CN202159267U - 基于交流传动机车的分布动力远程无线重联同步控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于交流传动机车的分布动力远程无线重联同步控制装置，天线、天线转接或合路装置、无线收发模块依次相连，无线收发模块与无线通信接口双向连接，无线通信接口、CPU主处理模块、内部冗余网络通信接口分别与CPCI总线双向连接，CPCI总线与数字量I/O板、网络通信接口双向连接，数字量I/O板与机车电气模块连接，网络通信接口与交流机车车辆主控单元、人机对话接口及显示模块连接，机车电气系统接口模块、交流机车车辆主控单元分别与交流机车牵引/制动及机车电气设备双向连接，本实用新型实现了由交流传动机车及货车车辆构成的重载组合列车牵引运行，并使列车的安全运行品质得到可靠保证。

Description

基于交流传动机车的分布动力远程无线重联同步控制装置

技术领域

本实用新型属于重载组合列车机车无线重联控制领域，具体为一种基于交流传动机车的分布动力远程无线重联同步控制装置。

背景技术

随着铁路运输发展，国内货运铁路运输的重载要求日益提高，为了满足在有限的货运线路条件的基础上提高运输效率的要求，需要多台货运机车分布在长大货车车辆中不同位置组成重载组合列车运行以提高运能，这其中一方面要提高机车的牵引功率以提高牵引力，如大功率交流传动机车，同时保证各机车牵引驱动的同步性，保证列车牵引安全，另一方面要保证长大制动的同步性，列车列车制动的安全，提高这些达到重载运输同时保证列车安全运行品质。可见同步性是其中的关键，如何对列车中的机车远程进行同步控制是该问题的关键，为克服这些不足，采用无线重联方式是当前及未来一种可行及有效的途径.

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于交流传动机车的分布动力机车远程无线重联同步控制装置，实现由交流传动机车及货车车辆构成的重载组合列车牵引运行，并使列车的安全运行品质得到可靠保证。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于交流传动机车的分布动力远程无线重联同步控制装置，其包括天线、天线转接或合路装置、无线收发模块、无线通信接口、CPU主处理模块、内部重联冗余网络通信接口、数字量I/O板、网络通信接口、机车电气接口、交流机车主控单元、人机对话接口及显示模块、交流机车牵引/制动模块，天线、天线转接或合路装置、无线收发模块依次相连，无线收发模块与无线通信接口双向连接，无线通信接口、CPU主处理模块、内部冗余网络通信接口分别与CPCI总线双向连接，CPCI总线与I/O接口、网络通信接口双向连接，I/O接口与机车电气模块连接，网络通信接口与交流机车车辆主控单元、人机对话接口及显示模块连接，机车电气系统接口模块、交流机车车辆主控单元分别与交流机车牵引/制动及机车电气设备双向连接。

本实用新型采用符合铁路车辆标准的电源模块。

本实用新型系统装置适合工作的环境温度为-40℃-85℃。

本实用新型采用符合欧式标准的3U(欧式标准插件尺寸的一种)插卡。

本实用新型采用符合欧式标准的4U(欧式标准插件尺寸的一种)小型机箱。

本实用新型主CPU采用PowerPC(一种精简指令集计算机-reducedinstruction set computer架构的CPU处理器)架构。

本实用新型系统总线采用CPCI总线规范。

本实用新型采用实时操作系统。

以下对本实用新型作进一步详细说明。

同步控制模块、机车牵引传动/制动控制系统逻辑控制模块、故障预警与诊断以及安全导向模块与交流机车主控单元网络通信及数据交互模块、交流传动机车电气接口模块相连，同步控制模块、机车牵引传动/制动控制系统逻辑控制模块、故障预警与诊断以及安全导向模块与交流传动机车司机室人机对话及显示模块相连，交流机车主控单元网络通信及数据交互模块与交流机车车辆主控单元相连，交流机车电气系统接口与交流机车电气系统相连，交流机车车辆主控单元、交流机车电气系统与交流机车牵引/制动及机车电气设备相连。系统可进行两套动态热备冗余，两套系统通过通信总线模块进行相连，构成通信桥梁，当主系统故障时进行自动切换；当一台交流传动机车由两个单节车组成时，两个单节车的机车远程无线重联同步控制系统可以构成互为冗余的系统，两套系统通过通信总线模块进行相连，构成通信桥梁，当主系统故障时进行自动切换，两套无线重联同步控制系统的无线电通信频率的频点可以错开，这样取得的效果更好。无线通信数据传输及无线网络管理模块、同步控制模块、机车牵引传动/制动控制系统逻辑控制模块、故障预警与诊断以及安全导向模块由CPU处理器完成相应功能，交流机车主控单元网络通信及数据交互模块由CPU处理器通过系统总线经机车车辆总线接口卡与交流机车主控单元进行通信来实现。交流传动机车电气接口模块通过装置上数字量I/O板来实现。

本实用新型达到的有益效果为：1)形成基于无线网络的列车级无线网关，构架远程交流传动机车通信的桥梁。2)进行交流传动机车的远程同步牵引驱动控制和远程同步制动控制。3)实现由交流传动机车及货车车辆构成的重载组合列车牵引运行，并使列车的安全运行品质得到可靠保证。

附图说明

图1为本实用新型装置结构示意图；

图2为本实用新型交流传动机车无线重联同步控制装置冗余示意图；

图3为本实用新型基于两节内重联构成的一台交流传动机车无线重联同步控制装置冗余示意图。

其中：

1：列车级无线数据；2：天线；3：天线系统；4：天线转接或合路装置；5：无线收发模块；6：机车远程无线重联同步控制装置；7：无线通信接口；8：CPU主处理模块；9：无线重联控制；10：CPCI总线；11：数字量I/O板；12：网络通信及接口模块；13：电源模块；14：机车电气系统接口模块；15：交流机车车辆主控单元；16：人机对话接口及显示装置；17：交流机车牵引/制动及其它电气设备；18：交流机车设备；19：内部重联冗余网络通信接口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型机车远程无线重联同步控制装置6包括安装天线2、天线转接或合路装置4、无线收发模块5、无线通信接口7、CPU主处理模块8、CPCI总线10、数字量I/O板11、网络通信及接口模块12、电源模块13，天线系统1中的天线2与天线转接或合路装置4相连，天线转接或合路装置4分别与不同制式无线收发模块5相连，无线收发模块5分别与无线重联控制9的无线通信接口7相连，无线重联控制9中的CPU主处理模块8通过CPCI总线10分别与无线重联控制9中的无线通信接口7、数字量I/O板11、网络通信及接口模块12相连，电源模块13向无线重联控制9提供供电电源，网络通信及接口模块12与交流机车设备18中的交流机车车辆主控单元15相连，数字量I/O板11与交流机车设备18中的机车电气系统接口14相连，网络通信及接口模块12与交流机车设备18中的人机对话接口及显示装置16相连。机车电气系统接口模块14及交流机车车辆主控单元15分别于交流机车设备18中的交流机车牵引/制动及机车电气设备17相连。交流传动机车无线重联同步控制系统可进行两套无线重联同步控制系统动态热备冗余，两套系统通过通信总线模块19进行数据交换，构成通信桥梁，当主系统故障时进行自动切换，而且不影响原有控制功能。当一台交流传动机车由两个单节车组成时，两个单节车的机车远程无线重联同步控制系统可以构成互为冗余的系统，两套系统通过通信总线模块19进行相连，构成通信桥梁，主系统故障时进行自动切换，而且不影响原有控制功能。

本实用新型的优选实施例还可以是采用符合铁路车辆标准的电源模块、符合欧式标准的3U插卡、符合欧式标准的4U小型机箱、主CPU采用PowerPC架构、系统总线采用CPCI总线规范。

本实用新型产品的工作环境温度为-40℃～85℃。

参考图1、2、3，本实用新型的工作原理为：

(1)通过增加机车远程无线重联同步控制装置，构建机车新的三级控制模式，第一级为无线列车级，通过无线通信网络来构建，第二级通过无线重联同步控制系统结合交流传动机车主控单元为来构建融合机车远程无线重联控制系统的机车车辆级，第三级为驱动及功能级，其中第三级为原车的功能；

(2)列车级采用无线通信网络，无线通信选择方式有：(a)无线电空间波传输方式；(b)在电气化区段通过接触网感应通信；(c)通过GSM-R、3G以及4G等或更高性能的基于地面基站的宽带通信网络。各车之间的无线通信方式可以是上述的一种，也可以是上述的多种结合，并有系统进行无缝选择，同时具备无线网络管理功能。通过机车远程无线重联同步控制装置，将各个机车的控制及状态数据统一为标准的无线协议数据，通过无线通信网络建立起列车级无线传输信道；

(3)机车远程无线重联同步控制装置作为交流传动机车之间远程通信的无线列车级网关，通过机车车辆级总线与机车车辆主控制单元进行数据交换，同时又可作为机车车辆级的无线通信设备，结合机车车辆主控制单元实现包括主控车、从控车的无线重联方式下的本车控制及计算，将控制信息发送到机车车辆主控单元，同时通过机车车辆主控单元获取机车牵引设备信息及反馈。通过控制信息及反馈信息的交换，在主控机车其机车无线重联同步控制系统通过无线列车级网关发出控制信息并接收从控机车信息，在从根据主控机车发送的控制信息及本车的工况进行本车的控制，并反馈相应的信息给无线列车级，通过此实现机车远程的牵引驱动同步控制及制动同步控制。机车无线重联同步控制系统通过机车车辆主控单元及交流传动机车电气系统将机车主、辅、控系统以及制动系统的信息及数据进行统一标准的协议转换及数据处理，转换成为统一的列车级机车无线重联传输协议数据；

(4)将上述统一的列车级机车无线重联传输协议数据内容转换成无线空中协议数据，借助机车无线重联控制装置中的无线收发模块进行数据的发送，同时将无线收发模块接收到的无线空中协议数据进行协议反向转换及数据处理，把无线数据转换成需要的原机车车辆级有线网络协议数据，再通过机车电气接口，将有线网络协议数据向机车各控制及执行设备发送，从而实现机车间的近距离无线重联及多机之间的无线互联互通，并计算处理进行机车控制及特性的匹配，即实现机车间的无线重联控制；

(5)基于交流传动机车的分布动力机车远程无线重联同步控制系统，在牵引运行时各从控车跟随主控机车动态调整牵引特性，以达到同步驱动牵引，减少列车的纵向作用力；在制动时，通过分布在重载组合列车一定距离长度上远程从控机车制动系统投入工作，并同步跟随主控机车制动系统动作，形成多点列车管充排风，减少列车的充排风时间，加快列车循环制动周期，提高列车制动的安全性，防止制动或缓解时列车管空气压力波速不快造成的影响。

(6)机车远程无线重联同步控制系统可进行两套动态热备冗余，两套系统通过通信总线模块进行相连，构成通信桥梁，当主系统故障时进行自动切换；当一台交流传动机车由两个单节车组成时，两个单节车的机车远程无线重联同步控制系统可以构成互为冗余的系统，两套系统通过通信总线模块进行相连，构成通信桥梁，当主系统故障时进行自动切换，两套无线重联同步控制系统的无线电通信频率的频点可以错开，这样取得的效果更好。

(7)通过交流传动机车司机室机车状态显示装置进行人机对话实现机车远程重联时编组参数设定，同时进行编组及解编的执行、机车重联信息的实时显示及查询。

Claims (4)

1.一种基于交流传动机车的分布动力远程无线重联同步控制装置，包括天线、天线转接或合路装置、无线收发模块、无线通信接口、CPU主处理模块、内部重联冗余网络通信接口、数字量I/O板、网络通信接口、机车电气接口、交流机车主控单元、人机对话接口及显示模块、交流机车牵引/制动模块，其特征在于，天线、天线转接或合路装置、无线收发模块依次相连，无线收发模块与无线通信接口双向连接，无线通信接口、CPU主处理模块、内部冗余网络通信接口分别与CPCI总线双向连接，CPCI总线与数字量I/O板、网络通信接口双向连接，数字量I/O板与机车电气模块连接，网络通信接口与交流机车车辆主控单元、人机对话接口及显示模块连接，机车电气系统接口模块、交流机车车辆主控单元分别与交流机车牵引/制动及机车电气设备双向连接。

2.根据权利要求1所述的基于交流传动机车的分布动力远程无线重联同步控制装置，其特征在于，采用3U插卡。

3.根据权利要求1所述的基于交流传动机车的分布动力远程无线重联同步控制装置，其特征在于，采用4U小型机箱。

4.根据权利要求1所述的基于交流传动机车的分布动力远程无线重联同步控制装置，其特征在于，CPU主处理模块采用PowerPC架构。

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