一种轻轨车辆网络控制系统试验平台技术方案

本实用新型专利技术公开了一种轻轨车辆网络控制系统试验平台，包括司机控制台A、司机控制台B、控制柜A、控制柜B和子系统模拟柜，所述的司机控制台A与司机控制台B结构相同，所述的控制柜A与控制柜B结构相同，所述的司机控制台A、控制柜A、子系统模拟柜、控制柜B和司机控制台B通过CAN网络连接。本实用新型专利技术可以极大的缩短车辆网络控制系统的调试时间，从而缩短主机厂向用户交付车辆的时间，最终可以实现车辆的提前交付或运营。为基于CAN网络技术的控制系统提供了一个试验平台和研究平台，有利于CAN网络系统在我国的推广应用，从而促进我国轨道交通车辆网络控制系统的多元化发展。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种轻轨车辆的试验装置，特别是一种轻轨车辆网络控制系统试验平台。
技术介绍
目前世界轨道交通行业进入快速发展时期，为了缓解日益严重的交通压力，同时提高交通运输的效率，新型的机车、动车组、轻轨车辆、地铁车辆等轨道车辆在全世界开始广泛使用。伴随着轨道交通行业的兴起，轨道交通车辆的控制越来越趋向于智能化，传统的车辆控制方式已经不能满足新形势下的技术要求，基于网络控制的智能轨道车辆开始在全世界的轨道交通行业开始广泛应用。但是如何针对不同的车辆，开发满足相关技术要求的安全的车辆控制系统，一直是轨道交通行业控制系统工程师所面临的问题。在全世界的轨道交通行业中，所使用的网络控制技术主要包括西门子和庞巴迪等公司推荐的TCN网络、法国AlMon等公司推荐的WorldFip网络以及日本三菱等公司推荐的RS485网络等。这几种网络系统都具有多年的应用经验，较为成熟，尤其是一些世界上著名的大公司，都有非常完善的网络控制系统试验平台，用于对新开发车辆的网络控制系统进行相关的试验与验证。然而，伴随着汽车工业的飞速发展，作为汽车行业的主要网络系统的CAN网络近几年也进入了蓬勃发展时期，由于汽车行业对成本要求较高，CAN网络为了适应汽车工业的发展，已经演变成为一种低成本高可靠的网络。而在轨道交通行业中所使用的TCN、 WorldFip等网络技术垄断、轨道交通市场相对汽车行业市场小等原因，一直具有非常高的成本，已经严重影响了轨道交通车辆的整体成本。正是在这种情况下，国外一些从事轨道交通网络研究的公司开始将用于汽车工业的CAN网络引入轨道交通行业。在原有的CAN网络基础上通过对应用层进行一些协议的开发研究，从而研制出一种适合于轨道交通的CAN 网络。这种应用近几年已经在国外的项目中得到验证。在我国轨道交通行业跨越式发展的要求下，这种新型的CAN网络业进入我国，并开始在国内的一些项目中开始尝试使用。 但是由于国内还没有建立起基于这种CAN网络的控制系统试验平台，因此给CAN网络在国内的应用带来了很大的障碍，很多智能控制策略必须在车辆制造完成后通过上车调试才能实现，一方面使得车辆调试时间加长，影响车辆的交付周期，同时也给调试带来了很大的困难，增加了调试的成本，另一方面也影响了 CAN网络控制系统在我国的快速应用。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本技术要设计一种方便轻轨车调试、缩短调试周期、降低调试费用、易于在国内快速推广应用的轻轨车辆网络控制系统试验平台。为了实现上述目的，本技术的技术方案如下一种轻轨车辆网络控制系统试验平台，包括司机控制台A、司机控制台B、控制柜A、控制柜B和子系统模拟柜，所述的司机控制台A与司机控制台B结构相同，所述的控制柜A与控制柜B结构相同，所述的司机控制台A、控制柜A、子系统模拟柜、控制柜B和司机控制台B通过CAN网络连接；所述的子系统模拟柜内安装有多个用来模拟车辆的子系统，各子系统之间通过 CAN网络依次串联；所述的多个子系统包括牵引子系统、辅助子系统、制动子系统和车门子系统；所述的司机控制台A包括显示单元IDU、司机控制器、司机操作指令按钮和重联网关TBC，所述的显示单元IDU是车辆上的人机接口设备、用来显示车辆及子系统的运行状态，并具有车辆诊断功能；所述的司机控制器是车辆中主要的操作设备，司机通过操作司机控制器来控制车辆的运行；所述的重联网关TBC为用于车辆重联控制的UIC网关，用来实现在列车重联时各个车辆之间的信息传输；所述的控制柜A包括车辆控制单元VCU、车辆信号采集单元RI0M、速度信号模拟仪与模拟信号仪，所述的速度信号模拟仪与模拟信号仪产生的信号通过车辆信号采集单元 RIOM采集，同时车辆信号采集单元RIOM还采集司机控制器与司机操作指令按钮信号，车辆控制单元VCU与车辆信号采集单元RIOM之间通过CAN网络连接；所述的车辆控制单元VCU 用于实现车辆的所有控制功能，车辆信号采集单元RIOM负责采集车辆及子系统的I/O信号，并向车辆输出控制指令，速度信号模拟仪用来在实验室静态环境下模拟车辆的动态运行情况，模拟信号仪用来产生轻轨车辆中的各种4-20mA的模拟信号源；本技术所述的子系统模拟柜内包括4个子系统，每个子系统具有完全相同的硬件结构，分别用来模拟车辆的牵引子系统、辅助子系统、制动子系统和车门子系统。本技术所述的子系统模拟柜内包括4个以上的子系统，每个子系统具有完全相同的硬件结构，均通过CAN线缆串联起来，分别用来模拟车辆上4个以上的子系统。本技术所述的重联网关TBC的车辆总线接口 CANopen端口通过CANopen网络线缆依次与车辆控制单元VCU、显示单元IDU和车辆信号采集单元RIOM连接，车辆信号采集单元RIOM的CANopen端口通过CANopen网络线缆与子系统模拟柜内的几个子系统的 CANopen端口串联，所有具有CANopen接口的设备通过CANopen线缆连接，形成CAN网络； 所述的车辆信号采集单元RIOM还通过电源线和IO信号线分别与司机控制器、司机操作指令按钮、速度信号模拟仪与模拟信号仪连接。本技术所述的车辆控制单元VCU、车辆信号采集单元RIOM以及子系统模拟柜内的每个子系统所使用的CPU均具有符合IEC61131-3标准的图形化编程能力和PLC的功能。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果1、由于本技术可以在车辆制造之前或制造期间，就可以进行智能控制系统的试验与验证，原来必须要在车辆制造完成后在车上进行的试验现在可以提前在该试验平台完成；同时由于该试验平台所提供的调试条件为其他所有子系统全部工作正常，这样就避免了在车上调试时由于其他子系统的原因影响网络控制系统的调试，通过该试验平台可以极大的缩短车辆网络控制系统的调试时间，从而缩短主机厂向用户交付车辆的时间，最终可以实现车辆的提前交付或运营。2、原来必须要在车辆制造完成后在车上进行的试验，现在可以提前通过本技术完成，避免了在车上调试时各个系统之间资源冲突，责任相互推脱的现象，从而可以降低车辆的调试费用。3、基于CAN网络的控制系统与TCN及WorldFip等网络相同相比本来就具有非常大的成本优势，本技术的应用，又可以降低车辆的调试周期及费用，从而最终实现了降低车辆整体成本的效益。4、基于CAN网络的控制系统具有显著的成本优势，通过本技术的应用不但可以缩短调试周期，降低车辆成本，更主要的是为基于CAN网络技术的控制系统提供了一个试验平台和研究平台，有利于CAN网络系统在我国的推广应用，从而促进我国轨道交通车辆网络控制系统的多元化发展。5、本技术中在控制柜A与控制柜B中分别使用了一个车辆控制单元VCU，这两个车辆控制单元VCU通过CANopen线缆串联到CANopen网络中，通过控制软件实现冗余功能。作为CANopen网络中的主控单元，在正常情况下只有一个车辆控制单元V⑶处于工作状态，接收所有的控制信号，执行控制逻辑，并将控制指令通过CANopen网络输出到其他 CANopen网络的从设备中(如RIOM、IDU、模拟子系统等)，另一个车辆控制单元VCU处于监听状态，接收所有控制信号，也执行控制逻辑，但并不向网络中发送控制指令，当处于监听状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种轻轨车辆网络控制系统试验平台，其特征在于：包括司机控制台Ａ（１）、司机控制台Ｂ（５）、控制柜Ａ（２）、控制柜Ｂ（４）和子系统模拟柜（３），所述的司机控制台Ａ（１）与司机控制台Ｂ（５）结构相同，所述的控制柜Ａ（２）与控制柜Ｂ（４）结构相同，所述的司机控制台Ａ（１）、控制柜Ａ（２）、子系统模拟柜（３）、控制柜Ｂ（４）和司机控制台Ｂ（５）通过ＣＡＮ网络连接；所述的子系统模拟柜（３）内安装有多个用来模拟车辆的子系统，各子系统之间通过ＣＡＮ网络依次串联；所述的多个子系统包括牵引子系统（３１）、辅助子系统（３２）、制动子系统（３３）和车门子系统（３４）；所述的司机控制台Ａ（１）包括显示单元ＩＤＵ（１１）、司机控制器（１２）、司机操作指令按钮（１３）和重联网关ＴＢＣ（１４），所述的显示单元ＩＤＵ（１１）是车辆上的人机接口设备、用来显示车辆及子系统的运行状态，并具有车辆诊断功能；所述的司机控制器（１２）是车辆中主要的操作设备，司机通过操作司机控制器（１２）来控制车辆的运行；所述的重联网关ＴＢＣ（１４）为用于车辆重联控制的ＵＩＣ网关，用来实现在列车重联时各个车辆之间的信息传输；所述的控制柜Ａ（２）包括车辆控制单元ＶＣＵ（２１）、车辆信号采集单元ＲＩＯＭ（２２）、速度信号模拟仪（２３）与模拟信号仪（２４），所述的速度信号模拟仪（２３）与模拟信号仪（２４）产生的信号通过车辆信号采集单元ＲＩＯＭ（２２）采集，同时车辆信号采集单元ＲＩＯＭ（２２）还采集司机控制器（１２）与司机操作指令按钮（１３）信号，车辆控制单元ＶＣＵ（２１）与车辆信号采集单元ＲＩＯＭ（２２）之间通过ＣＡＮ网络连接；所述的车辆控制单元ＶＣＵ（２１）用于实现车辆的所有控制功能，车辆信号采集单元ＲＩＯＭ（２２）负责采集车辆及子系统的Ｉ／Ｏ信号，并向车辆输出控制指令，速度信号模拟仪（２３）用来在实验室静态环境下模拟车辆的动态运行情况，模拟信号仪（２４）用来产生轻轨车辆中的各种４－２０ｍＡ的模拟信号源。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国平，李砾工，张立斌，任宝兵，王建强，
申请(专利权)人：中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心，
类型：实用新型
国别省市：91