一种有轨电车网络控制系统技术方案

一种有轨电车网络控制系统，包括司机室显示单元DDU、以太网交换机ESU、车辆控制单元VCU、牵引控制单元DCU、远程输入输出模块RIOM、空调控制单元ACC、乘客通信信息系统PIS、电子车门控制单元EDCU、制动控制单元BCU；所述司机室显示单元DDU、车辆控制单元VCU和牵引控制单元DCU之间通过以太网交换机ESU实现相互通讯，所述车辆控制单元VCU、牵引控制单元DCU、远程输入输出模块RIOM、空调控制单元ACC、乘客通信信息系统PIS、电子车门控制单元EDCU和制动控制单元BCU之间通过CAN总线实现相互通讯。本发明专利技术应用总线技术把分布于各个车辆内部、独立完成特定功能的控制单元互连起来形成局域网，以实现资源共享、协同工作、分散检测和集中操作的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种有轨电车网络控制系统
本专利技术涉及机车控制系统，尤其是一种有轨电车网络控制系统。
技术介绍
随着我国城市化水平的不断提高，城市交通面临的压力也越来越大，同时，城市交通的需求趋于分层次、多元化的发展，现代有轨电车作为介于快速轨道交通与常规公交之间的公交系统，在我国将有广阔的发展前景。现代有轨电车运行环境灵活，可在混合路权或者独立路权环境下运行。当在混合路权环境下运行时，可将其视为基于轨道的城市公交，列车完全由司机驾驶；当在独立路权环境下运行时，可以按照混合路权的公交模式运行，也可以按照轻轨概念，实现自动控制。无论运行在何种模式下，安全高效的运营是对现代有轨电车系统的基本要求。但是，面对有轨电车的发展趋势和灵活的运营模式，无论是城市公交控制系统还是轻轨控制系统均无法全面可靠地解决有轨电车运行与控制问题。现代有轨电车具有公交系统的成本低廉，运行灵活的优点，又具有地铁系统高效、快捷的特点；但其运行环境与模式的复杂性又远远大于地铁系统，能够保障有轨电车安全可靠运行的控制系统是一个远比地铁控制系统复杂的工程技术；这也正是当前限制有轨电车发展与推广应用的技术难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种有轨电车网络控制系统，应用CAN总线技术把分布于各个车辆内部、独立完成特定功能的控制单元互连起来形成局域网，以实现资源共享、协同工作、分散检测和集中操作的目的。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种有轨电车网络控制系统，其特征在于：包括司机室显示单元DDU、以太网交换机ESU、车辆控制单元VCU、牵引控制单元DCU、远程输入输出模块RIOM、空调控制单元ACC、乘客通信信息系统PIS、电子车门控制单元EDCU、制动控制单元BCU；所述司机室显示单元DDU、车辆控制单元VCU和牵引控制单元DCU之间通过以太网交换机ESU实现相互通讯，所述车辆控制单元VCU、牵引控制单元DCU、远程输入输出模块RIOM、空调控制单元ACC、乘客通信信息系统PIS、电子车门控制单元EDCU和制动控制单元BCU之间通过CAN总线实现相互通讯；车辆控制单元VCU包括安装于司机室操纵台右边控制柜内的电源模块PSM和控制器模块CPM；电源模块PSM给控制器模块CPM供电，具有延时断电功能，避免设备意外断电时打开的故障记录数据文件不能被正确的关闭而导致数据文件被破坏；控制器模块CPM为CAN网络的主控制器，用于CAN网络的控制、管理，存储故障/事件信息；远程输入输出模块RIOM为数据采集和控制设备，采集数字及模拟输入输出信号，实现非微机控制单元与人机接口TCMS通讯；远程输入输出模块RIOM包括RIOM微机处理模块、数字输入扩展模块、模拟输入模块和数字输出扩展模块。以太网交换机ESU用于扩展以太网口，安装于驾驶室操纵台右侧控制柜内；人机接口TCMS通过司机室显示单元DDU触控屏实现，司机室显示单元DDU安装于驾驶室操纵台正前方；车辆控制单元VCU将有轨电车的运行状态以及故障信息实时发送到司机室显示单元DDU显示，帮助司机掌握列车当前的状态及进行部分故障排除操作，供维护人员对列车进行故障分析和车辆维护；牵引控制单元DCU通过控制IGBT的导通和关断实现对牵引电机的控制；每节车设置一个液压制动控制系统，分别安装于每节车车顶系统柜，液压制动控制系统相互独立，每个液压制动控制系统带一对CAN接口，内部短接，通过CAN总线实现与车辆控制单元VCU之间的通信，制动信号、紧急制动信号、安全制动信号、停车制动信号、电制动失效信号设置硬线冗余；制动控制单元BCU通过接收车辆控制单元VCU传来的控制指令，结合电制动实施的情况、车速信号、载荷信号来完成液压制动力的计算，并转换成连续可控的液压制动压力，通过基础制动单元实施制动，同时，将液压制动单元状态通过硬线和CAN总线两种方式回送车辆控制单元VCU，实现远程的状态监控；有轨电车的每个车门设置一个电子车门控制单元EDCU，安装于车门处，车辆控制单元VCU通过远程输入输出模块RIOM输出硬线零速信号、使能信号、开门信号、关门信号、再开闭信号给电子车门控制单元EDCU，电子车门控制单元EDCU驱动门电机运行，并控制其他外围设备；当系统发生故障时，电子车门控制单元EDCU做出故障诊断，并将故障诊断结果发送车辆控制单元VCU，每个电子车门控制单元EDCU带一对CAN接口，内部短接，挂接在CAN网络中，实现与车辆控制单元VCU的通讯。作为改进，设有与有轨电车网络控制系统完全一样的冗余系统，两套有轨电车网络控制系统的以太网交换机ESU通过以太网连接，两套有轨电车网络控制系统的车辆控制单元VCU、牵引控制单元DCU、远程输入输出模块RIOM、空调控制单元ACC、乘客通信信息系统PIS、电子车门控制单元EDCU和制动控制单元BCU之间通过CAN总线实现相互通讯。作为改进，司机室显示单元DDU、以太网交换机ESU、车辆控制单元VCU、牵引控制单元DCU、远程输入输出模块RIOM、空调控制单元ACC、乘客通信信息系统PIS、电子车门控制单元EDCU、制动控制单元BCU之间设有硬线连接；当网络故障时，通过硬线实现列车的故障牵引；当网络节点CAN接收器故障时，通过硬线实现节点功能。作为改进，安全制动按钮信号、辅助缓解旋钮信号、司控器方向信号、控制手柄信号和故障牵引旋钮信号通过硬线直接送入车辆控制单元VCU、制动控制单元BCU和牵引控制单元DCU；当网络故障时，实现故障牵引时的牵引、制动和缓解功能；当网络正常情况下，由车辆控制单元VCU向制动控制单元BCU发送制动缓解指令，当车辆控制单元VCU或者网络故障情况下，由牵引控制单元DCU通过硬线向制动控制单元BCU发送制动缓解指令。作为改进，当电子车门控制单元EDCU、牵引控制单元DCU、制动控制单元BCU和空调控制单元ACC出现节点CAN接收器故障时，通过远程输入输出模块RIOM与电子车门控制单元EDCU、牵引控制单元DCU、制动控制单元BCU和空调控制单元ACC之间的硬线实现车门、变流器、液压系统及空调减载的功能。作为改进，在网络正常的情况下，车辆控制单元VCU通过CAN总线以及硬线接收各系统发送的信号，当网络信号与硬线信号同时存在并发生冲突时，采用如下信号处理方式：1）空调控制单元ACC空调正常、故障信号：发生冲突时，以接收到的空调故障信号为准；2）牵引控制单元DCU水冷箱切除信号：发生冲突时，以接收到的水冷箱切除=1信号为准；MCOK：发生冲突时，以接收到的MCOK=0信号为准；空转/滑行：发生冲突时，以接收到的空转/滑行=1信号为准；3）制动控制单元BCU撒砂请求：发生冲突时，以接收到的撒砂请求=1信号为准；制动施加：发生冲突时，以接收到的制动施加=1信号为准；制动缓解：发生冲突时，以接收到的制动缓解=0信号为准；大事件：发生冲突时，以接收到的大事件=1信号为准；小事件：发生冲突时，以接收到的小事件=1信号为准。本专利技术与现有技术相比所带来的有益效果是：70%低地板有轨电车控制系统通过网络、硬线以及逻辑控制实现对有轨电车的运行监测、状态监测、故障诊断以及乘客信息服务进行综合处理，它应用总线技术把分布于各个车辆内部、独立完成特定功能的控制单元互连起来形成局域网，以实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有轨电车网络控制系统，其特征在于：包括司机室显示单元DDU、以太网交换机ESU、车辆控制单元VCU、牵引控制单元DCU、远程输入输出模块RIOM、空调控制单元ACC、乘客通信信息系统PIS、电子车门控制单元EDCU、制动控制单元BCU；所述司机室显示单元DDU、车辆控制单元VCU和牵引控制单元DCU之间通过以太网交换机ESU实现相互通讯，所述车辆控制单元VCU、牵引控制单元DCU、远程输入输出模块RIOM、空调控制单元ACC、乘客通信信息系统PIS、电子车门控制单元EDCU和制动控制单元BCU之间通过CAN总线实现相互通讯；车辆控制单元VCU 包括安装于司机室操纵台右边控制柜内的电源模块PSM和控制器模块CPM；电源模块PSM给控制器模块CPM供电，具有延时断电功能，避免设备意外断电时打开的故障记录数据文件不能被正确的关闭而导致数据文件被破坏；控制器模块CPM为CAN网络的主控制器，用于CAN网络的控制、管理，存储故障/事件信息；远程输入输出模块RIOM为数据采集和控制设备，采集数字及模拟输入输出信号，实现非微机控制单元与人机接口TCMS通讯；远程输入输出模块RIOM包括RIOM微机处理模块、数字输入扩展模块、模拟输入模块和数字输出扩展模块；以太网交换机ESU用于扩展以太网口，安装于驾驶室操纵台右侧控制柜内；人机接口TCMS通过司机室显示单元DDU触控屏实现，司机室显示单元DDU安装于驾驶室操纵台正前方；车辆控制单元VCU将有轨电车的运行状态以及故障信息实时发送到司机室显示单元DDU显示，帮助司机掌握列车当前的状态及进行部分故障排除操作，供维护人员对列车进行故障分析和车辆维护；牵引控制单元DCU通过控制IGBT的导通和关断实现对牵引电机的控制；每节车设置一个液压制动控制系统，分别安装于每节车车顶系统柜，液压制动控制系统相互独立，每个液压制动控制系统带一对CAN接口，内部短接，通过CAN总线实现与车辆控制单元VCU之间的通信，制动信号、紧急制动信号、安全制动信号、停车制动信号、电制动失效信号设置硬线冗余；制动控制单元BCU通过接收车辆控制单元VCU传来的控制指令，结合电制动实施的情况、车速信号、载荷信号来完成液压制动力的计算，并转换成连续可控的液压制动压力，通过基础制动单元实施制动，同时，将液压制动单元状态通过硬线和CAN总线两种方式回送车辆控制单元VCU，实现远程的状态监控；有轨电车的每个车门设置一个电子车门控制单元EDCU，安装于车门处，车辆控制单元VCU通过远程输入输出模块RIOM输出硬线零速信号、使能信号、开门信号、关门信号、再开闭信号给电子车门控制单元EDCU，电子车门控制单元EDCU驱动门电机运行，并控制其他外围设备；当系统发生故障时，电子车门控制单元EDCU做出故障诊断，并将故障诊断结果发送车辆控制单元VCU，每个电子车门控制单元EDCU带一对CAN接口，内部短接，挂接在CAN网络中，实现与车辆控制单元VCU的通讯。...

【技术特征摘要】
1.一种有轨电车网络控制系统，其特征在于：包括司机室显示单元DDU、以太网交换机ESU、车辆控制单元VCU、牵引控制单元DCU、远程输入输出模块RIOM、空调控制单元ACC、乘客通信信息系统PIS、电子车门控制单元EDCU、制动控制单元BCU；所述司机室显示单元DDU、车辆控制单元VCU和牵引控制单元DCU之间通过以太网交换机ESU实现相互通讯，所述车辆控制单元VCU、牵引控制单元DCU、远程输入输出模块RIOM、空调控制单元ACC、乘客通信信息系统PIS、电子车门控制单元EDCU和制动控制单元BCU之间通过CAN总线实现相互通讯；车辆控制单元VCU包括安装于司机室操纵台右边控制柜内的电源模块PSM和控制器模块CPM；电源模块PSM给控制器模块CPM供电，具有延时断电功能，避免设备意外断电时打开的故障记录数据文件不能被正确的关闭而导致数据文件被破坏；控制器模块CPM为CAN网络的主控制器，用于CAN网络的控制、管理及存储故障/事件信息；远程输入输出模块RIOM为数据采集和控制设备，采集数字及模拟输入输出信号，实现非微机控制单元与人机接口TCMS通讯；远程输入输出模块RIOM包括RIOM微机处理模块、数字输入扩展模块、模拟输入模块和数字输出扩展模块；以太网交换机ESU用于扩展以太网口，安装于驾驶室操纵台右侧控制柜内；人机接口TCMS通过司机室显示单元DDU触控屏实现，司机室显示单元DDU安装于驾驶室操纵台正前方；车辆控制单元VCU将有轨电车的运行状态以及故障信息实时发送到司机室显示单元DDU显示，帮助司机掌握列车当前的状态及进行部分故障排除操作，供维护人员对列车进行故障分析和车辆维护；牵引控制单元DCU通过控制IGBT的导通和关断实现对牵引电机的控制；每节车设置一个液压制动控制系统，分别安装于每节车车顶系统柜，液压制动控制系统相互独立，每个液压制动控制系统带一对CAN接口，内部短接，通过CAN总线实现与车辆控制单元VCU之间的通信，制动信号、紧急制动信号、安全制动信号、停车制动信号和电制动失效信号设置硬线冗余；制动控制单元BCU通过接收车辆控制单元VCU传来的控制指令，结合电制动实施的情况、车速信号和载荷信号来完成液压制动力的计算，并转换成连续可控的液压制动压力，通过基础制动单元实施制动，同时，将液压制动单元状态通过硬线和CAN总线两种方式回送车辆控制单元VCU，实现远程的状态监控；有轨电车的每个车门设置一个电子车门控制单元EDCU，安装于车门处，车辆控制单元VCU通过远程输入输出模块RIOM输出硬线零速信号、使能信号、开门信号、关门信号和再开闭信号给电子车门控制单元EDCU，电子车门控制单元EDCU驱动门电机运行，并控制其他外围设备；当系统发生故障时，电子车门控制单元EDCU做出故障诊断，并将故...

【专利技术属性】
技术研发人员：林水强，胡娜，黄津，
申请(专利权)人：广州电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44