专利名称：机车控制装置、系统及方法
技术领域：
本发明实施例涉及机车控制技术领域，尤其涉及一种机车控制装置、系统及方法。
背景技术：
近年来随着铁路行业的快速发展，现场总线由于其可靠性高、成本低、故障率低等优点使得其应用越来越广泛，作为中国铁路轨道车辆的网络通讯标准，列车通信网络(Train Communication Network,简称TCN)总线在轨道交通领域中占有很大的比重,尤其是在机车、动车、地铁等轨道交通领域，TCN总线的应用尤其广泛。TCN总线连接铁路机车车辆上车载可编程设备，它包含两级总线:绞线式列车总线(Wire Train Bus，简称WTB)和多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus，简称MVB)。MVB作为连接车辆内设备以及在固定编组的列车组中连接各车辆设备的车辆总线，由于它的可靠性、灵活性而被世界上越来越多的国家所米用。但是，MVB在无中继的情况下，最多支持32个MVB设备。为了便于设备的扩展，通常在各设备的输入输出单元之间不采用MVB通讯,而是采用控制器局域网(Controller AreaNetwork,简称CAN)或RS485等总线。现有技术中，还没有一套基于MVB和CAN总线实现机车控制的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供一种机车控制装置、系统及方法，用于解决现有技术中的上述问题。一方面，本发明实施例提供了一种机车控制装置，包括:输入模块，用于采集输入信号，并将所述输入信号通过控制器局域网CAN总线发送给总线网关；总线网关，与所述输入模块通过CAN总线连接，用于接收所述输入模块发送的输入信号，对所述输入信号进行转换，将转换后的输入信号通过多功能车辆总线MVB发送给主控单元；主控单元，与所述总线网关通过MVB连接，用于根据所述输入信号生成第一控制指令，并将所述第一控制指令通过所述总线网关发送给输出模块；输出模块，与所述总线网关通过CAN总线连接，用于将所述第一控制指令转换为控制信号，以控制机车上的第一受控设备。另一方面，本发明实施例提供了一种机车控制系统，包括:机车控制装置，为如上所述的机车控制装置；控制台，与所述机车控制装置电连接，根据接收的操作指令生成输入信号，并发送给所述机车控制装置；第一受控设备，与所述机车控制装置电连接，接收所述机车控制装置发送的控制信号。
再一方面，本发明实施例提供了一种机车控制方法，包括:输入模块采集输入信号，并将所述输入信号通过控制器局域网CAN总线发送给总线网关；所述总线网关对所述输入信号进行转换，将转换后的输入信号通过多功能车辆总线MVB发送给主控单元；所述主控单元根据所述输入信号生成第一控制指令，并将所述第一控制指令通过所述总线网关发送给输出模块；所述输出模块将所述第一控制指令转换为控制信号，以控制机车上的第一受控设备。以上多个技术方案中的至少一个具有如下优点或有益效果:本发明实施例采用输入模块将采集的输入信号通过CAN总线发给总线网关，总线网关进行转换后通过MVB发送给主控单元，并将主控单元生成的第一控制指令通过CAN总线发送输出模块，输出模块转换成控制信号后来控制机车上的受控设备的技术手段，将MVB和CAN总线结合起来，完善了机车的控制功能。
图1为本发明实施例提供的一种机车控制装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种机车控制系统的结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种机车控制方法的流程示意图。
具体实施例方式为了对本发明实施例进行清楚详细的介绍，先介绍一下控制器局域网(Controller Area Network,简称CAN)总线。CAN总线是公认的最具发展前途的现场总线之一，国际标准化组织(International Organization forStandardization,简称 ISO) 11898号标准是它的国际标准。CAN总线标准遵循ISO/开放式通信系统互联(Open SystemInterconnection,简称0SI)模型,采用了其中的物理层、数据链路层和应用层。CAN总线能够有效支持分布式控制和实时控制系统的串行通信网络，具有突出的可靠性、实时性和灵活性。图1为本发明实施例提供的一种机车控制装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括:输入模块11，用于采集输入信号，并将所述输入信号通过CAN总线发送给总线网关12 ；总线网关12，与输入模块11通过CAN总线连接，用于接收输入模块11发送的输入信号，对所述输入信号进行转换，将转换后的输入信号通过MVB发送给主控单元13 ；主控单元13，与总线网关12通过MVB连接，用于根据所述输入信号生成第一控制指令，并将所述第一控制指令通过总线网关12发送给输出模块14 ；输出模块14，与总线网关12通过CAN总线连接，用于将所述第一控制指令转换为控制信号，以控制机车上的第一受控设备。具体地，输入信号可以是司机控制台上扳键开关、按钮和司控器级位的状态变化信息，举例来说，当司机将控制台上的扳键开关打开了，控制台则根据司机的操作指令生成一个输入信号给机车控制装置，机车控制装置根据该输入信号进行逻辑运算，转换成控制机车上受控设备的控制命令。具体地，第一控制指令可以用来控制升受电弓、合主断路器或启动风机、压缩机等，控制信号可以是对相应受控设备的开关信号。总线网关对通过CAN总线接收的输入信号的转换可以包括协议转换和电气转换。类似地，总线网关还对通过MVB接收的第一控制指令进行与所述输入信号反向的转换。较优地，主控单元13采用英特尔Intel X86的CPU卡，Intel X86的CPU卡在工业控制领域被广泛应用，其扩展性能强，对数据存储单元的扩展十分方便，而且也支持键盘、显示屏和鼠标等接口的接入，方便了系统的调试。另外，本发明实施例中的总线网关也可以称为MVB/CAN网关。在本发明的一个可选的实施例中，为了对机车上其他总线、网络上的设备进行控制，主控单元13还用于:根据所述输入信号生成第二控制指令，并将所述第二控制指令通过MVB、以太网或RS485总线输出，以控制机车上的第二受控设备。具体地，第二受控设备包括制动控制单元(Brake Control Unit，简称B⑶)、辅助控制单兀(Auxiliary Control Unit,简称 ACU)、牵引控制单兀(Traction Control Unit,简称TCU)和司机显示单元(Driver DisplayUnit,简称DDU),第二控制指令可以用来与第二受控设备进行通讯，完成整列机车的控制。主控单元13可以设置有MVB接口、以太网接口、RS485总线接口，主控单元13与B⑶、A⑶、T⑶、DDU可以通过任意一个接口连接以传递第二控制信令。另外，维护人员还可以基于以太网接口、RS485总线接口对主控单元13进行监控、设置等。在本发明的又一可选的实施例中，输入模块11具体包括:模拟量输入单元111，用于采集模拟输入信号，并将所述模拟输入信号通过CAN总线发送给总线网关12;数字量输入单元112，用于采集数字输入信号，并将所述数字输入信号通过CAN总线发送给总线网关12;总线网关12具体用于:将所述模拟输入信号和数字输入信号通过MVB发送给主控单元13 ；主控单元13具体用于:根据所述模拟输入信号和数字输入信号生成第一控制指令，并将所述第一控制指令通过总线网关12发送给输出模块14。在本发明的又一可选的实施例中，输出模块14具体包括:模拟量输出单元141，用于将所述第一控制指令转换为模拟控制信号，并输出；数字量输出单元142，用于将所述第一控制指令转换为数字控制信号，并输出。具体地，模拟控制信号可以是电压或电流信号，数字控制信号可以是电平信号。本发明实施例采用输入模块将采集的输入信号通过CAN总线发给总线网关，总线网关进行转换后通过MVB发送给主控单元，并将主控单元生成的第一控制指令通过CAN总线发送输出模块，输出模块转换成控制信号后来控制机车上的受控设备的技术手段，将MVB和CAN总线结合起来，完善了机车控制功能。另外，本发明采用MVB作为车辆级总线，符合国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,简称 IEC) 61375标准，具有传输速率高，实时性强等特点。进一步地，可以采用自主研发的该机车控制装置中的各模块、单元，成本低、实用性强。图2为本发明实施例提供的一种机车控制系统的结构示意图。如图2所示，该系统包括:机车控制装置21，为如上所述的本发明实施例提供的机车控制装置；控制台22，与机车控制装置21通过CAN总线连接，用于将输入信号通过CAN总线发送给机车控制装置21 ；第一受控设备23，与机车控制装置21通过CAN总线连接，用于接收机车控制装置21发送的控制信号。具体地，所述第一受控设备可以是受电弓、主断路器、压缩机、风机等。对应地，所述控制信号可以用来控制升受电弓、合主断器、启动压缩机、启动风机等。在本发明的一个可选的实施例中，还包括:第二受控设备24，与机车控制装置21通过MVB、以太网或RS485总线连接，用于接收机车控制装置21发送的第二控制指令。在本发明的又一可选的实施例中，第二受控设备24包括B⑶、A⑶、T⑶、DDU等。本发明实施例输入模块将从控制台采集的输入信号通过CAN总线发给总线网关，总线网关进行转换后通过MVB发送给主控单元，并将主控单元生成的第一控制指令通过CAN总线发送给输出模块，输出模块转换成控制信号后来控制机车上的第一受控设备的技术手段，将MVB和CAN总线结合起来，完善了机车控制功能。图3为本发明实施例提供的一种机车控制方法的流程示意图。该机车控制方法基于本发明实施例提供的机车控制装置实现。如图3所示，该方法包括:步骤301、输入模块采集输入信号，并将所述输入信号通过CAN总线发送给总线网关。步骤302、所述总线网关对所述输入信号进行转换，将转换后的输入信号通过MVB发送给主控单元。步骤303、所述主控单元根据所述输入信号生成第一控制指令，并将所述第一控制指令通过所述总线网关发送给输出模块。具体地，所述总线网关对通过MVB接收的第一控制指令进行转换，将转换后的第一控制指令通过CAN总线发给所述输出模块。步骤304、所述输出模块将所述第一控制指令转换为控制信号，以控制机车上的第
一受控设备。在本发明的一个可选的实施例中，为了对机车上其他总线、网络上的设备进行控制，步骤302中将转换后的输入信号通过MVB发送给主控单元之后还包括:所述主控单元根据所述输入信号生成第二控制指令，并将所述第二控制指令通过MVB、以太网或RS485总线输出，以控制机车上的第二受控设备。本发明实施例采用输入模块将采集的输入信号通过CAN总线发给总线网关，总线网关进行转换后通过MVB发送给主控单元，并将主控单元生成的第一控制指令通过CAN总线发送给输出模块，输出模块转换成控制信号后来控制机车上的受控设备的技术手段，将MVB和CAN总线结合起来，完善了机车控制功能。本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括:R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。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范围。
权利要求
1.一种机车控制装置，其特征在于，包括: 输入模块，用于采集输入信号，并将所述输入信号通过控制器局域网CAN总线发送给总线网关； 总线网关，与所述输入模块通过CAN总线连接，用于接收所述输入模块发送的输入信号，对所述输入信号进行转换，将转换后的输入信号通过多功能车辆总线MVB发送给主控单元； 主控单元，与所述总线网关通过MVB连接，用于根据所述输入信号生成第一控制指令，并将所述第一控制指令通过所述总线网关发送给输出模块； 输出模块，与所述总线网 关通过CAN总线连接，用于将所述第一控制指令转换为控制信号，以控制机车上的第一受控设备。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控单元还用于: 根据所述输入信号生成第二控制指令，并将所述第二控制指令通过MVB、以太网或RS485总线输出，以控制机车上的第二受控设备。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述输入模块具体包括: 模拟量输入单元，用于采集模拟输入信号，并将所述模拟输入信号通过CAN总线发送给总线网关； 数字量输入单元，用于采集数字输入信号，并将所述数字输入信号通过CAN总线发送给总线网关； 所述总线网关具体用于: 将所述模拟输入信号和数字输入信号通过MVB发送给所述主控单元； 所述主控单元具体用于: 根据所述模拟输入信号和数字输入信号生成第一控制指令，并将所述第一控制指令通过所述总线网关发送给所述输出模块。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述输出模块包括: 模拟量输出单元，用于将所述第一控制指令转换为模拟控制信号，并输出； 数字量输出单元，用于将所述第一控制指令转换为数字控制信号，并输出。
5.—种机车控制系统,其特征在于,包括: 机车控制装置，为如权利要求1 4任一项所述的机车控制装置； 控制台，与所述机车控制装置电连接，根据接收的操作指令生成输入信号，并发送给所述机车控制装置； 第一受控设备，与所述机车控制装置电连接，接收所述机车控制装置发送的控制信号。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一受控设备包括受电弓、主断路器、风机、压缩机。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，还包括: 第二受控设备，与所述机车控制装置通过多功能车辆总线MVB、以太网或RS485总线连接，用于接收所述机车控制装置发送的第二控制指令。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二受控设备包括制动控制单元B⑶、辅助控制单元A⑶、牵引控制单元T⑶、以及司机显示单元DDU。
9.一种基于权利要求1 4任一项所述的机车控制装置的机车控制方法，其特征在于，包括: 输入模块通过采集输入信号，并将所述输入信号通过控制器局域网CAN总线发送给总线网关； 所述总线网关对所述输入信号进行转换，将转换后的输入信号通过多功能车辆总线MVB发送给主控单元； 所述主控单元根据所述输入信号生成第一控制指令，并将所述第一控制指令通过所述总线网关发送给输出模块； 所述输出模块将所述第一控制指令转换为控制信号，以控制机车上的第一受控设备。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述将转换后的输入信号通过MVB发送给主控单元之后还包括: 所述主控单元根据所述输入信号生成第二控制指令，并将所述第二控制指令通过MVB、以太网或RS485总线输出，以控制 机车上的第二受控设备。
全文摘要
本发明实施例提供一种机车控制装置、系统及方法。装置包括输入模块，用于采集输入信号，并将所述输入信号通过CAN总线发送给总线网关；总线网关，与所述输入模块通过CAN总线连接，用于接收所述输入模块发送的输入信号，对所述输入信号进行转换，将转换后的输入信号通过MVB发送给主控单元；主控单元，与所述总线网关通过MVB连接，用于根据所述输入信号生成第一控制指令，并将所述第一控制指令通过所述总线网关发送给输出模块；输出模块，与所述总线网关通过CAN总线连接，用于将所述第一控制指令转换为控制信号，以控制机车上的第一受控设备。本发明实施例将MVB和CAN总线结合起来，完善了机车控制功能。
文档编号G05B19/418GK103112459SQ201110366468
公开日2013年5月22日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者王晓鹏, 于跃, 王忠福 申请人:中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心