轨道列车及其转向系统网络结构技术方案

本实用新型专利技术公开了一种轨道列车及其转向系统网络结构，包括车辆层、决策层、采集层和执行层；所述决策层包括两个相互通信的转向控制器，两个转向控制器均通过第一网络总线与车辆层通信；所述两个转向控制器均与第二网络总线连接；所述第二网络总线与采集层内的转向控制模块、铰接控制器连接；所述转向控制模块与执行层通信；所述执行层包括第三网络总线，所述两个转向控制器均与第三网络总线连接；所述第三网络总线与2N个车轴控制器连接；轨道列车每根车轴的转向电机对应与两个所述车轴控制器电连接；其中，N为轨道列车车节数。本实用新型专利技术解决了单通道数据采集导致的系统安全风险问题，极大地避免了转向网络单点故障导致的车辆安全事故。安全事故。安全事故。

【技术实现步骤摘要】
轨道列车及其转向系统网络结构


[0001]本技术涉及智能交通
，特别是一种轨道列车及其转向系统网络结构。

技术介绍

[0002]多轴重载的超级虚拟轨道列车由多编组汽车铰接形成汽车列车，由于车身长、车轴多以及轴重大等特点，每根车轴均需要转向，以实现小半径曲线行驶。超级虚拟轨道列车的每根车轴都设计带有主动转向执行系统，能够根据转向控制的命令自主进行转向，使得每节车辆都能够沿着固定的路径行驶，同时使得车辆能够实现精准虚拟轨道跟随控制。
[0003]在实际应用过程中，转向系统内的信号传输仅通过一路网络信号实现，如果转向系统内某个节点或者网络线路出现故障，将使得转向系统无法正常工作，整车转向系统将出现故障。如果转向故障发生而车辆在高速运行，后果将非常严重，会使得车辆折叠或者甩尾，甚至导致车辆发生侧翻，严重威胁车上乘客、驾驶员及道路社会车辆的安全。
[0004]CN110696913A公开了一种双向驱动多编组电车及其多轴全轮转向控制方法和系统，其实现了转向控制单元的热备冗余，然而，两个转向控制单元之间为单通道通信，一旦网络出现故障，将导致转向系统完全失效。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种轨道列车及其转向系统网络结构，提高转向网络的可靠性。
[0006]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种轨道列车的转向系统网络结构，包括车辆层、决策层、采集层和执行层；所述决策层包括两个相互通信的转向控制器，两个转向控制器均通过第一网络总线与车辆层通信；所述两个转向控制器均与第二网络总线连接；所述第二网络总线与采集层内的转向控制模块、铰接控制器连接；所述转向控制模块与执行层通信；所述执行层包括第三网络总线，所述两个转向控制器均与第三网络总线连接；所述第三网络总线与2N个车轴控制器连接；轨道列车每根车轴的转向电机对应与两个所述车轴控制器电连接；其中，N为轨道列车车节数。
[0007]本技术中，执行层设置了2N个车轴控制器，每根车轴对应两个车轴控制器，且所有的车轴控制器均与第三网络总线通信，通过第三网络总线与转向控制模块通信，因此，对于每根车轴，当其中一个车轴控制器故障时，另一个车轴控制器可以正常工作，确保转向系统正常工作，不需要进行故障状态切换，防止因转向故障导致的车辆折叠、甩尾或车翻，保证列车运行安全。
[0008]所述车辆层包括两个整车控制器；所述两个整车控制器相互通信；所述两个整车控制器各与一个所述转向控制器通信。整车控制器的作用为接收转向控制器的网络信息，并将整车的相关信息通过网络反馈给转向控制器。本技术设置了两个整车控制器，两个整车控制器互为冗余，进一步提高了转向网络的可靠性。
[0009]所述采集层包括两个转向控制模块和N
‑
1个铰接控制器；所述转向控制模块和N
‑
1个铰接控制器均与所述第二网络总线连接。
[0010]本技术还提供了一种多编组超级虚拟轨道列车，包括N节车；该超级虚拟轨道列车采用上述网络结构。
[0011]本技术中，为了提高通信效率，本技术的网络结构对称设置于超级虚拟轨道列车内。即：当N为偶数时，所述网络结构对称设置于所述N节车内；当N为奇数时，两个整车控制器分别设置于第i
‑
1节车和第i+1节车内，两个转向控制器分别设置于第i
‑
1节车和第i+1节车内；其中，i=[N/2]+1，[]表示取整。
[0012]与现有技术相比，本技术所具有的有益效果为：本技术含有两条网络通道（每根车轴对应两个车轴控制器），双通道同时工作，一个通道出现故障，另一通道可继续工作，不存在故障状态切换，无切换时间，保证了车辆安全；通过冗余网络通道，保证了冗余度，提高了转向系统的可靠性，解决了单通道数据采集导致的系统安全风险问题，极大地避免了转向网络单点故障导致的车辆安全事故。
附图说明
[0013]图1为本技术实施例1双通道冗余转向系统网络架构图
[0014]图2为本技术网络回路1结构图；
[0015]图3为本技术网络回路2结构图；
[0016]图4为本技术网络回路3结构图；
[0017]图5为本技术网络回路4结构图；
[0018]图6为本技术网络回路5结构图；
[0019]图7为本技术网络回路6结构图；
[0020]图8为本技术实施例2超级虚拟轨道列车布置图。
具体实施方式
[0021]如图1所示，本技术实施例1针对N编组的多轴重载的超级虚拟轨道列车提出了双通道冗余转向系统网络架构。
[0022]双通道冗余转向系统由4层网络组成，按照功能划分为车辆层、决策层、采集层以及执行层，其中：
[0023]车辆层包含了两个热备冗余的整车控制器VCU_A和VCU_B，整车控制器的作用为接收转向控制器的网络信息，并将整车的相关信息通过网络回路2或者网络回路3发送给转向控制器；
[0024]决策层包含了两个热备冗余的转向控制器STCU_A和STCU_B，转向控制器的作用为接收整车控制器的网络信息、采集层的数据采集信息，通过网络回路6向执行层的车轴控制器发送转向命令。
[0025]采集层包含了两端驾驶室的线控转向模块SWFE_A和SWFE_B，以及N个车辆模块所包含的N
‑
1个铰接控制器ACU（铰接设置于两节车之间，即两节车对应一个铰接控制器），即ACU_1, ACU_2,
ꢀ…ꢀ
, ACU_N
‑
1，其中线控转向模块的作用为接收方向盘的角度输入信息，将采集得到的角度数据通过网络回路6发送给转向控制器，控制第一个车辆模块的车轴控
制器AxCu_1_1或者AxCu_N_2（取决于车辆在A端驾驶室启动还是B端驾驶室启动）；铰接控制器接收整车控制器和转向控制器的网络信号，并通过网络回路5反馈铰接的控制力矩。
[0026]执行层包含了N个车轴模块所需要的2N个车轴控制器，即AxCu_1_1. AxCu_1_2,
ꢀ…ꢀ
, AxCu_i_1, AxCu_i_2,
ꢀ…ꢀ
, AxCu_N_1, AxCu_N_2, 车轴控制器AxCu的作用为接收转向控制器以及线控转向模块的信息，控制车轴转向电机的动作，采集车轴转向电机的摆动角度数据，将其通过网络回路5和网络回路6分别反馈给线控转向模块和转向控制器。
[0027]双通道冗余转向系统架构还包含6个网络回路，用于转向系统各控制器直接的信息及数据传递，其中：
[0028]网络回路1如图2所示，由VCU_A和VCU_B组成的整车控制器内网，其网络回路由双通道网络电缆组成，两个通道都是正常工作，形成热备冗余，用于整车控制器VCU_A和VCU_B进行信息交互，状态确认。
[0029]网络回路2如图3所示，由VCU_A和STCU本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道列车的转向系统网络结构，包括车辆层、决策层、采集层和执行层；所述决策层包括两个相互通信的转向控制器，两个转向控制器均通过第一网络总线与车辆层通信；所述两个转向控制器均与第二网络总线连接；所述第二网络总线与采集层内的转向控制模块、铰接控制器连接；所述转向控制模块与执行层通信；其特征在于，所述执行层包括第三网络总线，所述两个转向控制器均与第三网络总线连接；所述第三网络总线与2N个车轴控制器连接；轨道列车每根车轴的转向电机对应与两个所述车轴控制器电连接；其中，N为轨道列车车节数。2.根据权利要求1所述的轨道列车的转向系统网络结构，其特征在于，所述车辆层包括两个整车控制器；所述两个整车控制器相互通信；所述两个整车控制器各与一个所述转向控制器通信。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨颖，刘宏达，屈海洋，于海洲，谢成辉，杜求茂，皮凯俊，李春明，李松松，鲍英芷，李京飞，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车有限公司，
类型：新型
国别省市：