CN208298010U - 一种轨道作业车的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轨道作业车的控制系统，包括分别设置在作业车两端的控制单元，每个控制单元包括通信连接的主控板和显示模块，显示模块包括设置在司机台上的第一显示器以及设置在司机非低头视野内的第二显示器，第一显示器、第二显示器分别与主控板通信连接。该轨道作业车的控制系统中的显示模块，除了在司机台上设置第一显示器外，还在司机非低头视野内设置第二显示器，如此主控板可以控制在第一显示器和第二显示器中的显示内容。可以在第二显示器中显示轨道作业车工作过程中的重要信息，如此，司机可以在不低头的情况下第一时间获取轨道作业车的重要行车信息，司机操作更加便利，并避免因切换视野低头查看显示屏而造成的意外。

Description

一种轨道作业车的控制系统

技术领域

本实用新型涉及轨道作业车技术领域，特别涉及一种轨道作业车的控制。

背景技术

轨道作业车是铁路设备维修、大修、基建等施工部门执行任务的主要运输工具，应用广泛。传统的轨道作业车控制系统通过采集油门手柄开度信号，将其转换处理，发送给发动机电子控制单元，实现油门的转速控制；采用电磁阀控制变速箱的换挡换向，采用转速传感器加机械式指针仪表的方案显示车辆的运行速度。

授权公告号为CN204576219U(申请号为201520188095.4)的中国实用新型专利《轨道作业车用微机控制系统》，其中公开的控制系统虽然比较好的把控制系统与变速箱和发动机三者融合，采用了闭环反馈控制，其安全性和智能化程度有所提高。但是仍然存在以下问题：

1)列车有两个司机室，两个微机控制系统独立工作，需要操作员或司机来操作确定哪一端系统投入使用；

2)控制信息显示在显示屏，司机在司机台操作时需低头查看控制信息，不利于操作且存在安全隐患；

3)如果一端司机台微机控制器出现故障，该端司机台的微机控制器将不能再控制列车运行；

4)轨道作业车在作业时，需要人为的控制车速，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够在驾驶员前方非低头视野内完成信息显示的轨道作业车的控制系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种轨道作业车的控制系统，其特征在于：包括分别设置在作业车两端的控制单元，每个控制单元包括通信连接的主控板和显示模块，所述显示模块包括设置在司机台上的第一显示器以及设置在司机非低头视野内的第二显示器，所述第一显示器、第二显示器分别与主控板通信连接。

为了实现作业车两端控制系统的重联功能，每个控制系统中均设置有通信模块，两个控制单元中的通信模块通过WTB总线通信连接。

为了实现每个控制单元的冗余功能，每个控制单元中还包括备用主控板以及备用通信模块，所述备用主控板分别与显示模块、通信模块通信连接，两个控制单元中的备用通信模块通过WTB总线通信连接。

优选地，所述主控板、备用主控板均包括控制器以及分别与控制器通信连接的RS485隔离收发模块，所述通信模块包括与RS485隔离收发模块通信连接的RCMe模块以及与RCMe模块通信连接的GWMe模块，两个控制单元中的GWMe模块通过WTB总线实现两个控制单元之间的通信连接。

优选地，各主控板以及各备用主控板上均包括有与控制器通信连接的CAN隔离收发模块，所述控制器通过CAN隔离收发模块连接至CAN总线，所述CAN总线与轨道作业车上通讯网络通信连接以实现轨道作业车的工作数据的传输。

优选地，所述第二显示器为DLP显示器。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：该轨道作业车的控制系统中的显示模块，除了在司机台上设置第一显示器外，还在司机非低头视野内设置第二显示器，如此主控板可以控制在第一显示器和第二显示器中的显示内容。可以在第二显示器中显示轨道作业车工作过程中的重要信息，如此，司机可以在不低头的情况下第一时间获取轨道作业车的重要行车信息，司机操作更加便利，并避免因切换视野低头查看显示屏而造成的意外。

另外，该轨道作业车的控制系统中的两个控制单元相互通信连接，互相监控，位于轨道作业车两端的控制单元可以通过抢占式获取列车控制权，无控制权一端的控制单元自动进入从机监视模式，进而实现重联功能。另外两个控制单元本身互为冗余，保证轨道作业车司机太控制的有效性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中轨道作业车的控制系统的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的轨道作业车的控制系统，包括分别设置在作业车两端的控制单元，每个控制单元包括主控板1、显示模块2、通信模块3、备用主控板10、备用通信模块30。

其中，主控板1、备用主控板10均包括控制器11以及与控制器11通信连接的电源电路、模数转换电路、数模转换电路、看门狗电路、输入输出模块、RS485隔离收发模块12、CAN隔离收发模块13、I2C隔离收发模块、存储模块等。

下述的控制器11指主控板1以及备用主控板10中的控制器11。

其中控制器11由24V车载蓄电池进行供电，控制器11通过电源电路产生24V的隔离稳压电源为显示模块2进行供电，同时控制器11通过RS485隔离收发模块12实现与显示模块2的通信连接，进而向显示模块2中传送显示内容。

控制器11还可通过CAN隔离收发模块13与轨道作业车上的CAN总线实现通信连接，轨道作业车上的通讯网络通信也与CAN总线通信连接，进而轨道作业车的工作数据会通过CAN总线传输到控制器11中。如此，控制器11可以进行以下控制操作：如控制器11可以发送控制命令进而直接控制发动机ECU的启动、运行和空挡，输出2:1的两路模拟油门信号，并通过基于J1939协议的CAN总线控制发动机的转速。控制器11还可以发送控制命令进而直接控制变速箱的上电和驱动，并通过基于J1939协议的CAN总线控制变速箱的换向。控制器11还可以根据发动机冷却水温和变速箱油温输出信号控制散热器电磁阀的工作。控制器11结合压力开关信号控制撒砂电磁阀的工作。控制器11根据紧急制动信号、紧急停机信号控制相关继电器的工作。控制器11根据车速输出高速走行信号给轨道作业车以实现安全互锁。控制器11预留输出给监控的空挡信号。控制器11根据当前车速控制报警蜂鸣器工作。控制器11输出±15V的电源为电量传感器供电。控制器11从隔离变送器处获取液位信号，从电量传感器处获取蓄电池电流信号，从蓄电池处获取蓄电池电压信号，从司机室获取油门电压信号。控制器11从面板开关处获取柴油机启动、柴油机操作、变速箱使能、紧急停机、紧急制动、应急行车、变速箱电源、重联主机、重联补机、单机、前进、后退、中位、作业、压力开关等开关量信号。

本是实施例中的显示模块2包括设置在司机台上的第一显示器21以及设置在司机非低头视野内的第二显示器22，所述第一显示器21、第二显示器22分别通过RS485隔离收发模块12与控制器11通信连接。本实施例中的第一显示器21可以采用现有技术中的各种显示器，第二显示器22采用DLP显示器。

其中，第一显示器21主要负责显示当前司机台设备的状态信息、存储及报警提示功能。如控制器11通过CAN总线实时采集外部发动机ECU上传的数据，包括发送机转速、冷却水温、机油压力、增压压力、燃油消耗、进气温度、机油温度、电池电压、工作小时、发动机通讯状态、发动机故障发生时间、代码及解释等信息，这些信息数据经过转换处理后，再经RS485通讯，在司机台上的第一显示器21中进行显示。

控制器11还可以通过CAN总线实时采集变速箱上传的数据，包括油温、变速箱转速、变速箱方向、变速箱通讯状态、耦合动作状态、变矩动作状态、换挡动作状态、挡位错误状态等信息，这些信息数据经过转换处理，再经RS485通讯，在操司机台上的第一显示器21中进行显示。同时将获取的变速箱转速，结合车轮直径及车轴齿轮箱比计算出整车车速，并对时间进行积分得到里程，经过RS485通讯，在第一显示器21中进行显示并存储。控制器11可以通过采集司机台上电量传感器的输出信号，可获取蓄电池电流信息，还可以直接采集直流系统电压信号，获取蓄电池电压信息，这些信息数据经过处理后，再经RS485通讯，在司机台上的第一显示器21中进行显示。控制器11通过采集外部油位传感器的输出信号，获取燃油箱油位信息，这些信息数据经过处理后，再经RS485通讯，在司机台上的第一显示器21中进行显示。控制器11通过采集外部车速传感器输出的脉冲信号，这些信息数据经过处理后，再经RS485通讯，在司机台上的第一显示器21中进行显示。

而第二显示器22主要负责显示行车关注的参数，如主补状态、车速、转速及报警提示功能。控制器11通过CAN总线实时采集外部发动机ECU上传的数据，包括发送机转速、燃油消耗、工作小时、发动机通讯状态、发动机故障发生时间、代码及解释等信息，这些信息数据经过处理后，再经RS485通讯，在第二显示中进行显示。控制器11还可以通过CAN总线实时采集变速箱上传的数据，包括变速箱转速、变速箱方向、变速箱通讯状态、耦合动作状态、变矩动作状态、换挡动作状态、挡位错误状态等信息，这些信息数据经过处理后，再经RS485通讯，在第二显示中进行显示。同时将获取的变速箱转速，结合车轮直径及车轴齿轮箱比计算出整车车速，并对时间进行积分得到里程，经过RS485通讯，在第二显示中进行显示。

本实施例中的通信模块3以及备用通信模块30均包括与RS485隔离收发模块12通信连接的RCMe模块31以及与RCMe模块31通信连接的GWMe模块32，两个控制单元中的GWMe模块32通过WTB总线实现两个控制单元之间的通信连接。其中，RCMe模块31是一个RS485远程通讯模块，实现RS485到MVB的协议转换，完成MVB总线通讯，GWMe模块32是一个网关模块，实现MVB到WTB的协议转换，完成WTB总线通讯。两个控制单元实现通信后，轨道作业车的两端均具有主控板1、备用主控板10，各自的控制单元内的主控板1、备用主控板10对本端设备就近进行控制，同时位于轨道作业车两端的控制单元之间相互通信实现发动机和变速箱的同步控制，完成整车的信息交互和行车控制，进而实现轨道作业车两端车头的重联功能。

由于每个控制单元中均设置有备用主控板10以及备用通信模块30，当主控板1、通信模块3出现故障时，可以切换至备用主控板10、备用通信模块30使用，实现了冗余设计。

该轨道作业车的控制系统是为实现集保护、测量、信号显示、分布控制、总线通讯、走行数据记录及车辆控制功能于一体的系统。主要完成以下功能：重联行车功能，行车参数数据采集及显示功能，系统冗余功能，作业车发动机调速功能，变速箱使能控制及换向功能，走行数据记录功能，故障诊断及提示功能，压力保护功能，照明设备控制功能，风扇、雨刮器控制功能，制动阀控制功能，撒砂阀控制功能，风喇叭控制功能，散热阀控制功能，贯通平台互锁功能等。为完成上述功能，该轨道作业车的控制系统的工作工程如下：

1)当给主控板1以及备用主控板10上电时，主控板1以及备用主控板10进行模块的初始化及自检，先初始化主频芯片，延迟300ms等待外部信号稳定后初始化变量、定时器、SRAM、IO、看门狗、ADC、CAN、UART，最后开启全局中断；

2)处理IO开关量，循环读取和输出I2C的数据，在读取I2C中，读取直接GPIO的数据，进行IO数据软件滤波，三次后进入输出I2C数据中，当数据发生变化输出I2C的数据；

3)ADC数据处理，定时2ms读取8组AD数据，如果成功读取AD数据，则转化AD数据为uV为单位的数值，解析4组AD数据后处理油门信号，否则ADC故障处理；

4)CAN通讯处理，先检测两个控制单元的CAN通讯是否在线，中断接收两个控制单元的CAN数据，两个控制单元定时发送CAN数据，计算出里程；

5)网络通讯处理，80ms定时轮流发生报文1和2，检测中断接收数据是否完全，如果完整则解析和处理数据包；

6)事件判断处理，先设置工作模式，检测事件，如发动机上电和点火、变速箱使能、紧急停车和制动、压力开关、方向信号、换相方向、触发换相、速度报警、散热开关、动力触发有效等，做出对应的输出控制；

7)第一显示器21通讯处理，1s定时发送状态和参数，检测中断接收数据是否完整，如果完整，则解析和处理数据包；

8)第二显示器22通信处理，200ms定时发送状态和参数，检测中断接收数据是否完整，如果完整，则解析和处理数据包；

9)状态指示灯处理，定时1s点亮和关闭指示灯。

10)作业平台互锁功能实现，为实现安全控制，当作业车检测到车速＞10km/h时，会输出一个24V的高电平信号给贯通平台以锁定整个平台，同样当贯通平台作业时，会输出一个24V的高电平信号给轨道作业车的控制系统，此时控制器11通过CAN总线控制发动机转速保证作业车车速不超过10km/h。

本发明通过两个相互通信的控制单元能够进行统一高效地控制轨道作业车两端的司机台，每个控制单元中还采用了冗余设计，同时还能够实现平台互锁，来保证轨道作业车更安全和智能化的运行。同时每个控制单元中除了设置第一显示器21还额外设置第二显示器22，使驾驶员在平视的状态下即能查看重要信息，操作更加便利，并避免因切换视野低头查看显示屏和误操作导致作业车车速不稳而造成的意外，提高了轨道作业车的运行的安全性。

Claims (6)

1.一种轨道作业车的控制系统，其特征在于：包括分别设置在作业车两端的控制单元，每个控制单元包括通信连接的主控板(1)和显示模块(2)，所述显示模块(2)包括设置在司机台上的第一显示器(21)以及设置在司机非低头视野内的第二显示器(22)，所述第一显示器(21)、第二显示器(22)分别与主控板(1)通信连接。

2.根据权利要求1所述的轨道作业车的控制系统，其特征在于：每个控制系统中均设置有通信模块(3)，两个控制单元中的通信模块(3)通过WTB总线通信连接。

3.根据权利要求2所述的轨道作业车的控制系统，其特征在于：每个控制单元中还包括备用主控板(10)以及备用通信模块(30)，所述备用主控板(10)分别与显示模块(2)、通信模块(3)通信连接，两个控制单元中的备用通信模块(30)通过WTB总线通信连接。

4.根据权利要求3所述的轨道作业车的控制系统，其特征在于：所述主控板(1)、备用主控板(10)均包括控制器(11)以及分别与控制器(11)通信连接的RS485隔离收发模块(12)，所述通信模块(3)包括与RS485隔离收发模块(12)通信连接的RCMe模块(31)以及与RCMe模块(31)通信连接的GWMe模块(32)，两个控制单元中的GWMe模块(32)通过WTB总线实现两个控制单元之间的通信连接。

5.根据权利要求4所述的轨道作业车的控制系统，其特征在于：各主控板(1)以及各备用主控板(10)上均包括有与控制器(11)通信连接的CAN隔离收发模块(13)，所述控制器(11)通过CAN隔离收发模块(13)连接至CAN总线，所述CAN总线与轨道作业车上通讯网络通信连接以实现轨道作业车的工作数据的传输。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的轨道作业车的控制系统，其特征在于：所述第二显示器(22)为DLP显示器。