CN115237100A - 轨道车辆远程控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆远程控制系统，用于实现对轨道车辆电气系统中断路器的远程控制，轨道车辆远程控制系统包括远程控制单元和远程执行单元；远程执行单元，用于根据执行指令控制断路器的运行状态，并将断路器的状态信号反馈至远程控制单元；远程控制单元，用于接收轨道车辆控制系统的远程控制指令，并根据远程控制指令向远程执行单元下达执行指令，以及根据断路器的状态信号生成断路器的状态信息并反馈至轨道车辆控制系统。本发明能实现对轨道车辆电气系统中断路器的远程控制，从而提高了轨道车辆故障时的应急处置效率，实现车辆控制系统对断路器的远程监测，降低日常操作维护的工作难度，提高了车辆电气系统的可靠性。

Description

轨道车辆远程控制系统

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆技术领域，特别地，涉及一种轨道车辆远程控制系统。

背景技术

轨道车辆电气系统作为轨道车辆控制系统的重要组成部分，是车辆中低压控制回路的中枢，它是由断路器、接触器、继电器、电气监控元件、按钮、接线端子等电气元件及电线电缆等共同组成。轨道车辆电气系统集中分布于车辆电气柜、司机室台柜内，具有电源分配、电气控制、电路保护等功能，它与其他控制系统共同完成对车辆的控制。

低压微型断路器大量安装于车辆电气柜、司机室台柜内，是车辆电气系统的电源分配及电路保护的核心器件，具有小巧灵活、安装及更换方便等特点。

由于电气柜、司机室台柜内空间有限，不利于散热，且容易沉积灰尘，且部分断路器动作频繁，使得断路器易出故障。发生故障后不易定位故障点，且不易监测预判故障，需要人为到柜内排查故障，给运营维护带来了很多不便。

轨道车辆在运行过程中若出现故障，随车机械师需要立即携带相应工具赶往故障发生地点，并作出应急处置，尽量避免轨道车辆在运行过程中因故障发生停止运行、晚点事故，保障轨道车辆在路上的运行安全。大量故障的应急操作是通过复位断路器来进行应急处置，复位断路器的应急操作占到所有应急处理手段的30％左右。目前，复位断路器的应急处理只能靠人工手动操作，无法远程自动处理。随车机械师需要检查判断故障位置及故障类别，然后再去操作复位断路器。此种应急处理手段复杂，增加了应急处理人员的工作强度，延长了故障恢复的时间。

目前低压微型断路器主要集中安装在车内的电气柜及司机室台柜中，随着车辆电气系统的分布式控制技术的发展，集中式控制的电气系统将被分布式、小型化电气系统取代，断路器等中低压电路器件随着终端设备就近布置，分散安装在车顶，车下等不同区域，可以最大化的利用轨道车辆的客室空间。对于安装在车顶或车下的断路器，由于操作空间受限，给日常操作和运用维护带来了很大困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种轨道车辆远程控制系统，以解决目前轨道车辆在运行过程中出现故障而需要复位断路器的应急处理只能靠人工手动操作，并且对于安装在车顶或车下的断路器，由于操作空间受限，给日常操作和运用维护带来了很大困难的技术问题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种轨道车辆远程控制系统，用于实现对轨道车辆电气系统中断路器的远程控制，所述轨道车辆远程控制系统包括远程控制单元和远程执行单元；所述远程执行单元，用于根据执行指令控制所述断路器的运行状态，并将所述断路器的状态信号反馈至所述远程控制单元；所述远程控制单元，用于接收轨道车辆控制系统的远程控制指令，并根据所述远程控制指令向所述远程执行单元下达所述执行指令，以及根据所述断路器的状态信号生成所述断路器的状态信息并反馈至所述轨道车辆控制系统。

本发明的实施方式中，所述远程控制单元包括通信模块、处理模块、输入模块以及输出模块；所述远程控制单元通过处理模块将所述远程控制指令处理生成所述执行指令，以及将所述断路器的状态信号生成所述远程执行单元反馈的所述断路器的状态信息；所述远程控制单元通过所述输入模块接收所述远程执行单元反馈的所述断路器的状态信号；所述远程控制单元通过所述输出模块向所述远程执行单元下达所述执行指令；所述远程控制单元通过所述通信模块与所述轨道车辆控制系统进行远程信号的传输，所述远程信号包括所述远程控制指令和所述断路器的状态信息。

本发明的实施方式中，所述通信模块和所述处理模块之间、所述处理模块与所述输出模块之间、以及所述处理模块与所述输入模块之间均分别通过相互独立的多条CAN总线通信连接。

本发明的实施方式中，所述通信模块通过以太网与所述轨道车辆控制系统通信连接。

本发明的实施方式中，所述远程控制指令包括手动远程控制指令和自动远程控制指令，所述轨道车辆控制系统包括操控单元和控制单元，所述操控单元用于设置所述手动远程控制指令并通过所述控制单元发送至所述远程控制单元，所述控制单元根据轨道车辆运行状态自动生成所述自动远程控制指令。

本发明的实施方式中，所述执行指令包括合闸指令和分闸指令，所述远程执行单元具有合闸通信接口和分闸通信接口，所述远程执行单元通过所述合闸通信接口接收所述合闸指令并控制所述断路器闭合，所述远程执行单元通过所述分闸通信接口接收所述分闸指令并控制所述断路器断开。

本发明的实施方式中，所述断路器的状态信号包括闭合信号、断开信号以及故障信号，所述远程执行单元具有闭合反馈触点、断开反馈触点、故障报警触点，所述闭合反馈触点将所述闭合信号反馈至所述远程控制单元，所述断开反馈接口将所述断开信号反馈至所述远程控制单元，所述故障报警触点将所述故障信号反馈至所述远程控制单元。

本发明的实施方式中，所述远程执行单元通过适配器与所述断路器的操作手柄连接。

本发明的实施方式中，所述远程控制单元还包括电源模块，所述电源模块与轨道车辆的供电接口连接。

本发明的实施方式中，所述断路器为微型断路器。

本发明的特点及优点是：

本发明的轨道车辆远程控制系统，通过远程控制单元接收轨道车辆控制系统的远程控制指令，并根据该远程控制指令向远程执行单元下达执行指令，从而通过远程执行单元控制断路器的运行状态，因此能够实现对轨道车辆电气系统中断路器的远程控制，从而提高了轨道车辆故障时的应急处置效率；并且还通过远程控制单元将远程执行单元反馈的断路器的运行状态反馈至车辆控制系统，因此能够实现车辆控制系统对断路器的远程监测，降低日常操作维护的工作难度，并且提高了车辆电气系统的可靠性；此外，还避免了车辆电气系统中部分断路器随着终端设备就近布置在车顶、车下等操作空间受限的区域而导致日常操作和运营维护的难度大的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的轨道车辆远程控制系统的模块图。

图2为本发明的远程控制单元的模块图。

图3为本发明的远程控制单元与轨道车辆控制系统交互的模块图。

图4为本发明的远程执行单元的模块图。

图5为本发明的远程执行单元的控制模块的接线示意图。

图中：

1、轨道车辆控制系统；11、控制单元；12、操控单元；2、远程控制单元；21、处理模块；22、通信模块；23、输出模块；24、输入模块；25、电源模块；3、远程执行单元；31、控制模块；311、分闸通信接口；312、合闸通信接口；313、闭合反馈触点；314、断开反馈触点；315、故障报警触点；316、正常运行触点；317、辅助触头；318、报警触头；319、正极端子；320、负极端子；32、驱动模块；33、适配器；4、断路器；5、轨道车辆的供电接口。

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。

如图1所示，本发明提供一种轨道车辆远程控制系统，用于实现对轨道车辆电气系统中断路器4的远程控制，轨道车辆远程控制系统包括远程控制单元2和远程执行单元3；远程执行单元3，用于根据执行指令控制断路器4的运行状态，并将断路器4的状态信号反馈至远程控制单元2；远程控制单元2，用于接收轨道车辆控制系统1的远程控制指令，并根据远程控制指令向远程执行单元3下达执行指令，以及根据断路器4的状态信号生成断路器4的状态信息并反馈至轨道车辆控制系统1。

本发明的轨道车辆远程控制系统，通过远程控制单元2接收轨道车辆控制系统1的远程控制指令，并根据该远程控制指令向远程执行单元3下达执行指令，从而通过远程执行单元3控制断路器4的运行状态，因此能够实现对轨道车辆电气系统中断路器4的远程控制，从而提高了轨道车辆故障时的应急处置效率；并且还通过远程控制单元2将远程执行单元3反馈的断路器4的运行状态反馈至车辆控制系统，因此能够实现车辆控制系统对断路器4的远程监测，降低日常操作维护的工作难度，并且提高了车辆电气系统的可靠性；此外，还避免了车辆电气系统中部分断路器4随着终端设备就近布置在车顶、车下等操作空间受限的区域而导致日常操作和运营维护的难度大的技术问题。

具体的，轨道车辆控制系统1包括控制单元11，控制单元11将远程控制指令发送至远程控制单元2，通过远程控制单元2将远程控制指令处理生成远程执行单元3能够识别的执行指令，使得远程执行单元3能根据执行指令对断路器4进行分闸和合闸操作。

如图2所示，本发明的实施方式中，远程控制单元2包括通信模块22、处理模块21、输入模块24以及输出模块23；远程控制单元2通过处理模块21将远程控制指令处理生成执行指令，以及将断路器4的状态信号生成远程执行单元3反馈的断路器4的状态信息；远程控制单元2通过输入模块24接收远程执行单元3反馈的断路器4的状态信号；远程控制单元2通过输出模块23向远程执行单元3下达执行指令；远程控制单元2通过通信模块22与轨道车辆控制系统1进行远程信号的传输，远程信号包括远程控制指令和断路器4的状态信息。

处理模块21作为远程控制单元2的中央处理器，主要负责远程控制单元2内部的所有软硬件资源的调度和通信，具备故障记录、过程数据记录及断电保持功能，满足数据记录需求，同时处理模块21能够检测自身的芯片状态以及远程控制单元2的对外通信状态，当检测到故障后则切短对应通路的通信连接。

通信模块22通过以太网与轨道车辆控制系统1通信连接。通信模块22与轨道车辆控制系统1通过以太网进行通信，从而使远程控制单元2能够接收轨道车辆控制系统1的远程控制指令，以及将断路器4的状态信息反馈给轨道车辆控制系统1。

输出模块23能够将处理模块21输入的执行指令转换成远程执行单元3能够识别的开关量信号并输出。输出模块23具有短路保护功能，当输出模块23输出的某路输出通道的负载出现短路时，输出模块23能生成断路提示信息并传输至处理模块21，处理模块21根据该断路提示信息将输出模块23输出的该路输出通道的断开连接，当短路消失后及时自动恢复。具体的，输出模块23输出的开关量信号为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半场效晶体管)开关量信号。处理模块21输入的执行指令为DC110V信号。

输入模块24能够将远程执行单元3反馈的断路器4的状态信号转换成处理模块21能够接收的状态信号。输入模块24具备过压、过流保护，带有自诊断电路，可实时进行故障自检测。具体的，远程执行单元3反馈的断路器4的状态信号为光电隔离的开关量信号，处理模块21接收的状态信号为DC110V信号。

输入模块24和输出模块23分别通过CAN总线与处理模块21通信连接。本发明的实施方式中，通信模块22和处理模块21之间、处理模块21与输出模块23之间、以及处理模块21与输入模块24之间均分别通过相互独立的多条CAN总线通信连接。当其中一CAN总线出现故障时，仍能通过另外的CAN总线进行通信。本实施例中，通信模块22和处理模块21之间、处理模块21与输出模块23之间、以及处理模块21与输入模块24之间均分别通过相互独立的两条CAN总线同时参与通信。具体的，一输入模块24和一输出模块23与四个远程执行单元3进行数据传输，从而实现同时对四个断路器4的远程控制。也可以能够根据轨道车辆控制系统1所要远程控制的断路器4的数量，灵活增减输入模块24、输出模块23以及远程执行单元3的数量。

如图2所示，远程控制单元2通过电源模块25与轨道车辆的供电接口5连接。具体的，轨道车辆的供电接口5向电源模块25的供电电压范围为DC77V～DC137.5V，满足轨道车辆的宽压设计，电源模块25向处理模块21、通信模块22、输入模块24以及输出模块23供电，供电电压为DC5V。电源模块25具备两路供电冗余设计，即通过两电能输入电路与轨道车辆的供电接口5连接，当一电能输入电路出线障碍时，仍能通过另一电能输入电路进行供电。电源模块25还通过一信号线与处理模块21通信连接，通过处理模块21控制电源模块25的运行以及获取电源模块25的工作状态信息。电源模块25具有EMC滤波及保护电路设计，从而具备输入过压保护功能、输入欠压保护功能、输入浪涌保护功能，以及输出过流保护功能以及输出短路保护功能。

如图2所示，本实施例中，处理模块21、通信模块22、输入模块24、输出模块23以及电源模块25均为板卡结构，且均为标准3U尺寸。各个板卡结构采用抽拉式结构安装在一机箱中，该机箱为3U标准机箱。

如图3所示，本发明的实施方式中，远程控制指令包括手动远程控制指令和自动远程控制指令，轨道车辆控制系统1包括操控单元12和控制单元11，操控单元12用于设置手动远程控制指令并通过控制单元11发送至远程控制单元2，控制单元11根据轨道车辆运行状态自动生成自动远程控制指令。具体的，轨道车辆运行的状态信息包括轨道车辆电气系统的工作状态信息、轨道车辆远程控制系统的工作状态信息以及轨道车辆上其他子系统的工作状态信息。操控单元12包括显示模块和控制按钮，显示模块用于显示轨道车辆运行的状态信息，司机、机械师或其他工作人员能够根据该状态信息进行人为诊断，进而通过操作控制按钮下达手动远程控制指令，从而实现人车交互。控制单元11根据反馈的轨道车辆运行的状态信息自动诊断并下达自动远程控制指令。

如图5所示，本发明的实施方式中，执行指令包括合闸指令和分闸指令，远程执行单元3具有合闸通信接口312和分闸通信接口311，远程执行单元3通过合闸通信接口312接收合闸指令并控制断路器4闭合，远程执行单元3通过分闸通信接口311接收分闸指令并控制断路器4断开。

如图4和图5所示，远程执行单元3通过正极端子319和负极端子320与轨道车辆的供电接口5连接。远程执行单元3通过适配器33与断路器4的操作手柄连接。远程执行单元3包括控制模块31、驱动模块32以及适配器33，驱动模块32包括驱动电机、传动结构以及传动手柄，传动手柄通过适配器33与断路器4的操作手柄连接。控制模块31通过合闸通信接口312和分闸通信接口311与输出模块23的两输出端口连接，输出模块23的两输出端口分别输出合闸指令和分闸指令，控制模块31通过合闸通信接口312和分闸通信接口311分别接收合闸指令和分闸指令后控制驱动电机转动，并通过传动结构带动传动手柄转动，使得传动手柄通过适配器33带动操作手柄转动，从而实现断路器4的闭合和断开。

具体的，断路器4为微型断路器。远程执行单元3的工作电压为DC77V～DC137.5V；工作温度为-40℃～+70℃；工作寿命为10000次循环(1循环＝断开一次和闭合一次)；控制信号为脉冲信号或持续信号；最高操作频率可每分钟实现两个循环。远程执行单元3具备自动重合闸保护功能，即3次合闸失败，合闸功能自锁，无法合闸；并具有显示面板能够显示工作状态；并且能够支持关闭远程执行功能。

如图5所示，本发明的实施方式中，断路器4的状态信号包括闭合信号、断开信号以及故障信号，远程执行单元3具有闭合反馈触点313、断开反馈触点314、故障报警触点315，闭合反馈触点313将闭合信号反馈至远程控制单元2，断开反馈触点314将断开信号反馈至远程控制单元2，故障报警触点315将故障信号反馈至远程控制单元2。

具体的，远程执行单元3还具有正常运行触点316，正常运行触点316将正常运行信号反馈至远程控制单元2。远程执行单元3设有辅助触头317和报警触头318。当断路器4闭合时，辅助触头317从断开反馈触点314切换至闭合反馈触点313，从而通过闭合反馈触点313向远程控制单元2反馈闭合信号；当断路器4断开时，辅助触头317从闭合反馈触点313切换至断开反馈触点314，从而通过断开反馈触点314向远程控制单元2反馈断开信号；当断路器4出现故障时，报警触头318从正常运行触点316切换至故障报警触点315，从而通过故障报警触点315向远程控制单元2反馈故障信号；当断路器4故障接触时，报警触头318从故障报警触点315切换至正常运行触点316，从而通过正常运行触点316向远程控制单元2反馈正常运行信号。

结合图5所示，输出模块23具有8路DO端口(即开关量输出端口)，通过8个输出端口分别输出执行指令至4个远程执行单元3中的4个分闸通信接口311以及4个合闸通信接口312，从而能实现同时对四个断路器4的远程控制。

结合图5所示，输入模块24具有16路DI端口(即开关量输入端口)，其中，4路DI端口用于接收4个远程执行单元3中的4个闭合反馈触点313反馈的闭合信号，4路DI端口用于接收4个远程执行单元3中的4个断开反馈触点314反馈的断开信号，4路DI端口用于接收4个远程执行单元3中的4个故障报警触点315反馈的故障信号，4路DI端口用于接收4个远程执行单元3中的4个正常运行触点316反馈的正常运行信号。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种轨道车辆远程控制系统，其特征在于，用于实现对轨道车辆电气系统中断路器的远程控制，所述轨道车辆远程控制系统包括远程控制单元和远程执行单元；

所述远程执行单元，用于根据执行指令控制所述断路器的运行状态，并将所述断路器的状态信号反馈至所述远程控制单元；

所述远程控制单元，用于接收轨道车辆控制系统的远程控制指令，并根据所述远程控制指令向所述远程执行单元下达所述执行指令，以及根据所述断路器的状态信号生成所述断路器的状态信息并反馈至所述轨道车辆控制系统。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆远程控制系统，其特征在于，

所述远程控制单元包括通信模块、处理模块、输入模块以及输出模块；所述远程控制单元通过处理模块将所述远程控制指令处理生成所述执行指令，以及将所述断路器的状态信号生成所述远程执行单元反馈的所述断路器的状态信息；所述远程控制单元通过所述输入模块接收所述远程执行单元反馈的所述断路器的状态信号；所述远程控制单元通过所述输出模块向所述远程执行单元下达所述执行指令；所述远程控制单元通过所述通信模块与所述轨道车辆控制系统进行远程信号的传输，所述远程信号包括所述远程控制指令和所述断路器的状态信息。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆远程控制系统，其特征在于，

所述通信模块和所述处理模块之间、所述处理模块与所述输出模块之间、以及所述处理模块与所述输入模块之间均分别通过相互独立的多条CAN总线通信连接。

4.根据权利要求2所述的轨道车辆远程控制系统，其特征在于，

所述通信模块通过以太网与所述轨道车辆控制系统通信连接。

5.根据权利要求2所述的轨道车辆远程控制系统，其特征在于，

所述远程控制指令包括手动远程控制指令和自动远程控制指令，所述轨道车辆控制系统包括操控单元和控制单元，所述操控单元用于设置所述手动远程控制指令并通过所述控制单元发送至所述远程控制单元，所述控制单元根据轨道车辆运行状态自动生成所述自动远程控制指令。

6.根据权利要求1所述的轨道车辆远程控制系统，其特征在于，

所述执行指令包括合闸指令和分闸指令，所述远程执行单元具有合闸通信接口和分闸通信接口，所述远程执行单元通过所述合闸通信接口接收所述合闸指令并控制所述断路器闭合，所述远程执行单元通过所述分闸通信接口接收所述分闸指令并控制所述断路器断开。

7.根据权利要求1所述的轨道车辆远程控制系统，其特征在于，

所述断路器的状态信号包括闭合信号、断开信号以及故障信号，所述远程执行单元具有闭合反馈触点、断开反馈触点、故障报警触点，所述闭合反馈触点将所述闭合信号反馈至所述远程控制单元，所述断开反馈触点将所述断开信号反馈至所述远程控制单元，所述故障报警触点将所述故障信号反馈至所述远程控制单元。

8.根据权利要求1所述的轨道车辆远程控制系统，其特征在于，

所述远程执行单元通过适配器与所述断路器的操作手柄连接。

9.根据权利要求1所述的轨道车辆远程控制系统，其特征在于，

所述远程控制单元还包括电源模块，所述电源模块与轨道车辆的供电接口连接。

10.根据权利要求1所述的轨道车辆远程控制系统，其特征在于，

所述断路器为微型断路器。

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