专利名称：基于输出驱动热冗余及重联控制的机车微机控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及到机车控制系统的设计领域，特指ー种基于输出驱动热冗余及重联控制的机车微机控制方法。
背景技术：
机车电气线路上的各种接触器、电磁阀、继电器的导通/截止将会引起驱动电路的烧损，从而导致接触器、电磁阀、继电器不能正常的导通/截止，最終将导致机车无法正常运行。还有机车微机控制系统的故障分析及统计微机控制系统的硬件主要是数字输入，模拟信号采集，输出驱动，通信等组成。从现场的反馈信息及故障维修统计数据，80%的故障在输出驱动部分。解决了输出驱动故障的方式采用热冗余控制大大解决单司机及多机车重联控制系统可靠性问题。目前，内燃机车上的微机控制有两种单微机控制系统和冷备份热微机控制系统；重联控制主要有三种硬连线重联控制、通信重联控制、无线重联控制。在具体实践中，如果机车行驶距离较长，司乘人员往往不会对机车故障进行故障处理或故障切換，上述提到的单微机或冷备份机车控制系统往往就不能满足实际需求，机车的可靠性变差；同时，多个不同型号、不同厂家的机车无法实现重联，即无法实现多机重联控制。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供ー种结构简单紧凑、易实现、能解决单司机及多机车重联可靠性问题的基于输出驱动热冗余及重联控制的机车微机控制装置。为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案一种基于输出驱动热冗余及重联控制的机车微机控制装置，包括微机控制器、两组以上的插件和切换驱动电路组件，每组所述插件均存储有机车上关键接触器组的驱动程序并用来对上述关键接触器组进行驱动，所述微机控制器实时检测上述关键接触器组的实时状态并进行分析判断，如判断有异常情况时微机控制器将通过切换驱动电路组件切換当前运行的插件至其余任意ー组空闲插件用以驱动关键接触器组。作为本实用新型的进ー步改进所述关键接触器组包括主发励磁接触器、辅助励磁接触器、柴油机装车停机接触器、启动接触器、燃油泵接触器、主发励磁PWM控制器以及辅发励磁PWM控制器，所有上述接触器的驱动程序均存放至每组插件上。所述各接触器都具有辅助触点，所述辅助触点用来对应给微机控制器采集实时状态信号；所述主发励磁PWM控制器和辅发励磁PWM控制器具有对应的电压/电流传感器以供微机控制器进行实时信号采集。[0012]所述切换驱动电路组件采用接触器结构，利用接触器来进行不同插件之间的切换。与现有技术相比，本实用新型的优点在于1.本实用新型的基于输出驱动热冗余及重联控制的机车微机控制装置，结构简单紧凑、易实现、可靠性好，通过针对输出驱动的接触器、电磁阀、继电器的电路部分采用热冗余控制，解决了单司机及多机车重联控制系统可靠性问题。2.本实用新型的基于输出驱动热冗余及重联控制的机车微机控制装置，通过增加切換接触器及拥有关键接触器组驱动程序的不同插件来实现机车级微机控制系统输出驱动热冗余控制及重联控制，大大提高了机车的可靠性。
图1是机车微机控制装置在应用时的关联示意图。图2是在具体实例中机车微机控制装置的关联示意图。图3是本实用新型的框架结构示意图。图例说明1、微机控制器；2、电器部件；3、主发电机；4、直流辅发电机；5、重联控制/功率调节/低恒速控制単元；6、插件；7、切换驱动电路组件；8、关键接触器组。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进ー步详细说明。本实用新型的机车微机控制装置是整个机车的控制和调度中心，即机车的控制核心。如图1所示，该微机控制装置主要与机车上的电器部件2、主发电机3、直流辅发电机4(如74V直流辅发电机)、重联控制/功率调节/低恒速控制単元5发生关联。其中，机车的电器部件2主要为接触器、继电器及电压/电流传感器、压カ传感器、温度传感器、转速传感器等各类传感器。微机控制装置会根据司机的操作指令驱动相应的接触器及继电器来控制车辆的运行，并在车辆运行过程中通过各类传感器实时检测相应电器部件2的工作状态发送至微机控制装置。微机控制装置会根据司机手柄位置及柴油机转速，计算出中间回路电压给定值，再以此为依据调节主发电机励磁电流，改变主发电机的输出电压后输出控制指令至主发电机3，对主发电机3进行控制。直流辅发电机4用来负责柴油机起动及直流辅助发电。当柴油机启动时，它作为串励电动机，微机控制器I将驱动启动接触器闭合，由DC74V蓄电池供电来启动柴油机。在柴油机启动完成后，它作为他励发电机，微机控制器I控制其励磁电流，发出DC74V的直流电，提供机车的控制、蓄电池充电及机车照明用电等。对于重联控制/功率调节/低恒速控制単元5而言，本实例中机车采用AAR27标准进行重联，电气牵引系统的微机通过重联连接器将信号输出给重联机车，并接收来自重联机车的输入信号；同时，通过重联控制实现重联机车的功率分配、以及低恒速的控制。參见图2，在具体应用实例中，本实用新型微机控制装置的关联对象可以更为丰富，即可以包括柴油机及其控制器PAU、辅助交流柜ACU、电器部件2、主发电机3、司机控制台、DC74V电源、网关GWM、传动控制单元D⑶、显示器IDU、列尾EOT等等。其中，微机控制装置通过RS232/RS485与列尾EOT相连、通过RS485与辅助交流柜A⑶相连、通过CAN总线与柴油机及其控制器PAU相连、通过MVB总线与显示器IDU相连、通过MVB总线与传动控制单元DCU相连、通过MVB总线与网关GWM相连、通过CAN总线与司机控制台相连。如图3所示，本实用新型基于输出驱动热冗余及重联控制的机车微机控制装置，包括微机控制器1、两组以上的插件6和切换驱动电路组件7，每组插件6均存储有机车上关键接触器组8的驱动程序并用来对上述关键接触器组8进行驱动，微机控制器I实时检测上述关键接触器组8的实时状态并进行分析判断，如判断有异常情况时微机控制器I将通过切换驱动电路组件7切換当前运行的插件6至其余任意ー组空闲插件6，用以驱动关键接触器组8。本实施例中，上述关键接触器组8包括主发励磁接触器、辅助励磁接触器、柴油机装车停机接触器、启动接触器、燃油泵接触器、主发励磁PWM控制器以及辅发励磁PWM控制器，以及其余一些关键接触器等等，所有上述接触器的驱动程序均存放至每组插件6上。本实施例中，上述各接触器都具有辅助触点，辅助触点用来对应给微机控制器I采集实时状态信号。主发励磁PWM控制器和辅发励磁PWM控制器则具有对应的电压/电流传感器以供微机控制器I进行实时信号采集。当微机控制器I检测到接触器的辅助触点及电压/电流信号有异常情况时，微机控制器I会做出分析、判断并启动切换驱动电路组件7，自动切換到与现在运行插件6不同的另外ー组空闲插件6上，用以驱动上述各类关键接触器。同吋，微机控制器I自动记录故障信息，便于机车回库进行故障处理。本实施例中，切换驱动电路组件7采用接触器结构，利用接触器来进行切換。通过上述结构，本实用新型就可以针对输出驱动进行热冗余控制，微机控制器I通过反馈信息完成自动切換，基本不需要司乘人员做任何处理，从而解决了单司机及多机车重联控制系统可靠性问题。本实用新型只是对关键部件进行热冗余切換，主要是对关键部分数字输出驱动、主发励磁驱动、74V直流励磁驱动等关键部分进行切換。据统计经验，上述关键接触器组8中的数字输出驱动、主发励磁驱动及74V直流励磁驱动的统计故障率为80%左右，但是电源、模拟采集、数字输入、柴油机调速、MVB及CPU等故障20%左右。因此，本实用新型实际上正是基于输出驱动故障方式、并采用热冗余控制来解决单司机及多机车重联控制系统可靠性的问题。以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种基于输出驱动热冗余及重联控制的机车微机控制装置，其特征在于包括微机控制器(I)、两组以上的插件(6)和切换驱动电路组件(7)，每组所述插件(6)均存储有机车上关键接触器组(8)的驱动程序并用来对上述关键接触器组(8)进行驱动，所述微机控制器(I)实时检测上述关键接触器组(8)的实时状态并进行分析判断，如判断有异常情况时微机控制器(I)将通过切换驱动电路组件(7)切换当前运行的插件(6)至其余任意一组空闲插件(6 )用以驱动关键接触器组(8 )。
2.根据权利要求1所述的基于输出驱动热冗余及重联控制的机车微机控制装置，其特征在于所述关键接触器组(8)包括主发励磁接触器、辅助励磁接触器、柴油机装车停机接触器、启动接触器、燃油泵接触器、主发励磁PWM控制器以及辅发励磁PWM控制器，所有上述接触器的驱动程序均存放至每组插件(6)上。
3.根据权利要求2所述的基于输出驱动热冗余及重联控制的机车微机控制装置，其特征在于所述各接触器都具有辅助触点，所述辅助触点用来对应给微机控制器(I)采集实时状态信号；所述主发励磁PWM控制器和辅发励磁PWM控制器具有对应的电压/电流传感器以供微机控制器(I)进行实时信号采集。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于输出驱动热冗余及重联控制的机车微机控制装置，其特征在于所述切换驱动电路组件(7)采用接触器结构，利用接触器来进行不同插件(6)之间的切换。
专利摘要本实用新型公开了一种基于输出驱动热冗余及重联控制的机车微机控制装置，包括微机控制器、两组以上的插件和切换驱动电路组件，每组插件均存储有机车上关键接触器组的驱动程序并用来对上述关键接触器组进行驱动，微机控制器实时检测上述关键接触器的实时状态并进行分析判断，如判断有异常情况时微机控制器将通过切换驱动电路组件切换当前运行的插件至其余任意一组空闲插件用以驱动关键接触器组。本实用新型具有结构简单紧凑、易实现、能解决单司机及多机车重联可靠性问题等优点。
文档编号G05B19/042GK202854538SQ201220502698
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者周少云, 张东方, 刘智聪, 肖功彬, 班立权 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司