机车网络控制软件的调试方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种机车网络控制软件的调试方法及系统，属于机车控制【技术领域】，解决了现有的机车网络控制软件的调试过程存在的成本高且效率低的技术问题。该机车网络控制软件的调试方法，包括：建立设备电气模型；在所述设备电气模型的基础上建立运行过程模型；在所述设备电气模型中运行所述运行过程模型，生成数据流；机车网络控制软件与所述设备电气模型交换数据流，并基于数据流调试所述机车网络控制软件。本发明可用于在实验室中进行机车网络控制软件的调试。
【专利说明】
机车网络控制软件的调试方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及机车控制【技术领域】，具体地说，涉及一种机车网络控制软件的调试方法及系统。
【背景技术】
[0002]机车网络控制系统是一种面向控制、连接车载设备的数据通信系统，是机车控制系统的核心。机车网络控制系统集机车控制、故障检测与诊断以及旅客信息服务于一体，以车载微机为载体，并通过网络实现机车各个系统或者设备之间的信息交换，最终达到对车载设备的集散式监视、控制和管理目的，实现机车控制的智能化、网络化与信息化。机车网络控制系统是用于机车这一流动性大、环境恶劣、可靠性要求高、实时性强、与控制系统紧密相关的特殊的计算机网络系统。
[0003]机车网络控制系统是HXD1D、HXD1C、HXDlH等交流传动电力机车的重要组成部分，通常由车辆控制模块(Vehicle Control Module,简称VCM)、智能显示单元(IntelligentDisplay Unit,简称IDU)、事件记录模块(Event Record Module,简称ERM)、输入输出模块等组成。车辆控制模块中运行的机车网络控制软件决定了机车网络控制系统的控制逻辑和功能。因为机车的众多，其控制逻辑和功能不尽相同，所以对于不同型号的机车，需要使用不同的机车网络控制软件。
[0004]目前，设计人员开发出机车网络控制软件后，其控制逻辑和功能是否正确，只有在机车上运用才知道。在机车的试运行期间，设计人员不断发现机车网络控制软件的问题，然后再对机车网络控制软件进行修改、更新，使其不断完善、逐步成熟。不同型号的机车所使用的机车网络控制软件都需重复这一复杂的上车调试过程，其过程短则数月，长则半年。因此，现有的机车网络控制软件的调试过程存在成本高且效率低的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种机车网络控制软件的调试方法及系统，以解决现有的机车网络控制软件的调试过程存在成本高且效率低的技术问题。
[0006]本发明提供一种机车网络控制软件的调试方法，包括:
[0007]建立设备电气模型；
[0008]在所述设备电气模型的基础上建立运行过程模型；
[0009]在所述设备电气模型中运行所述运行过程模型，生成数据流；
[0010]机车网络控制软件与所述设备电气模型交换数据流，并基于数据流调试所述机车网络控制软件。
[0011 ] 优选的，所述机车网络控制软件运行于车辆控制模块中。
[0012]优选的，所述设备电气模型包括传动控制单元模型、制动控制单元模型和辅助控制单元模型。
[0013]进一步，所述设备电气模型还包括事件记录模块模型、输入输出模块模型和智能显示单元模型。
[0014]优选的，所述运行过程模型包括牵引过程模型、制动过程模型和过分相过程模型。
[0015]本发明还提供一种机车网络控制软件的调试系统，包括车辆控制模块和计算机；
[0016]所述计算机中建立有设备电气模型和运行过程模型，在所述设备电气模型中运行所述运行过程模型，生成数据流；
[0017]所述车辆控制模块中运行机车网络控制软件；
[0018]所述机车网络控制软件与所述设备电气模型交换数据流，并基于数据流调试所述机车网络控制软件。
[0019]优选的，所述设备电气模型包括传动控制单元模型、制动控制单元模型和辅助控制单元模型。
[0020]进一步，所述设备电气模型还包括事件记录模块模型、输入输出模块模型和智能显示单元模型。
[0021]优选的，所述运行过程模型包括牵引过程模型、制动过程模型和过分相过程模型。
[0022]本发明带来了以下有益效果:本发明提供的技术方案中，建立了设备电气模型和运行过程模型，设备电气模型在运行运行过程模型时，各电气端口的数值的变化情况，与真实的机车运行中各电气端口的数值的变化情况相同。因此，通过机车网络控制软件与设备电气模型交换数据流(各电气端口的数值)，并基于数据流对机车网络控制软件进行调试，能够达到与在真实的机车环境中相同的调试效果。同时，本发明提供的技术方案中，不需要提供真实的机车运行环境，设计人员也不需要全程跟车，并且能够利用设备电气模型和运行过程模型，在短时间内进行多次机车的模拟运行，从而显著降低了机车网络控制软件的调试成本，也提高了机车网络控制软件的调试效率。
[0023]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]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的附图做简单的介绍:
[0025]图1是本发明实施例提供的机车网络控制软件的调试方法的流程图；
[0026]图2是本发明实施例提供的机车网络控制软件的调试方法中制动控制单元模型的电气参数模型示意图；
[0027]图3是本发明实施例提供的机车网络控制软件的调试方法中牵引过程模型的构建方法的示意图。
【具体实施方式】
[0028]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0029]本发明实施例提供一种机车网络控制软件的调试方法，以便于降低机车网络控制软件的调试成本，提高机车网络控制软件的调试效率。
[0030]如图1所示，该调试方法包括:
[0031]S1:建立设备电气模型。
[0032]具体的，可以在一台计算机上构建出设备电气模型，用于描述机车的外围设备的电气特性，外围设备的所有电气端口，包括模拟量端口、数字量端口和通信端口等，都能够在设备电气模型中体现。在设备电气模型中，这些电气端口在某一时刻的值，可以由设计人员设定，以便于机车网络控制软件的调试。
[0033]作为一个优选方案，设备电气模型包括:传动控制单元(Tract1n Control Unit,简称TCU)模型，用于模拟机车启动、运行机构的电气参数；制动控制单元(Brake ControlUnit,简称BCU)模型,用于模拟机车制动、刹车机构的电气参数；辅助控制单元(AuxiliaryControl Unit,简称A⑶)模型,用于模拟机车的变流器、电机等机构的电气参数。
[0034]图2示出了本实施例中制动控制单元模型的电气参数模型，其中包括状态字节、故障字节和控制字节。其中状态字节和故障字节由制动控制单元模型发送至机车网络控制软件；控制字节是机车网络控制软件向制动控制单元模型发出的控制指令。
[0035]传动控制单元模型、辅助控制单元模型的电气参数模型与制动控制单元模型类似，也包括状态字节、故障字节和控制字节。
[0036]此外，本实施例中，设备电气模型还可以包括事件记录模块模型、输入输出模块模型和智能显示单元模型等设备的电气模型。
[0037]S2:在设备电气模型的基础上建立运行过程模型。
[0038]运行过程模型用于模拟机车的运行过程，是基于时间的动态模型。本实施例中，运行过程模型包括牵引过程模型，用于模拟机车从启动、加速到平稳行进的过程；制动过程模型，用于模拟机车从平稳行进、逐步减速到停车的过程；过分相过程模型，用于模拟机车过分相的过程。
[0039]如图3所示，例如，牵引过程模型的构建方法包括:
[0040]S201a:获取机车的实际牵引力。
[0041]根据列车司控器的手柄设定的牵引力，机车网络控制软件向传动控制单元模型反馈机车的实际牵引力F。
[0042]S201b:获取机车的空气阻力。
[0043]参照TB 1407-1998列车牵引计算规程，由机车的瞬时速度求取列车的空气阻力
fo
[0044]S202:得出机车的加速度。
[0045]输入机车的总重量m，依据牛顿运动定律推导出牵引加速度a的计算公式:
P _ f
[0046]a 二 ———
m
[0047]S203:对加速度进行积分，得出机车的速度。
[0048]机车速度根据机车的牵引加速度来求取，由牵引加速度对时间积分，计算出列车的实际速度。
[0049]S204:对速度进行积分，得出机车的里程。
[0050]机车的实际速度经由传动控制单元模型反馈机车至网络控制软件。根据机车的实际运行速度，得出位移s的计算公式:
1,
[0051]s = vJ + —at'
2
[0052]类似于计算速度的过程，对实际运行速度进行积分，就能够模拟出机车实际运行的里程值。其中，V0表示机车开始牵引加速并计算里程时的初始速度，通常情况下Vtl = O。利用牵引过程模型就可以对机车网络控制软件的牵引控制功能、定速功能等进行调试。
[0053]制动过程模型与牵引过程模型的构建方法类似。此外，过分相过程模型或其他模型也可根据机车在相应运行过程中的实际参数变化情况进行构建。
[0054]S3:在设备电气模型中运行上述运行过程模型，生成数据流。
[0055]通过运行过程模型在设备电气模型中运行，实时改变设备电气模型的各电气端口的数值，形成通信数据流，从而模拟出机车运行时各外围设备产生的通信数据流。因为设备电气模型的各电气端口的数值的变化规律，与机车实际运行过程中的各电气端口的数值的变化规律是一致的，且运行过程模型产生的数据流是由设备电气模型的各电气端口的值构成的，因此该数据流与机车实际运行时产生的数据流完全相同。
[0056]S4:机车网络控制软件与设备电气模型交换数据流，并基于数据流调试机车网络控制软件。
[0057]本实施例中，机车网络控制软件在车辆控制模块(VCM)中运行，与真实的机车运行环境相同。运行过程模型运行中产生的数据流经计算机的通信端口输出，与车辆控制模块中的机车网络控制软件交换数据流，基于该数据流，设计人员就能够调试机车网络控制软件。
[0058]对机车网络控制软件来说，与真实机车的外围设备之间的数据流，和在实验室中与虚拟模型之间的数据流是相同的，因此本发明实施例中，在实验室中通过虚拟模型进行调试，能够达到与在真实的机车环境中相同的调试效果。同时，本发明实施例提供的机车网络控制软件的调试方法，不需要提供真实的机车运行环境，设计人员也不需要全程跟车，并且能够利用设备电气模型和运行过程模型，在短时间内进行多次机车的模拟运行，从而显著降低了机车网络控制软件的调试成本，也提高了机车网络控制软件的调试效率。
[0059]另一方面，本发明实施例还提供一种机车网络控制软件的调试系统，该系统主要包括车辆控制模块和计算机。
[0060]计算机中建立有设备电气模型和运行过程模型。其中，设备电气模型可以包括传动控制单元模型、制动控制单元模型、辅助控制单元模型、事件记录模块模型、输入输出模块模型、智能显示单元模型等。运行过程模型可以包括牵引过程模型、制动过程模型和过分相过程模型等。
[0061]在设备电气模型中运行上述的运行过程模型，实时改变设备电气模型的各电气端口的数值，形成通信数据流，从而模拟出机车运行时各外围设备产生的通信数据流。因为设备电气模型的各电气端口的数值的变化规律，与机车实际运行过程中的各电气端口的数值的变化规律是一致的，且运行过程模型产生的数据流是由设备电气模型的各电气端口的值构成的，因此该数据流与机车实际运行时产生的数据流完全相同。
[0062]车辆控制模块中运行机车网络控制软件，并且车辆控制模块与计算机通过通信电缆连接。
[0063]运行过程模型运行中产生的数据流经计算机的通信端口输出，通过通信电缆与车辆控制模块中的机车网络控制软件交换数据流，基于该数据流，设计人员就能够调试机车网络控制软件。
[0064]对机车网络控制软件来说，与真实机车的外围设备之间的数据流，和在实验室中与虚拟模型之间的数据流是相同的，因此本发明实施例中，在实验室中通过虚拟模型进行调试，能够达到与在真实的机车环境中相同的调试效果。同时，本发明实施例提供的机车网络控制软件的调试系统，不需要提供真实的机车运行环境，设计人员也不需要全程跟车，并且能够利用设备电气模型和运行过程模型，在短时间内进行多次机车的模拟运行，从而显著降低了机车网络控制软件的调试成本，也提高了机车网络控制软件的调试效率。
[0065]虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属【技术领域】内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种机车网络控制软件的调试方法，其特征在于，包括: 建立设备电气模型； 在所述设备电气模型的基础上建立运行过程模型； 在所述设备电气模型中运行所述运行过程模型，生成数据流； 机车网络控制软件与所述设备电气模型交换数据流，并基于数据流调试所述机车网络控制软件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机车网络控制软件运行于车辆控制模块中。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述设备电气模型包括传动控制单元模型、制动控制单元模型和辅助控制单元模型。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述设备电气模型还包括事件记录模块模型、输入输出模块模型和智能显示单元模型。
5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述运行过程模型包括牵引过程模型、制动过程模型和过分相过程模型。
6.一种机车网络控制软件的调试系统，其特征在于，包括车辆控制模块和计算机； 所述计算机中建立有设备电气模型和运行过程模型，在所述设备电气模型中运行所述运行过程模型，生成数据流； 所述车辆控制模块中运行机车网络控制软件； 所述机车网络控制软件与所述设备电气模型交换数据流，并基于数据流调试所述机车网络控制软件。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述设备电气模型包括传动控制单元模型、制动控制单元模型和辅助控制单元模型。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述设备电气模型还包括事件记录模块模型、输入输出模块模型和智能显示单元模型。
9.如权利要求6至8任一项所述的系统，其特征在于，所述运行过程模型包括牵引过程模型、制动过程模型和过分相过程模型。
【文档编号】G06F11/36GK104199769SQ201410424194
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】余长超, 苏理, 陈明奎, 李进进, 段静, 李想利 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司