检，接收到，则闭合牵引主回路的预充电接触器，检测中间电压是否建立，中间电压建立则闭合主接触器，闭合主接触器后，进行牵引条件的判定，需要满足牵引环路建立，牵引使能建立，运行方向指令有效后，进入牵引模式，牵引模式中，牵引控制模拟系统根据司控器位置指令进行运行工况选择，司控器处于牵引位，则根据司控手柄的牵引指令比值，进行牵引力输出，司控器处于惰行位，不输出牵引力，司控器处于制动位，根据车速进行判定，当车速小于8km/h时，不输出电制动力，当车速大于8km/h，根据司控器的位置，输出电制动力。

本实施例中，牵引控制模拟系统包括控制线集合、两个主控装置和至少一个执行装置，符合轨道车辆中，主控车辆的牵引控制装置和执行车辆的牵引执行设备的布局方式，并且，本发明中，所述主控装置通过所述控制线集合中的控制线传输车辆控制指令至所述执行装置，以控制所述执行装置执行与所述车辆控制指令对应的操作，符合轨道车辆中，主控车辆的牵引控制装置通过列车线控制执行车辆的牵引执行设备动作的方式，进而本发明中的牵引控制模拟系统与实际的轨道车辆的牵引控制系统的差异性较小，即本发明中的牵引控制模拟系统的仿真程度较高，进而在进行调试和培训时，能够使用本发明中的牵引控制模拟系统代替真实的轨道车辆的牵引控制系统。由于本发明中的牵引控制模拟系统独立存在，进而操作安全性较高，且不影响实际轨道车辆的运行稳定性和车辆安全性。另外，不使用真实的轨道车辆的牵引控制系统进行培训且本发明中的牵引控制模拟系统能够用来多次培训，进而可以节省成本。

另外，本实施例提供的牵引控制模拟系统立足于城市地铁、轻轨车辆仿真模拟，所有元器件均采用非装车原件，成本极低，填补了国内空白，具有针对性强、仿真程度高、造价低、运行成本低等特点。各模块功能完善，即可单独实现功能也可连接至另外的车辆控制监控系统(TCMS)实现网络化信息化。体现了城市轨道车辆的技术含量，体现了车辆装调工独有的技术、技能特点。

本实施例中，通过上述硬件的逻辑连接和网络连接使后台支持与前台功能硬件有机地融合在一起，执行装置和两个主控装置的布置，符合城铁车辆的主控车辆及执行车辆的布局方式安排，执行装置的三个相同的牵引系统构件的布置，体现了城铁车辆的牵引系统集中统一控制及单车独立控制的模式，即由主控车辆进行全列车的牵引功能信号机指令的控制，单车接收主控指令，单车控制单车的牵引执行机构进行牵引功能的实现，并且体现了城铁车辆牵引控制系统的主要功能，体现城铁车辆调试技能独特特点。仿真程度高，所有部件的接口及接线逻辑，均按照城铁车辆原型进行布置，培训者可以根据城铁车辆的调试内容，编写实训装置的调试方法，使受训人员根据调试方法进行标准化的操作，培训效率高、成本低；利用小型紧凑的三个单元模拟仿真一列城铁车辆的牵引系统功能，照比使用真实车辆进行培训，具有部件集中，走动范围小，节省人员走动时间，并且可以减少培训对真实车辆的功能及性能的影响，避免车辆出现意外的质量问题，降低损失。并且，被培训人员通过本实施例中的牵引控制模拟系统，能够了解车辆结构以及工作原理，快速学习车辆数据。

可选地，在上述轨道车辆的牵引控制模拟系统的实施例的基础上，本发明的另一实现方式中，提供了一种牵引控制方法，应用于上述的牵引控制模拟系统中的所述两个主控装置中处于控制状态中的主控装置；所述牵引控制方法包括：

按照时间先后顺序，依次接收用户输入的多个控制指令，并将接收到的每一所述控制指令通过所述控制线集合中对应的控制线输出至每一所述执行装置，以使每一所述执行装置依次检测每一所述控制指令是否是有效控制指令，若是，则执行与有效控制指令对应的操作。

在实际应用中，按照时间先后顺序，依次接收用户输入的多个控制指令，并将接收到的每一所述控制指令通过所述控制线集合中对应的控制线输出至每一所述执行装置，包括：

接收用户输入的当前控制指令；

将所述当前控制指令通过所述当前控制指令对应的控制线输出至每一所述执行装置；

在所述当前控制指令所控制的目标执行装置成功执行所述第一控制指令的情况下，接收所述用户输入的下一控制指令；

将所述下一控制指令更新为所述当前控制指令，返回执行将所述当前控制指令通过所述当前控制指令对应的控制线输出值每一所述执行装置的步骤，并顺序执行，直至接收到用户输入的所有控制指令。

具体的，在实际应用中，整个牵引控制方法的执行过程如下：

1、电路检查

在执行装置的配电盘1，使用万用表，分别对断路器25-F02、25-F03、 25-F04进行上口电源测量及下口对负短路测量，上口电源为DC110V，下口对 32100号线无短路现象。闭合25-F02断路器，确认牵引变流器接口端子排上的 CF1-13与CF1-37、38、49之间有DC110V；闭合25-F03断路器，确认牵引变流器接口端子排上的CF1-14与CF1-37、38、49之间有DC110V；闭合25-F04断路器，确认牵引变流器接口端子排上的CF1-10与CF1-37、38、49之间有DC110V。

在执行装置的配电盘2，使用万用表，分别对断路器25-F02、25-F03、 25-F04进行上口电源测量及下口对负短路测量，上口电源为DC110V，下口对 32100号线无短路现象。闭合25-F02断路器，确认牵引变流器接口端子排上的CF1-13与CF1-37、38、49之间有DC110V；闭合25-F03断路器，确认牵引变流器接口端子排上的CF1-14与CF1-37、38、49之间有DC110V；闭合25-F04断路器，确认牵引变流器接口端子排上的CF1-10与CF1-37、38、49之间有DC110V；

在执行装置的配电盘3，使用万用表，分别对断路器25-F02、25-F03、25-F04进行上口电源测量及下口对负短路测量，上口电源为DC110V，下口对 32100号线无短路现象。闭合25-F02断路器，确认牵引变流器接口端子排上的 CF1-13与CF1-37、38、49之间有DC110V；闭合25-F03断路器，确认牵引变流器接口端子排上的CF1-14与CF1-37、38、49之间有DC110V；闭合25-F04断路器，确认牵引变流器接口端子排上的CF1-10与CF1-37、38、49之间有DC110V；

2、牵引变流器模拟单元的接口信号检查

2.1、在主控装置101进行操作。

2.1.1、激活司控器钥匙，确认检查头继电器＝21-K01、＝21-K02、＝21-K03、＝21-K04、＝21-K05、＝21-K06、＝21-K07、＝21-K08、＝21-K09、＝21-K10、＝21-K12、＝21-K11闭合。

2.1.2、操作运行方向开关，打至“向前”位，确认＝24-K05继电器得电，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-46与CF1-37之间有 DC110V。

2.1.3、操作运行方向开关，打至“向后”位，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-6与CF1-37之间有DC110V。

2.1.4、操作司控器手柄，推至“牵引”区间，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-53与CF1-37之间有DC110V。

2.1.5、操作司控器手柄，推至“制动”区间，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-40与CF1-37之间有DC110V。

2.1.6、建立牵引安全环路，将开门选择开关＝81-S02打至“0”位；将ATP 切除开关打至切除位，继电器41-K11得电；将左、右两侧列车门关闭，继电器＝81-K01及＝81-K03得电，如果门无法关闭到位，操作＝81-S03门关好旁路开关；操作司控器手柄至最大常用制动位，按下警惕按钮，确认建立紧急制动环路，＝26-K07继电器得电，并将常用制动缓解；操作停放制动施加/缓解开关，将停放制动缓解，＝26-K09继电器得电，这时牵引安全环路列车线贯通线得电，经过尾车的头继电器＝21-K08常闭触点，使牵引安全环路列车线输出得电，在HMI上确认牵引安全命令框为绿色，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-42与CF1-37之间有DC110V。

2.1.7、操作牵引变流器复位按钮＝24-S01，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-66与CF1-37之间有DC110V。

2.1.8、操作备用模式开关＝24-S02，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-67与CF1-37之间有DC110V。

2.1.9、操作洗车模式开关＝24-S03，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-68与CF1-37之间有DC110V。

2.2、在主控装置102进行操作。

2.2.1、激活司控器钥匙，确认检查头继电器21-K01、21-K02、21-K03、 21-K04、21-K05、21-K06、21-K07、21-K08、21-K09、21-K10、21-K12、21-K11 闭合。

2.2.2、操作运行方向开关，打至“向前”位，确认＝24-K05继电器得电，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-46与CF1-37之间有 DC110V。

2.2.3、操作运行方向开关，打至“向后”位，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-6与CF1-37之间有DC110V。

2.2.4、操作司控器手柄，推至“牵引”区间，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-53与CF1-37之间有DC110V。

2.2.5、操作司控器手柄，推至“制动”区间，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-40与CF1-37之间有DC110V。

2.2.6、建立牵引安全环路，将开门选择开关＝81-S02打至“0”位；将ATP

切除开关打至切除位，继电器41-K11得电；将左、右两侧列车门关闭，继电器＝81-K01及＝81-K03得电，如果门无法关闭到位，操作＝81-S03门关好旁路开关；操作司控器手柄，建立紧急制动环路，＝26-K07继电器得电，并将常用制动缓解；操作停放制动施加/缓解开关，将停放制动缓解，＝26-K09继电器得电，这时牵引安全环路列车线贯通线得电，经过尾车的头继电器＝21-K08常闭触点，使牵引安全环路列车线输出得电，在HMI上确认牵引安全命令框为绿色，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-42与CF1-37之间有DC110V。

2.2.7、操作牵引变流器复位按钮＝24-S01，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-66与CF1-37之间有DC110V。

2.2.8、操作备用模式开关＝24-S02，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-67与CF1-37之间有DC110V。

2.2.9、操作洗车模式开关＝24-S03，确认执行装置的三个牵引变流器接口端子排上的CF1-68与CF1-37之间有DC110V。

3.动车试验

3.1、在主控装置101操作。

3.1.1操作主控装置101的司控器钥匙，激活司机室，认检查头继电器 21-K01、21-K02、21-K03、21-K04、21-K05、21-K06、21-K07、21-K08、21-K09、 21-K10、21-K12、21-K11闭合，在HMI上确认主控装置101司机室已被激活。

3.2、升起受电弓，确认HMI上显示列车模拟高压电的电压值为DC1500V。

3.3、操作司控器手柄，建立紧急制动环路，缓解停放制动，建立牵引安全环路。

3.4、操作司控器手柄至惰行位，在HMI上确认常用制动缓解，保持制动未缓解，HMI运行界面的制动压力值为“1.1”。

3.5、操作司控器手柄至最小牵引位，在HMI上确认牵引界面的KIC闭合、 KCCC断开，高速断路器闭合，牵引电流、牵引力有数值显示，运行界面的制动压力值为“0”。确认牵引电机平稳运行，确认牵引电机转动方向与运行方向相同。

3.6、操作司控器手柄在牵引区间内由P1一次推至P4，在HMI上确认牵引界面的牵引电流及牵引力逐渐增大，确认牵引电机的转速逐渐加快；操作司控器手柄在牵引区间内由P4一次推至P1，在HMI上确认牵引界面的牵引电流及牵引力逐渐减小，确认牵引电机的转速逐渐减慢。

3.7、将司控器手柄由牵引区间推至惰行位，在HMI上确认牵引界面的牵引电流及牵引力为“0”。确认牵引电机无励磁，靠惯性运转。

3.8、将司控器手柄由惰行位推至制动区间，在HMI上确认牵引界面的牵引电流及牵引力为“0”。确认牵引电机无牵引力，并受制动系统减速并停止运转。

需要说明的是，本实施例中的人工操作的每一步步骤，均会产生一个当前控制指令，当前控制指令执行的结果会显示在显示模拟单元上，根据显示模拟单元显示的结果确定该当前控制指令是否执行成功，在执行成功时，人工执行下一步骤，并重复上述流程。

另外，本发明除了可以实现上述的人工培训过程，还可以通过激活故障设置继电器使模拟装置出现故障，导致功能缺失，进而能够使人员在分析、测量后通过答题器输入故障代码，通过与数据库比对判断答题是否正确，即本发明还能够实现故障识别的培训。

本实施例中，给出了牵引控制模拟系统的使用过程，进而能够通过本发明实现员工培训。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种轨道车辆的牵引控制模拟系统，其特征在于，包括：

控制线集合、两个主控装置和至少一个执行装置；所述主控装置以及所述执行装置均与所述控制线集合连接；

所述主控装置用于实现轨道车辆上的牵引控制装置的牵引控制以及牵引监控功能；

所述控制线集合中的控制线用于实现所述轨道车辆上的列车线的数据传输功能；

所述执行装置用于实现所述轨道车辆上的牵引执行设备的操作执行功能；

所述主控装置通过所述控制线集合中的控制线传输车辆控制指令至所述执行装置，以控制所述执行装置执行与所述车辆控制指令对应的操作。

2.根据权利要求1所述的牵引控制模拟系统，其特征在于，所述主控装置包括：显示模拟单元、处理器模拟单元、司控器牵引力控制模拟电路、运行方向及牵引制动控制模拟电路、高速断路器控制模拟电路、牵引安全环路模拟电路、ATP零速延时控制模拟电路以及牵引变流器控制模拟电路；

所述显示模拟单元、所述司控器牵引力控制模拟电路、所述运行方向及牵引制动控制模拟电路以及所述牵引变流器控制模拟电路均与所述处理器模拟单元连接；所述ATP零速延时控制模拟电路与所述司控器牵引力指令输出电路连接；所述牵引安全环路模拟电路、所述高速断路器控制模拟电路、所述运行方向及牵引制动控制模拟电路、所述司控器牵引力控制模拟电路均与所述控制线集合连接；所述牵引变流器控制模拟电路、所述处理器模拟单元与所述执行装置连接；

所述显示模拟单元用于显示所述处理器模拟单元发送的待显示数据；

所述司控器牵引力控制模拟电路用于实现司控器牵引力指令的生成和输出；

所述运行方向及牵引制动控制模拟电路用于实现运行方向控制指令以及牵引制动指令的生成和输出；

所述高速断路器控制模拟电路用于实现高速断路器控制指令的生成和输出；

所述牵引安全环路模拟电路用于实现牵引安全环路控制指令的生成和输出；

所述ATP零速延时控制模拟电路用于牵引安全环路的建立；

所述牵引变流器控制模拟电路用于实现牵引变流器控制指令的生成和输出；

所述处理器模拟单元用于接收所述司控器牵引力控制模拟电路、所述运行方向及牵引制动控制模拟电路以及所述牵引变流器控制模拟电路输出的指令并输出至所述显示模拟单元显示。

3.根据权利要求1所述的牵引控制模拟系统，其特征在于，所述牵引安全环路模拟电路中，处于控制状态的司机室激活继电器常开触点、门选开关常闭触点、ATP切除继电器常开触点、左侧门关好继电器常开触点、右侧门关好继电器常开触点、制动缓解继电器常开触点、紧急制动缓解继电器常开触点以及停放制动缓解继电器常开触点依次串联、且与所述控制线集合中的牵引安全控制线连接，所述牵引安全控制线与处于非控制状态的司机室激活继电器常闭触点连接，以形成闭合的牵引安全监控环路；门关好旁路开关常开触点与所述左侧门关好继电器常开触点、所述右侧门关好继电器常开触点串联的电路并联；ATP零速继电器常开触点与所述制动缓解继电器常开触点及所述紧急制动缓解继电器常开触点串联的电路并联。

4.根据权利要求2所述的牵引控制模拟系统，其特征在于，所述执行装置的数量为三个；每一所述执行装置包括：

高速断路器模拟单元、牵引变流器模拟单元以及牵引电机执行模拟单元；

所述高速断路器模拟单元、所述处理器模拟单元分别与所述牵引变流器模拟单元连接；所述牵引变流器控制模拟电路分别与所述牵引变流器模拟单元、所述牵引电机执行模拟单元连接；所述高速断路器模拟单元以及所述牵引变流器模拟单元分别与所述控制线集合连接；所述高速断路器模拟单元从所述高速断路器模拟单元连接的受电弓获取电能。

5.根据权利要求4所述的牵引控制模拟系统，其特征在于，所述牵引变流器模拟单元包括：

牵引变流器单元内部电路以及牵引变流器单元外部接口电路；

所述牵引变流器单元内部电路包括：

逻辑控制器、变频器、向前指令输入继电器、向后指令输入继电器、制动指令输入继电器、牵引指令输入继电器、牵引安全指令输入继电器、复位指令输入继电器、备用模式指令输入继电器、接触网位指令输入继电器、第一工作电源输入继电器、第二工作电源输入继电器、高速断路器分指令输入继电器、制动状态环路指令输入继电器、高速断路器状态的反馈指令输入继电器、用于输出KIC高压输出指令的输出继电器、用于输出高速断路器允许闭合指令的输出继电器、用于输出高速断路器闭合指令的输出继电器、用于输出高速断路器保持接通指令的输出继电器、用于输出制动状态指令的输出继电器、用于输出备用制动状态指令的输出继电器、用于输出牵引状态指令的输出继电器、牵引主电路供电接触器；

其中，所述逻辑控制器由CPU模块和I/O模块构成，所述I/O模块与所述变频器连接；所述CPU模块生成变频器控制信号，所述I/O模块将变频器控制信号传输给所述变频器，所述向前指令输入继电器、所述向后指令输入继电器、所述制动指令输入继电器、所述牵引指令输入继电器、所述牵引安全指令输入继电器、所述复位指令输入继电器、所述备用模式指令输入继电器、所述接触网位指令输入继电器、所述第一工作电源输入继电器、所述第二工作电源输入继电器、所述高速断路器分指令输入继电器、所述制动状态环路指令输入继电器、所述高速断路器状态的反馈指令输入继电器均与所述逻辑控制器的输入端口连接，所述用于输出KIC高压输出指令的输出继电器、所述用于输出高速断路器允许闭合指令的输出继电器、所述用于输出高速断路器闭合指令的输出继电器、所述用于输出高速断路器保持接通指令的输出继电器、所述用于输出制动状态指令的输出继电器、所述用于输出备用制动状态指令的输出继电器、所述用于输出牵引状态指令的输出继电器、所述牵引主电路供电接触器与所述逻辑控制器的输出端口连接。

6.根据权利要求4所述的牵引控制模拟系统，其特征在于，所述高速断路模拟器单元包括：

闭合高断信号输入继电器、KIC高压信号输入继电器、闭合允许信号输入继电器、保持信号输入继电器、高断闭合接触器、高断闭合使能继电器、保护延时继电器；

其中，所述闭合高断信号输入继电器与闭合高断外部接口连接，用于接收闭合高断的信号；所述KIC高压信号输入继电器与KIC高压外部接口连接，用于接收KIC高压有效信号；所述闭合允许信号输入继电器与闭合允许外部接口连接，用于接收高断闭合允许信号；所述保持信号输入继电器与保持信号外部接口连接，用于接收高断保持信号；所述高断闭合使能继电器与所述闭合允许信号输入继电器的常开触点连接，所述闭合允许信号输入继电器的常开触点与所述闭合高断信号输入继电器的常开触点连接，以通过两触点串联方式控制所述高断闭合使能继电器动作；所述保护延时继电器与所述KIC高压信号输入继电器的常闭触点连接，所述KIC高压信号输入继电器的常闭触点与所述高断闭合接触器的常开触点连接，以通过两触点串联方式控制所述保护延时继电器动作；所述高断闭合接触器与所述保护延时继电器的常闭触点连接，所述保护延时继电器的常闭触点与所述闭合允许信号输入继电器的常开触点连接，所述信号输入继电器的常开触点与所述高断闭合使能继电器的常开触点并联、且与所述闭合允许信号输入继电器的常开触点连接，通过四组触点串并联方式控制所述高断闭合接触器动作。

7.根据权利要求1所述的牵引控制模拟系统，其特征在于，所述列车线包括：

牵引安全控制线、牵引力控制线、牵引及制动控制线、运行方向及高速断路器控制线；

所述牵引安全控制线与所述牵引安全环路模拟电路连接；所述牵引力控制线与所述司控器牵引力控制模拟电路连接；所述牵引及制动控制线与所述运行方向及牵引制动控制模拟电路连接；所述运行方向及高速断路器控制线与所述运行方向及牵引制动控制模拟电路以及所述高速断路器控制模拟电路分别连接。

8.一种牵引控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的牵引控制模拟系统中的所述两个主控装置中处于控制状态中的主控装置；所述牵引控制方法包括：

按照时间先后顺序，依次接收用户输入的多个控制指令，并将接收到的每一所述控制指令通过所述控制线集合中对应的控制线输出至每一所述执行装置，以使每一所述执行装置依次检测每一所述控制指令是否是有效控制指令，若是，则执行与有效控制指令对应的操作。

9.根据权利要求8所述的牵引控制方法，其特征在于，按照时间先后顺序，依次接收用户输入的多个控制指令，并将接收到的每一所述控制指令通过所述控制线集合中对应的控制线输出至每一所述执行装置，包括：

接收用户输入的当前控制指令；

将所述当前控制指令通过所述当前控制指令对应的控制线输出至每一所述执行装置；

在所述当前控制指令所控制的目标执行装置成功执行所述第一控制指令的情况下，接收所述用户输入的下一控制指令；

将所述下一控制指令更新为所述当前控制指令，返回执行将所述当前控制指令通过所述当前控制指令对应的控制线输出值每一所述执行装置的步骤，并顺序执行，直至接收到用户输入的所有控制指令。

Images