CN209727480U

CN209727480U - 一种列车牵引制动系统

Info

Publication number: CN209727480U
Application number: CN201920727468.9U
Authority: CN
Inventors: 赵科
Original assignee: Dalian Jiaotong University
Current assignee: Dalian Jiaotong University
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2019-12-03
Anticipated expiration: 2029-05-20

Abstract

一种列车牵引制动系统，包括用于模拟两列车的第一动力单元和第二动力单元，第一动力单元和第二动力单元的MVB总线分别通过网关GW连接WTB总线，第一动力单元和第二动力单元的MVB总线分别连接远程IO、中央控制单元CCU、牵引控制单元TCU和制动控制单元BCU，远程IO连接司控台，牵引控制单元TCU连接牵引运行子系统的被测系统，被测系统和陪测系统通过联轴器连接；制动控制单元BCU连接制动运行子系统。本实用新型具有广泛的测试能力，实现列车网络通信技术测试及牵引测试、制动测试；方便对牵引控制单元TCU和制动控制单元BCU控制策略的研究；便于对网络控制技术的研究；便于对网络设备开发及测试；具有牵引及制动控制的实时性和准确性，具有较好的演示功能。

Description

一种列车牵引制动系统

技术领域

本实用新型涉及列车通信技术及牵引制动系统测试领域。

背景技术

在列车的性能测试和模拟实验装置中，大多数相关实验平台将牵引和制动孤立的进行模拟研究，没有进行系统的整合。并且，现有系统与真实列车网络通信环境不一致、缺少人机交互、实时性差，与真实牵引系统及制动系统的运行模式不一致。

实用新型内容

为了解决现有的列车性能测试和模拟实验设备存在的上述问题，本实用新型提供了一种TCN网络的列车牵引制动系统。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种列车牵引制动系统，包括用于模拟两列车的第一动力单元和第二动力单元，第一动力单元和第二动力单元的MVB总线分别通过网关GW连接WTB总线，第一动力单元和第二动力单元的MVB总线分别连接远程IO、中央控制单元CCU、牵引控制单元TCU和制动控制单元BCU，远程IO连接司控台，牵引控制单元TCU连接牵引运行子系统的被测系统，被测系统和陪测系统通过联轴器连接；制动控制单元BCU连接制动运行子系统，制动控制子系统包括传感器和阀。

所述MVB总线还连接显示屏HMI。

所述被测系统包括依次连接的受电弓、变压器、四象限脉冲整流器、牵引逆变器、传感器和被测机，四象限脉冲整流器、牵引逆变器和传感器连接牵引控制单元TCU，陪测系统包括依次连接的工控机、PLC、变频器、回馈整流、逆变器和陪测机，被测系统的被测机和陪测系统的陪测机通过联轴器连接。

所述制动运行子系统包括与制动控制单元BCU连接的EP阀门、中继阀、电磁阀和传感器。

本实用新型的列车牵引制动系统，具有广泛的测试能力，实现列车网络通信技术测试及牵引测试、制动测试；方便对牵引控制单元TCU控制策略的研究；方便对制动控制单元BCU控制策略的研究；便于对网络控制技术的研究；便于对网络设备开发及测试；具有牵引及制动控制的实时性和准确性，具有较好的演示功能。

附图说明

图1是本实用新型列车牵引制动系统原理图。

具体实施方式

本实用新型的TCN网络的列车牵引制动系统，原理如图1所示，主要包括第一动力单元和第二动力单元分别模拟两列车，所述第一动力单元和第二动力单元通过网关GW及列车总线WTB进行数据传输，网关GW实现列车总线WTB与多功能车辆总线MVB的数据转换和传输。所述第一动力单元和第二动力单元均包括网络通信子系统、牵引运行子系统和制动运行子系统。网络通信子系统通过网关GW满足数据在MVB和WTB两层总线之间传输，满足司控台、远程IO、中央控制单元CCU、牵引控制单元TCU、制动控制单元BCU和显示屏HMI设备之间的MVB通信，通过多功能车辆总线MVB进行过程数据、消息数据和监视数据传输。牵引运行子系统包括被测系统和陪测系统。被测系统包括受电弓、变压器、四象限脉冲整流器、牵引逆变器、传感器和被测机，采用交-直-交模式，通过牵引控制单元TCU控制；陪测系统用于模拟列车运行状态，在不同工况时提供动力或阻力负载，包括工控机、PLC、变频器、回馈整流、逆变器和陪测机；被测系统和陪测系统通过联轴器连接。制动运行子系统主要包括EP阀门、中继阀、电磁阀和传感器等，采用电-空制动，模拟列车常规制动、快速制动和紧急制动工况，制动控制单元BCU通过MVB总线接收司控台的制动指令以及传感器的相关信息，并依据列车的轴重、轮对的滑行状态、列车电气制动力的大小、制动减速度及列车的制动控制策略，控制相应的阀。

网关GW实现绞线式列车总线WTB和多功能车辆总线MVB通信，解决不同网络控制设备制造商之间的车辆互联、互通，能够提供UIC网关初运行、过程数据编组、R报文和E报文的UIC映射服务等。

显示屏HMI具有人机交互功能，可以进行司机室激活、前进方向、牵引制动级位的显示，以及对电机转速、电压、电流等牵引运行状况的监测及制动运行状况的监测等。

中央控制单元CCU作为列车的“大脑”，负责将列车各部分的MVB数据进行逻辑运算处理和控制算法实现，并将处理后的指令发送至相应的执行机构和控制单元。

牵引控制单元TCU是牵引控制的关键元件，既用于和MVB总线的通信，也用于对执行机构的控制。牵引控制单元TCU接收来到中央控制单元CCU的控制指令后，通过内部的控制策略控制四象限脉冲整流器和牵引逆变器工作，同时利用传感器监测被测机的实际运行状态。

制动控制单元BCU通过多功能车辆总线MVB读取制动设定值，采用电-空联合制动控制相应的阀。电气制动是通过控制电机的电流大小及方向，使电机产生一个与列车运行方向相反的力，从而使列车减速，采用再生制动的方式，将列车的动能转换成电能从而回馈至电网。其能量转换路径是从电机到逆变器、整流器，再到变压器，最后回馈至接触网上。空气制动是通过BCU控制空气压缩机输出的空气压力大小来控制制动闸片作用到制动盘上的力。

牵引运行子系统中包括被测系统和陪测系统，通过牵引控制单元TCU进行相应控制。被测系统由受电弓、变压器、四象限脉冲整流器、牵引逆变器、传感器、和被测机构成。实际列车运行中，列车通过受电弓从接触网获得单相交流电，经过牵引变压器降压后由四象限脉冲整流器变换为直流电，经过中间环节LC滤波和储能装置，送入牵引逆变器，牵引逆变器将交流电变为振幅和频率可调的三相交流电，供给被测机。牵引变流器包括牵引逆变器和四象限脉冲整流器，在模拟列车牵引时牵引变流器负责将变压器输出的单相交流电变成输出连续可调的三相交流电，在模拟列车电制动时牵引变流器负责将电机产生的能量传输至电网。传感器监测被测机的实际运行状态，传送给牵引控制单元TCU从而采取相应的控制。陪测系统可以实时模拟列车在牵引及制动工况下的速度连续变化过程，系统通过外部的工控机进行控制，通过PCI总线板卡进行连接，通过0-5v的电压模拟信号进行速度的给定输入，输入电压经过D/A的转换后采集到PLC中，经过现场总线传至变频器对回馈整流单元和逆变器单元进行控制，从而实现对陪测机的控制。被测机与陪测机通过联轴器连接，组成一个电气互馈系统，模拟列车在不同轴重、线路的运行工况。

制动运行子系统中主要包括EP阀、中继阀、电磁阀和传感器等，根据相应的制动工况通过制动控制单元BCU控制相应的阀和风缸。制动控制单元BCU接收MVB的制动指令及传感器信息，结合运行速度、空气弹簧压力、再生制动力等各因素，算出制动力并输出相应控制信号。控制EP阀的驱动电流就能够控制电空制动力。控制电磁阀吸引力可以任意设定空气压力。紧急制动中控制风压送到中继阀，在中继阀放大后，使压力空气送到制动风缸。

工作原理和工作过程的示例：本专利实施例中，第一动力单元和第二动力单元代表两列车，列车间通过列车总线WTB及网关进行数据传输，每列车内部采用多功能车辆总线MVB连接，传输MVB的过程、消息和监视三种数据。其中一个动力单元通过网关GW将MVB数据转换为WTB数据，通过列车总线WTB连接和传输到另一个动力单元的网关GW，通过网关GW将收到的WTB数据转换为MVB数据，分发到MVB总线上，可以实现列车重联。

通过操作司控台输入面板的控制命令，经远程IO采集控制命令并处理后将电信号转换成MVB数据并在总线上进行传输，发送至中央控制单元CCU，中央控制单元CCU进行逻辑运算及控制策略运行后将命令发送至牵引控制单元TCU和制动控制单元BCU中，同时接收牵引控制单元TCU和制动控制单元BCU反馈的状态和相关信息，在显示屏HMI上显示。相反，远程IO接收来自MVB总线的数据，经过处理后转换成相应的电信号，输出至司控台的指示灯等。

本实用新型是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种列车牵引制动系统，其特征在于：包括用于模拟两列车的第一动力单元和第二动力单元，第一动力单元和第二动力单元的MVB总线分别通过网关GW连接WTB总线，第一动力单元和第二动力单元的MVB总线分别连接远程IO、中央控制单元CCU、牵引控制单元TCU和制动控制单元BCU，远程IO连接司控台，牵引控制单元TCU连接牵引运行子系统的被测系统，被测系统和陪测系统通过联轴器连接；制动控制单元BCU连接制动运行子系统，制动控制子系统包括传感器和阀。

2.根据权利要求1所述的一种列车牵引制动系统，其特征在于：所述MVB总线还连接显示屏HMI。

3.根据权利要求1所述的一种列车牵引制动系统，其特征在于：所述被测系统包括依次连接的受电弓、变压器、四象限脉冲整流器、牵引逆变器、传感器和被测机，四象限脉冲整流器、牵引逆变器和传感器连接牵引控制单元TCU，陪测系统包括依次连接的工控机、PLC、变频器、回馈整流、逆变器和陪测机，被测系统的被测机和陪测系统的陪测机通过联轴器连接。

4.根据权利要求1所述的一种列车牵引制动系统，其特征在于：所述制动运行子系统包括与制动控制单元BCU连接的EP阀门、中继阀、电磁阀和传感器。