CN203739891U - 机车远程控制单元及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机车远程控制单元及系统。本实用新型的机车远程控制单元包括：输入板卡、网关板卡；所述输入板卡与所述网关板卡之间通过CAN总线连接，所述网关板卡包括无线通信模块；所述远程控制单元位于主控机车的控制室；所述输入板卡用于获取位于所述主控机车控制室的控制设备发送的模拟信号形式的控制命令，将所述模拟信号形式的控制命令转化为数字信号形式的控制指令，并通过所述CAN总线将所述控制指令发送给所述网关板卡；所述网关板卡用于通过所述无线通信模块将所述控制指令发送给位于从控机车的至少一个远程控制单元，以使所述位于从控机车的至少一个远程控制单元执行所述控制指令。本实用新型方案可降低机车重联的技术难度。

Description

机车远程控制单元及系统

技术领域

本实用新型涉及轨道交通技术，尤其涉及一种机车远程控制单元及系统。

背景技术

随着轨道交通技术的不断发展，电力机车，如城市轨道列车、地下轨道列车、高速铁路列车、客运电力机车及货运电力机车等都得到长足的发展。

现在轨道交通列车的载重及运行速度都在不断的挺高，而由于单一的机车控制室，也就是机车车头，牵引功率有限，使得大载重同时行驶速度难以达到要求，且由于机车车头后连接的车厢一般比较多，其行驶过程中的转弯难以得到控制。因此，可在一列车的车头，车中和/或车尾配置多个机车控制室，位于不同位置的机车控制室可通过机车重联，也就是通过重联网关有线连接在一起，接收由位于行驶前端的机车车头发出的行驶控制命令，继而通过有线连接传输给位于其他位置的机车控制室。

然而由于空间及距离的限制，现有的通过有线组网进行机车重联的方式，布线组网复杂，机车重联技术难度较大。

实用新型内容

本实用新型提供一种机车远程控制单元及系统，以解决现有机车重联布线组网复杂，机车重联技术难度大的问题。

本实用新型提供的机车远程控制单元，包括：输入板卡、网关板卡，其中，所述输入板卡与所述网关板卡之间通过控制器局部网络CAN总线连接，所述网关板卡包括无线通信模块；所述远程控制单元位于主控机车控制室；

所述输入板卡，用于接收位于所述主控机车控制室内的控制设备发送的模拟信号形式的控制命令，将所述模拟信号形式的控制命令转化为数字信号形式的控制指令，并通过所述CAN总线将所述控制指令发送给所述网关板卡；

所述网关板卡，用于通过所述无线通信模块将所述控制指令发送给位于从控机车的至少一个远程控制单元，以使所述位于从控机车的至少一个远程控制单元执行所述控制指令。

其中，所述网关板卡，还包括：无线局域网协议控制器；

所述无线局域网协议控制器，用于在所述网关板卡通过所述无线通信模块将所述控制指令发送之前，将所述控制指令转化为符合无线局域网协议的数据。

本实用新型提供的另一种机车远程控制单元，包括：网关板卡、输出板卡，其中所述网关板卡与所述输出板卡之间通过控制器局部网络CAN总线连接；所述网关板卡包括无线通信模块；所述远程控制单元位于从控机车控制室；

所述网关板卡通过所述无线通信模块接收其他远程控制单元发送的数字信号形式的控制指令，并通过所述CAN总线将所述控制指令发送给所述输出板卡；所述其他远程控制单元位于主控机车控制室；

所述输出板卡，用于将接收到的所述控制指令转化为模拟信号形式的控制命令，生成驱动信号，驱动位于所述从控机车控制室内的执行设备根据所述控制命令执行相关操作。

其中，所述网关板卡，还包括：CAN协议控制器；

所述CAN协议控制器，用于在通过所述CAN总线将所述控制指令发送给所述输出板卡之前，将所述控制指令转化为符合CAN协议的数据。

进一步地，所述网关板卡，还包括：MVB协议控制器；

所述网关板卡，在通过所述CAN总线将所述控制指令发送给所述输出板卡之前，还将所述控制指令发送给位于所述从控机车控制室的中央控制单元，以使所述中央控制单元判断所述控制指令是否满足所述从控机车控制室内的执行设备的命令执行条件；若满足，则通过所述CAN总线将所述控制指令发送给所述输出板卡；

所述MVB协议控制器，用于在所述网关板卡将所述控制指令发送给所述中央控制单元之前，将所述控制指令转化为符合MVB协议的数据。

本实用新型还提供的机车远程控制系统，包括如上所述的位于主控机车控制室的远程控制单元和至少一个如上所述位于从控机车控制室的远程控制单元。

本实用新型所提供的机车远程控制单元及系统，通过在主控机车控制室的远程控制单元将驾驶员输入的操作控制命令，无线传输发送给位于从控机车控制室的远程控制单元，从而使从控机车控制室内的执行设备根据该控制命令执行相关操作。基于本实用新型所提供方案进行机车重联的技术，空间及距离的影响较小，无需复杂的有线布线，从而降低机车重联的技术难度。

附图说明

图1为本实用新型实施例一所提供的机车远程控制单元的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二所提供的机车远程控制单元的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三所提供的机车远程控制系统的结构示意图。

附图标记说明：

101：机车远程控制单元；

102：输入板卡；

103、202：网关板卡；

104、204：无线通信模块；

201：机车远程控制单元；

203：输出板卡；

301：机车远程控制系统；

302：第一远程控制单元；

303：第二远程控制单元。

具体实施方式

实施例一

图1为本实用新型实施例一所提供的机车远程控制单元的结构示意图。如图1所示，机车远程控制单元101包括输入板卡102、网关板卡103。输入板卡102与网关板卡103之间通过控制器局部网络（Controller Area Network，简称CAN）总线连接，网关板卡103包括无线通信模块104；远程控制单元101位于主控机车控制室。

输入板卡102，用于接收位于主控机车控制室内的控制设备发送的模拟信号形式的控制命令，将该模拟信号形式的控制命令转化为数字信号形式的控制指令，并通过CAN总线将控制指令发送给网关板卡103。

网关板卡103，用于通过无线通信模块104将控制指令发送给位于从控机车的至少一个远程控制单元，以使位于从控机车的至少一个远程控制单元执行控制指令。

主控机车控制室，也就是机车行驶方向前端为机车提供行驶的各种控制命令的控制室。列车的行驶命令，如启动、停止、加减速、转弯等都是通过机车驾驶员对主控机车控制室内的控制设备执行对应操作，如按下操作台上对应的按钮或扳键开关等。

当一个机车控制室无法为包括机车控制室及其依次连接的车厢的整列车提供足够的牵引力，以使整列车都可以达到设定的行驶要求，即速度、方向等要求时，通常会给整列车配置多个机车控制室，通过机车重联，由主控机车控制室内的控制设备发出控制命令，从控机车控制室接收控制命令，来进行联合控制。由于从控机车控制室内的控制设备无法独立发送控制命令，其控制命令都听从于主控机车控制室的控制设备所发出的控制命令。

该实施例中机车远程控制单元101是机箱式结构，也就是在该机车远程控制单元101的机箱上具有不同的插板接口，可通过插入板卡的方式将输入板卡102和网关板卡103插入该机箱上，在该机箱内部，输入板卡102和网关板卡103通过CAN连接，也就是在远程控制单元101的CAN网络内通过线缆相连接。网关板卡103包括无线通信模块104，该网关板卡103可以是内部集成了具有无线通信模块的电路板。网关板卡103至少还包括电源板卡。需要说明的是，该无线通信模块104至少还包括天线，以接收无线电波信号，而对于该天线的具体类型本申请并不作限制；无线传输单元101还应包括存储器、处理器等模块，本实用新型并不以此为限。

主控机车控制室内的控制设备包括驾驶员操作台上的电器按钮、继电器柜和扳键开关等。主控机车控制室内的控制设备，通过接收驾驶员通过对应设备的人机操作界面输入的相关命令，如按下按钮或通过扳手扳拧扳键开关等，生成对应的控制命令。该控制命令为模拟信号形式的控制命令。该主控机车控制室内部的控制设备执行操作的所需的电压多为110V的电压，而该模拟形式的控制命令则为在110V电压下的对应的电信号。

输入板卡102，获取该控制命令的方式可以是通过预设在对应控制设备设备处的传感器等主动监测获得，也可以是通过接收命令执行设备在接收到驾驶员输入的相关操作命令时，通过车辆内部总线发送的消息获得。该输入板卡102还可以将获取的模拟形式的控制命令转化为数字信号行驶的控制指令。举例来说，在110V的电压下，不同的设备的工作电压不同，相同设备不同的工作状态下工作电压也不尽相同。可针对不同的设备和/或工作状态，设置不同的电压阈值，当输入板卡所获取的模拟信号在某一时刻大于等于该电压阈值时，则可通过高电平“1”来表示，若小于阈值，则可通过低电平“0”，如此便可将该模拟信号转化为计算机可识别的数字形式的控制指令。输入板卡102通过CAN总线将转化生成的控制指令发送给网关板卡103。需要说明的是，上述将控制命令转化为控制指令的方式并非本实用新型方案所需要执行的唯一的实现方案，只要是可以将模拟信号转化为数字信号的方法，本实施例均适用。

由于在主控机车控制室内部的发送控制命令的控制设备为多个，不同的控制设备其发出的控制命令不同。因此，该输入板卡102可包括多个输入模块，以对应不同的控制设备，接收不同的控制命令，该输入板卡102内部的输入模块之间各自独立。

网关板卡103，通过无线通信模块104将该控制指令转化成无线电波信号，发送给从控机车的至少一个远程控制单元。从控机车的数量可以是根据及机车后所连接的车厢的数量和/或整列车的载重等所配置，每一个从控机车都包括一个控制室，且该控制室内包括一个远程控制单元。

对于从控机车控制室内执行设备的控制命令通过远程控制单元传输，而对于主控机车本身内部的执行设备，也还是通过MVB总线的方式传输。网关板卡还包括MVB协议控制器、MVB收发器、MVB隔离器。该MVB收发器用于将该控制指令通过MVB总线发送给位于远程控制单元所在的机箱外的中央控制单元，通过该中央控制单元判断该控制指令是否满足该主控机车控制室内各执行设备的要求。该MVB协议控制器用于在MVB收发器发送控制指令给中央控制单元之前，将该控制指令转化符合MVB协议的数据。该MVB隔离器用于将发送给中央控制单元的MVB协议的控制指令与将要发送的无线传输数据进行隔离。

本实施例所提供的技术方案，主控机车控制室通过远程控制单元将控制设备发出的控制命令，无线传输发送给从控机车控制室的远程控制单元，从而使从控机车控制室内的执行设备根据该控制命令执行相关操作。基于本实施例提供的远程控制单元的无线机车重联的技术，空间及距离的影响较小，无需复杂的有线布线，从而降低机车重联的技术难度。

对于通过有线重联网关将主控机车与从控机车连接在一起的机车重联，需要多个有线重联网关，而应用在轨道车辆上的有线重联网关多为国外设备制造厂商所制造，价格昂贵。因而，基于本实施例提供方案，还可降低重联成本。

进一步地，在上述方案的基础上，网关板卡103，还包括：还包括：无线局域网协议控制器；

无线局域网协议控制器，用于在网关板卡通过无线通信模块将控制指令发送出去之前，将控制指令转化为符合无线局域网协议的数据。

具体地，由于网关板卡接收到输入板卡发送的控制命令使在CAN总线上传输的数据，那么该控制指令即是符合CAN协议的数据。由于无线传输的数据也需符合无线局域网协议，因而需要无线局域网协议控制器将该CAN协议的控制指令转化为无线传输数据。该无线局域网协议例如可以是IEEE802.11协议。

将待传输的控制指令的转化为符合其传输协议的数据，可使得，及机车的命令控制有条不紊，从而确保指令接收方得到更加精确的指令信息，继而可保证列车的安全运行。

实施例二

图2为本实用新型实施例二所提供的机车远程控制单元的结构示意图。如图2所示，机车远程控制单元201包括网关板卡202、输出板卡203。其中网关板卡202与输出板卡203之间CAN总线连接；网关板卡202包括无线通信模块204；远程控制单元201位于从控机车控制室。

网关板卡202通过无线通信模块204接收其他远程控制单元发送的数字信号形式的控制指令，并通过CAN总线将控制指令发送给输出板卡203；其他远程控制单元位于主控机车控制室。

输出板卡203，用于将接收到的控制指令转化为模拟信号形式的控制命令，生成驱动信号，驱动位于从控机车控制室内的执行设备根据控制命令执行相关操作。

在从控机车控制室内部的接收执行控制命令的执行设备为多个，不同的执行设备其需要的控制命令不同。因此，该输出板卡202可包括多个输出模块，以对应不同的执行设备，根据不同的控制命令驱动对应的执行设备执行操作，该输出板卡202内部的输出模块之间各自独立。

本实施例所提供的机车远程控制单元201为上述实施例提供的机车远程控制单元202传输控制命令的接收单元，为机箱式结构，其机箱上具有不同的插板接口，可通过插入板卡的方式将网关板卡202和输出板卡203插入到该机箱上，在该机箱内部，网关板卡202和输入板卡203通过CAN连接，也就是在远程控制单元201内的CAN网络内通过线缆相连接。该实施例中的机车远程控制单元201位于从控机车控制室，接收位于主控机车控制室发出的控制命令，而不能向自身之外的其他远程控制单元发出控制命令。

该机车远程控制单元201通过网关板卡202接收位于主控机车控制室所发出的控制指令。在网关板卡202内部其无线通信模块204为无线信号收发装置，接收位于主控机车控制室内的远程控制单元发出的控制指令。由于该控制指令为数字信号形式，无法直接驱动控制室内相关设备执行对应的操作。因此，网关板卡202需要将该控制指令通过CAN总线发送给输出板卡。而该输出板卡203可将接收到的该控制指令转化为设备可接收到模拟信号形式的控制命令。例如，机车控制室内部的命令执行设备执行相关操作所需要的电压为110V，控制指令为一系列的由0和1组成的二进制数，该控制指令可作为相关设备执行操作的开关，字符为1，开关导通，为0，开关闭合。不同的执行设备负载不同，同一设备执行不同功能时工作负载也不同。如此，即可将控制指令转化为模拟信号形式的控制命令。

基于本实施例提供的远程控制单元进行机车重联的技术，空间及距离的影响较小，无需复杂的有线布线，从而降低机车重联的技术难度，同时，还可降低机车重联设备的成本。

进一步地，在上述方案的基础上，网关板卡，还包括：CAN协议控制器；

CAN协议控制器，用于在通过CAN总线将控制指令发送给输出板卡之前，将控制指令转化为符合CAN协议的数据。

CAN总线上传输的数据需符合CAN协议，因此，在发送之前，需将接收到无线传输信号的控制指令转化为符合CAN协议的数据.

在上述方案的基础上，网关板卡，还包括：MVB协议控制器。

网关板卡，在通过CAN总线将控制指令发送给输出板卡之前，还将控制指令发送给从控机车控制室的中央控制单元，以使该中央控制单元判断该控制指令是否满足从控机车控制室内的执行设备的命令执行条件；若满足，则通过CAN总线将该控制指令发送给输出板卡。

MVB协议控制器，用于在网关板卡将所述控制指令发送给中央控制单元之前，将控制指令转化为符合MVB协议的数据。

具体地，对于每列机车，无论是作为主控机车还是从控机车，其控制室都存在一个中央处理单元，该中央处理单元，可判断控制命令是否符合执行条件，也可对不同的执行设备进行调度分配。不同的是，作为主控机车内的中央处理单元的控制命令是获取得到的驾驶员通过控制设备输入的控制命令，而作为从控机车内的中央处理单元的控制命令是主控机车发出的控制命令，本身不可发出命令，但是可基于接收到的命令进行判断、继而对执行设备进行调度。

当控制指令需要发送给中央处理单元，由于中央处理单位于远程控制单元的机箱外面，其通过MVB总线连接，因此在网关板卡将所述控制指令发送给中央控制单元之前，需将控制指令转化为符合MVB协议的数据。

将待传输的控制指令的转化为符合其传输协议的数据，可使得，及机车的命令控制有条不紊，从而确保指令接收方得到更加精确的指令信息，继而可保证列车的安全运行。

图3为本实用新型实施例三所提供的机车远程控制系统的结构示意图。如图3所示，机车远程控制系统301包括第一远程控制单元302及第二远程控制单元303。第一远程控制单元302为上述实施例所提供的位于主控机车控制室的远程控制单元。第二远程控制单元303为上述实施例所提供的位于从控机车控制室的远程控制单元。该第一远程控制单元302通过无线传输方式给第二远程控制单元303发送控制命令，第二远程控制单元303根据接收到的第一远程控制单元302发送到控制命令驱动其所在的控制内的设备执行相关操作。

需要说明的是，主控机车与从控机车都是列车在每次运行之前，由运行管理人员根据需要数目的机车进行重排连接产生的。也就是说，对于制造出厂的各列机车其内部构造都是相同的，机车远程控制单元既包括作为主控机车所需的输入板卡，还包括作为从控机车所需的输出板卡，及无论作为主控还是从控机车都需的网关板卡。只是，当某列机车作为主控机车运行时，其内部的输出板卡则处于闲置状态，那么对应的，当某列机车作为从控机车运行时，其内部的输入板卡则处于闲置状态。

本实施例所提供的机车远程控制系统，包括上述实施例所提供的位于主控机车控制室的远程控制单元与位于从控机车控制室的远程控制单元，其具体的实现过程与有益效果与上述实施例方案类似，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种机车远程控制单元，其特征在于，包括：输入板卡、网关板卡，其中，所述输入板卡与所述网关板卡之间通过控制器局部网络CAN总线连接，所述网关板卡包括无线通信模块；所述远程控制单元位于主控机车控制室；

所述输入板卡，用于接收位于所述主控机车控制室内的控制设备发送的模拟信号形式的控制命令，将所述模拟信号形式的控制命令转化为数字信号形式的控制指令，并通过所述CAN总线将所述控制指令发送给所述网关板卡；

所述网关板卡，用于通过所述无线通信模块将所述控制指令发送给位于从控机车的至少一个远程控制单元，以使所述位于从控机车的至少一个远程控制单元执行所述控制指令。

2.根据权利要求1所述的远程控制单元，其特征在于，所述网关板卡，还包括：无线局域网协议控制器；

所述无线局域网协议控制器，用于在所述网关板卡通过所述无线通信模块将所述控制指令发送之前，将所述控制指令转化为符合无线局域网协议的数据。

3.一种机车远程控制单元，其特征在于，包括：网关板卡、输出板卡，其中所述网关板卡与所述输出板卡之间通过控制器局部网络CAN总线连接；所述网关板卡包括无线通信模块；所述远程控制单元位于从控机车控制室；

所述网关板卡通过所述无线通信模块接收其他远程控制单元发送的数字信号形式的控制指令，并通过所述CAN总线将所述控制指令发送给所述输出板卡；所述其他远程控制单元位于主控机车控制室；

所述输出板卡，用于将接收到的所述控制指令转化为模拟信号形式的控制命令，生成驱动信号，驱动位于所述从控机车控制室内的执行设备根据所述控制命令执行相关操作。

4.根据权利要求3所述的远程控制单元，其特征在于，所述网关板卡，还包括：CAN协议控制器；

所述CAN协议控制器，用于在通过所述CAN总线将所述控制指令发送给所述输出板卡之前，将所述控制指令转化为符合CAN协议的数据。

5.根据权利要求4所述的远程控制单元，其特征在于，所述网关板卡，还包括：MVB协议控制器；

所述网关板卡，在通过所述CAN总线将所述控制指令发送给所述输出板卡之前，还将所述控制指令发送给位于所述从控机车控制室的中央控制单元，以使所述中央控制单元判断所述控制指令是否满足所述从控机车控制室内的执行设备的命令执行条件；若满足，则通过所述CAN总线将所述控制指令发送给所述输出板卡；

所述MVB协议控制器，用于在所述网关板卡将所述控制指令发送给所述中央控制单元之前，将所述控制指令转化为符合MVB协议的数据。

6.一种机车远程控制系统，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的位于主控机车控制室的远程控制单元和至少一个如权利要求3或4所述位于从控机车控制室的远程控制单元。