专利名称：用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及轨道交通车辆控制领域，尤其涉及一种用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置。
背景技术：
随着轨道交通车辆的电气化程度不断提高，轨道交通车辆的控制系统运行时的信息交换量也随之增大。由于传统的非网络数据传输无法满足目前高速轨道交通车辆的控制系统对信息量、信息传输速率和可靠性的要求。而网络数据传输可以使分散于轨道交通车辆和列车中的各个设备可以实时交换和共享数据，实现需要多个不同设备参与的复杂逻辑控制。在通过网络传输数据的轨道交通车辆制动控制网络中，需要将列车所联挂的每一轨道交通车辆的相应制动设备与列车总线连接，这样就可以通过机车操纵台对所联挂的每一轨道交通车辆的相应制动设备统一控制，以进行有效的制动操作。但对于高速列车来说， 其联挂的各个轨道交通车辆一般都有独一无二的制动设备。例如，1车上安装有撒沙设备， 2车上安装有停放制动设备，3车上安装有空气压缩机等。由于这些设备的功能和驱动信号并不相同，因此，在将列车所联挂的每一轨道交通车辆的相应制动设备与列车总线连接时， 就需要针对不同的设备设计新的接口和相关驱动，才能保证通过列车总线对这些设备进行控制的有效性和可靠性。而针对每一设备都设计相应的接口和驱动，不仅极大地提高了轨道交通车辆制动控制系统的复杂程度，增大设计维护人员的工作量，还提高了系统的成本和运营的管理难度。因此，如何使列车所联挂的每一轨道交通车辆的相应制动设备与列车总线简单且可靠地连接，降低轨道交通车辆制动系统的设计和运营成本就成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置。本发明提供一种用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置，包括列车总线接口模块、制动设备网络接口模块和逻辑运算模块；所述列车总线接口模块与列车总线连接，用于与所述列车总线交换信息；所述逻辑运算模块分别与所述列车总线接口模块和所述制动设备网络接口模块连接，用于通过所述列车总线接口模块从所述列车总线中获取第一制动指令，对所述第一制动指令进行解码获取第二制动指令，并将所述第二制动指令发送给所述制动设备网络接口模块；所述制动设备网络接口模块与制动设备网络连接，用于将所述第二制动指令发送给所述制动设备网络，以供制动设备的板卡获取并执行。本发明还提供一种轨道交通车辆，包括上述的轨道交通车辆轨道交通车辆制动控制网络接口装置。
本发明的用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置可以使列车的制动设备通过制动设备网络与列车总线可靠地连接，并且无需为每个制动设备单独设计与列车总线连接的接口，从而有效地使列车编组中的每一轨道交通车辆的相应制动设备与列车总线简单且可靠地连接，可以降低轨道交通车辆制动系统的设计和运营成本。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置实施例一的结构图；图2为本发明用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置实施例二的逻辑运算模块的结构图；图3为本发明用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置实施例三的逻辑运算模块的结构图；图4为本发明用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置实施例四的逻辑运算模块的结构图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置实施例一的结构图，如图ι所示，本实施例的装置可以包括列车总线接口模块10、制动设备网络接口模块12和逻辑运算模块11 ；列车总线接口模块10与列车总线13连接，用于与列车总线13交换信息。具体地， 列车总线13与司机控制台连接，司机通过司机控制台制动手柄可以向列车总线13发出携带制动力信息的第一控制指令，第一控制指令可以以模拟信号或数字信号的形式在列车总线13上传输；逻辑运算模块11分别与列车总线接口模块10和制动设备网络接口模块12 连接，用于通过列车总线接口模块10从列车总线13中获取第一制动指令，对第一制动指令进行解码获取第二制动指令，并将第二制动指令发送给制动设备网络接口模块12 ；制动设备网络接口模块12与制动设备网络14连接，用于将第二制动指令发送给制动设备网络14， 以供制动设备的板卡15获取并执行。具体地，由于列车总线13上传输的第一控制指令并不能直接用于驱动制动设备， 因此，在逻辑运算模块11通过列车总线接口模块10从列车总线13中获取第一制动指令后，需要相应对其进行解码、放大等相关操作，相应生成可以被制动设备18的相应板卡15 识别和接收的第二制动指令。然后通过制动设备网络接口模块12将其发送到列车编组中的各节轨道交通车辆的制动设备网络14中，这样与制动设备网络14连接的制动设备18的板卡15就可以根据第二制动指令中所包含的报头等信息，来确定是否应该从制动设备网络14中获取该第二制动指令。若板卡15确定应该执行该第二控制指令，便根据该第二控制指令相应生成驱动相应制动设备18的命令，并将其发送至制动设备网络14中。制动设备18通过制动设备网络14接收板卡15发送的驱动该制动设备18的命令，然后执行该命令以执行相应的制动动作。例如机械摩擦式设备、电动摩擦式设备或纯电气摩擦式设备来具体执行制动动作。本实施例的制动控制网络接口装置可以使列车总线13上的命令可以传输到制动设备网络14中，与制动设备网络14连接的制动设备18的及其板卡15，就可以通过本实施例的制动控制网络接口装置接收并执行列车总线上的命令。对于列车来说，为每节车辆配置一个制动控制网络接口装置，既可以使该车辆所配置的制动设备18可以收到并执行列车总线13上的命令。本实施例的用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置可以使列车的制动设备通过制动设备网络与列车总线可靠地连接，并且无需为每个制动设备单独设计与列车总线连接的接口，从而有效地使列车所联挂的每一轨道交通车辆的相应制动设备与列车总线简单且可靠地连接，可以降低轨道交通车辆制动系统的设计和运营成本。图2为本发明用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置实施例二的逻辑运算模块的结构图，如图2所示，本实施例在实施例一的基础上，逻辑运算模块11可以包括逻辑运算处理单元16和设备驱动存储单元17。设备驱动存储单元17与逻辑运算处理单元16连接，用于存储制动设备的驱动，以供逻辑运算处理单元16调取。逻辑运算处理单元16分别与列车总线接口模块10和制动设备网络接口模块12 连接，用于接收第一制动指令、调取制动设备18的驱动，根据第一制动指令和制动设备的驱动生成直接驱动制动设备18的第三制动指令，并将第三制动指令通过制动设备网络接口模块12发送给制动设备网络14，以供制动设备18获取并执行。具体地，设备驱动存储单元17可以是存储器及其相关电路，其中存储了整个列车所联挂的各节轨道交通车辆上的各个制动设备18的驱动程序，逻辑运算处理单元16可以根据需要从设备驱动存储单元17中调取所需的制动设备18的驱动程序，并根据所要驱动的制动设备18的类型相应生成可以直接驱动制动设备18的第三制动指令。逻辑运算处理单元16通过列车总线接口模块10从列车总线13上获取第一制动指令后，可根据第一制动指令调取设备驱动存储单元17中存储的相应制动设备18的驱动。 然后根据该制动设备18的驱动和第一制动指令生成直接驱动制动设备18的第三制动指令，与制动设备网络14连接的制动设备18就可以直接从制动设备网络14中获取并执行该第三制动指令。本实施例的用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置可以根据需要执行制动设备的板卡的功能。在某一制动设备的板卡发生故障，导致该制动设备无法执行列车总线发送的控制命令时，可以接替发生故障的板卡，保证制动系统的正常运行，可以提高轨道交通车辆制动控制系统的可靠性。图3为本发明用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置实施例三的逻辑运算模块的结构图，如图3所示，本实施例在实施例一和二的基础上，逻辑运算模块11还可以包括故障诊断单元19和热备份单元20。
故障诊断单元19与制动设备网络接口模块12连接，故障诊断单元19用于诊断与制动设备网络14连接的制动设备18的板卡15是否正常工作，并在制动设备18的板卡15 工作不正常时向热备份单元20发送激活指令。热备份单元20分别与故障诊断单元19、列车总线接口模块10、制动设备网络接口模块12和逻辑运算处理单元16连接，用于根据激活指令接替发生故障的制动设备18的板卡15的运行。具体地，故障诊断单元19通过制动设备网络接口模块12向制动设备网络14发送检测信息，与制动设备网络14连接的各个制动设备18的板卡15接收该信息，并根据当前工作状态相应生成反馈信息，并将反馈信息发送至制动设备网络14，以供故障诊断单元19 通过制动设备网络接口模块12获取。如果故障诊断单元19没有接收到某一制动设备18 的板卡15的反馈信息，或反馈信息不能正确地表示该板卡15处于正常工作状态，即可认为该板卡15工作不正常。此时，故障诊断单元19向热备份单元20发送用于激活该热备份单元20的激活指令，激活指令中包含有发生故障的板卡15的ID。热备份单元20接收到激活指令后，根据激活指令中包含的发生故障的板卡15的 ID,即可确定其需要接替哪个板卡15的运行。热备份单元20就可以根据该板卡15的ID 通过与其连接的逻辑运算处理单元16访问设备驱动存储单元17，以获得该板卡15的驱动。 然后根据该板卡15的驱动激活执行相应的逻辑运算的功能模块，从而可以直接通过列车总线接口模块10从列车总线13上获取第一控制指令，并根据第一控制指令和该板卡15的驱动生成可以直接驱动制动设备18的第三控制指令。然后将第三控制指令发送给制动设备网络14，以供相应的制动设备18获取并执行。本实施例的用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置可以在某一制动设备的板卡发生故障，导致该制动设备无法执行列车总线发送的控制命令时，无缝接替发生故障的板卡，进一步有效地保证对行车安全至关重要的制动系统的正常运行，可以提高轨道交通车辆制动控制系统的可靠性和安全性。图4为本发明用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置实施例四的逻辑运算模块的结构图，如图4所示，本实施例在实施例一、二和三的基础上，逻辑运算模块11还可以包括制动力分配单元21，制动力分配单元21分别与列车总线接口模块10和逻辑运算处理单元16连接，用于通过列车总线接口模块10从列车总线13上获取制动工况信息，根据制动工况信息确定制动力分配方案，并将制动力分配方案传输给逻辑运算处理单元16， 以供逻辑运算处理单元16生成第二制动指令或第三制动指令。具体地，制动力分配方案是指通过逻辑控制对制动力进行合理优化的配置而采取的制动力分配方案，例如，为了降低制动盘的磨耗，可以通过制动时优先使用由车轮带动发电机所产生的电进行电再生制动，当再生电不能满足所需制动力的需求时，才采用摩擦制动。为了降低车轮滑行的风险，可以通过采用等粘着模式，在各个车轮上根据列车质量按比例施加制动力，从而减小车辆间的冲动，提高乘客的舒适度。制动力分配单元21通过列车总线接口模块10从列车总线13上获取制动工况信息，制动工况信息可以包括列车速度信息、列车质量信息、粘着系数信息等。制动工况信息可以通过与列车总线13连接的传感器采集，例如，通过压力传感器获取的当前列车质量信息。也可以由司机控制台发送至列车总线13，例如，由于粘着系数信息与车轮和轨道的具体情况有关，技术人员可以根据当前车轮和轨道的具体情况设定粘着系数值，并将其存储在司机控制台中，由司机控制台通过列车总线13发送给列车总线接口模块10。由于制动力分配方案的制定与列车的实际情况有关，并且随着列车的型号、轨道状况的不同，影响制动力分配方案的因素很多。在一般情况下，需要本领域技术人员根据实际情况自行设置制动力分配方案，并根据制动力分配方案获取确定制动力分配方案所需的制动工况信息。然后根据制动力分配方案生成第二制动指令或第三制动指令，并将其传输给相应的制动设备18的板卡15和制动设备18。需要说明的是，由于不同列车，不同轨道的制动力分配方案差别极大。因此，本实施例无法并且没必要穷举各种具体的制动力分配方案，本领域技术人员根据本实施例所披露的内容所获得的“通过列车总线接口模块10从列车总线13上获取制动工况信息，根据制动工况信息确定制动力分配方案，并将制动力分配方案传输给逻辑运算处理单元16，以供逻辑运算处理单元16生成第二制动指令或第三制动指令”的具体的技术方案也应纳入本发明的范围。本实施例的用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置可以通过逻辑控制对制动力进行合理优化的配置，可以节约能源，减小车辆间的冲动，降低列车运营的成本和提高列车运行的安全性。优选地，在实施例一至四任一实施例的基础上，本发明用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置的制动设备网络接口模块12还用于从制动设备网络14中获取制动设备 18的状态信息。逻辑运算模块11还用于对制动设备18的状态信息进行编码，并将编码后的制动设备18的状态信息通过列车总线接口模块10发送至所述列车总线13中。具体地，为使司机控制台可以对制动过程进行更有效地闭环控制，司机控制台需要获取通过制动设备网络14传输的制动设备18的状态信息。制动设备18的状态信息可以反映出制动设备当前的工作状态，其可以包含与制动设备18的运行有关的信息。例如， 总风压力值、列车管压力值、紧急排风阀状态等。制动设备网络接口模块12从制动设备网络14中获取每个制动设备18的状态信息后，对其进行编码，以便在列车总线13中传输，从而使列车控制台和其他车厢的制动设备18可以接收并有效识别。这样就可以实现司机控制台可以对制动过程进行更有效地闭环控制，同时，不同车厢的制动设备18可以通过列车总线13交换数据，可以更好地实现不同车厢的制动设备18之间的相互协作，进一步提高制动操作的效率和有效性。列车编组中的各节车辆上都可以至少配置一个用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置，通过该用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置，分布于列车的各节轨道交通车辆的制动设备就可以相应通过各节轨道交通车辆的制动设备网络14与列车总线13 可靠地连接，并且无需为每节轨道交通车辆的制动设备18单独设计与列车总线13连接的接口，从而有效地使列车编组中的每节轨道交通车辆的相应制动设备18与列车总线13简单且可靠地连接，可以降低轨道交通车辆制动系统的设计和运营成本。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置，其特征在于，包括列车总线接口模块、制动设备网络接口模块和逻辑运算模块；所述列车总线接口模块与列车总线连接，用于与所述列车总线交换信息；所述逻辑运算模块分别与所述列车总线接口模块和所述制动设备网络接口模块连接， 用于通过所述列车总线接口模块从所述列车总线中获取第一制动指令，对所述第一制动指令进行解码获取第二制动指令，并将所述第二制动指令发送给所述制动设备网络接口模块；所述制动设备网络接口模块与制动设备网络连接，用于将所述第二制动指令发送给所述制动设备网络，以供制动设备的板卡获取并执行。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述逻辑运算模块包括逻辑运算处理单元和设备驱动存储单元，所述设备驱动存储单元与所述逻辑运算处理单元连接，用于存储制动设备的驱动，以供所述逻辑运算处理单元调取；所述逻辑运算处理单元分别与所述列车总线接口模块和所述制动设备网络接口模块连接，用于接收所述第一制动指令、调取所述制动设备的驱动，根据所述第一制动指令和所述制动设备的驱动生成直接驱动所述制动设备的第三制动指令，并将所述第三制动指令通过所述制动设备网络接口模块发送给所述制动设备网络，以供所述制动设备获取并执行。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述逻辑运算模块还包括故障诊断单元和热备份单元，所述故障诊断单元与所述制动设备网络接口模块连接，所述故障诊断单元用于诊断与所述制动设备网络连接的所述制动设备的板卡是否正常工作，并在所述制动设备的板卡工作不正常时向所述热备份单元发送激活指令；所述热备份单元分别与所述故障诊断单元、列车总线接口模块、制动设备网络接口模块和逻辑运算处理单元连接，用于根据所述激活指令接替发生故障的制动设备的板卡的运行。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述逻辑运算模块还包括制动力分配单元，所述制动力分配单元分别于所述列车总线接口模块和所述逻辑运算处理单元连接，用于通过所述列车总线接口模块从所述列车总线上获取制动工况信息，根据制动工况信息确定制动力分配方案，并将所述制动力分配方案传输给所述逻辑运算处理单元，以供所述逻辑运算处理单元生成所述第二制动指令或第三制动指令。
5.根据权利要求1 3中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述制动设备网络接口模块还用于从所述制动设备网络中获取制动设备的状态信息；所述逻辑运算模块还用于对所述制动设备的状态信息进行编码，并将编码后的所述制动设备的状态信息通过所述列车总线接口模块发送至所述列车总线中。
全文摘要
本发明提供一种用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置，包括列车总线接口模块、制动设备网络接口模块和逻辑运算模块；列车总线接口模块与列车总线连接；逻辑运算模块分别与列车总线接口模块和制动设备网络接口模块连接；制动设备网络接口模块与制动设备网络连接。本发明的用于轨道交通车辆的制动控制网络接口装置可以使列车的制动设备通过制动设备网络与列车总线可靠地连接，并且无需为每个制动设备单独设计与列车总线连接的接口，从而有效地使列车编组中的每一轨道交通车辆的相应制动设备与列车总线简单且可靠地连接，可以降低轨道交通车辆制动系统的设计和运营成本。
文档编号G05B19/418GK102193539SQ20111005664
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者刘作琪, 姜岩峰, 庞玉林, 曹宏发, 章阳, 陆啸秋, 陈伟 申请人:中国铁道科学研究院机车车辆研究所, 铁道部运输局