任朝阳[1]2006年在《电力机车分布式逻辑控制与检测单元的研究与设计》文中研究表明随着机车速度的不断提高,对机车运行的可靠性、安全性及高效性提出了更高的要求,电力机车有触点继电器控制系统将越来越不适应铁路高速和重载发展的需要。本文作者开展了电力机车分布式逻辑控制与检测单元研究工作:一方面,用功率场效应管I、GBT等电力电子元器件代替中间继电器直接驱动电磁接触器等控制线圈绕组,保证各种控制命令的可靠执行;另一方面,用计算机软件实现机车各种电器的逻辑联锁关系和故障诊断,保障机车安全行驶。
任朝阳[2]2004年在《电力机车分布式逻辑控制与检测单元的研究》文中指出随着机车速度的不断提高，对机车运行的可靠性、安全性及高效性提出了更高的要求，电力机车有触点继电器控制系统将越来越不适应铁路高速和重载发展的需要。本文作者开展的韶山3型电力机车分布式逻辑控制与检测单元研究工作：一方面，用功率场效应管、IGBT等电力电子元器件代替中间继电器直接驱动电磁接触器等控制线圈绕组，保证各种控制命令的可靠执行；另一方面，用计算机软件实现机车各种电器的逻辑联锁关系和故障诊断，保障机车安全行驶。论文从以下几个方面介绍了韶山3B型电力机车分布式逻辑控制与检测单元研究的技术路线和开发过程： (1)深入现场调研电力机车有触点控制系统的运行情况和存在的问题； (2)了解国内外电力机车控制技术的发展趋势和电力机车主要控制设备； (3)综合分析比较相关信息，提出了便于安装维护的电力机车分布式逻辑控制单元和检测单元的设计思想； (4)通过技术细化，选择了成本低廉、通信可靠的现场总线——CAN； (5)对韶山3B型电力机车控制电路进行了认真的消化和理解，推导出逻辑控制单元梯形图，建立了控制模型。 (6)根据铁道部车载控制设备相关技术标准，设计研制了逻辑控制单元样机； (7)充分利用实验室和其它地面条件，验证设计的正确性，完善样机功能； (8)具有实用、可靠、先进的分布式逻辑控制单元实现了在韶山3B型电力机车上装车运行考核。
徐洋波[3]2007年在《电力机车传动单元分布式智能控制系统的研究与设计》文中进行了进一步梳理电力机车牵引传动控制装置作为电力机车的关键技术设备之一，有着机车“神经中枢”和“大脑”之称。目前我国电力机车传动控制系统多采用基于传统PID的速度、电流双闭环控制结构，其电流、转速调节器是由以“模拟运算放大器”为主要元件构成的模拟PID调节器。这种模拟式PID调节器参数固定，控制结构简单、稳定性较好、易于工程实现。但系统的调节过程过分依赖于控制对象的模型参数，且其控制算法的系统动态性能和鲁棒性较差。针对列车运行过程中的多目标、大滞后、非线性等特点，本文首先分析了交直型电力机车的工作原理与传动系统的控制方法，提出了基于转向架独立控制的电力机车传动单元分布式控制系统，然后研究了模糊控制和神经网络理论与算法在电力机车中的应用方法，设计完成“电力机车模糊RBF神经网络PID自适应调速智能控制算法”，并在MATLAB／SIMULINK环境下进行了仿真。系统硬件设计采用分布式控制结构，综合应用32位ARM7微处理器、FPGA和CAN总线通信技术，设计开发了“电力机车传动单元分布式智能控制系统”1、2号试验样机；并在嵌入式实时操作系统uCOS-Ⅱ环境下，完成系统控制软件的设计与智能控制算法的实现。最后，就系统常见故障作了应对处理方案。“电力机车分布式智能传动控制系统”样机在成都铁路局机务段、成都至资阳铁路运营线(段)实际装车试运考核。试验证明：该系统结构设计合理，硬件安全可靠，智能控制算法实用、高效，系统控制性能良好。试验过程中，列车起动快速、平稳，调速调节平滑，动态调节误差小。系统达到了预期的设计目的。
陈鹏宇[4]2017年在《韶山3型4000系电力机车逻辑控制单元的设计与加装改造》文中研究表明随着我国铁路电气化里程的不断增加,电力机车的数量也在逐年递增,同时对电力机车控制性能的要求也越来越高。目前部分韶山3、韶山4、韶山6B等主力车型的电气控制还采用传统的有触点继电器控制。这种控制方式在机车长期运行过程中不可避免地会出现接触表面不洁净、氧化和因电弧烧蚀而成的凹凸不平滑,导致触点接触面变成点状接触,容易引起动静触头的接触不良,导致控制电路的误动作。同时由于机车速度的提高,车体振动加剧,继电器触点的振动也随之增大,从而危及行车安全。为了克服有触点继电器控制不足,改善机车控制性能,采用逻辑控制装置(Logic Control Unit-LCU)代替传统的继电器控制成了通行的办法。该方法运用先进的微型计算机技术和电力电子技术组成的逻辑控制单元控制,提高了机车运行的安全性。本文以韶山3型4000系电力机车为研究对象,对该车型的逻辑控制单元(LCU)进行了系统的设计,主要包括梯形图的设计、结构的设计、硬件系统和软件系统的设计等,接着对所设计的逻辑控制单元(LCU)进行验证,结果表明,本文所设计的LCU是完全满足机车实际运用的产品。此外本文还制定了韶山3型电力机车加装机车逻辑控制单元(LCU)的具体实施方案,主要从高低压柜配置、低压柜布局变化和逻辑控制单元的布线图设计等方面进行了详细的介绍。最后从逻辑控制单元的运用、维护和故障分析等方面对机车运行中可能出现的一些问题进行了总结。结果表明,本文关于韶山3型电力机车加装逻辑控制单元的方案可行有效,加装后的电力机车更便于使用和维护,同时预留部分输入、输出通道,为后期逻辑控制功能扩展提供条件。最后,分析逻辑控制单元日常运用中出现的实际问题,提出的相应的维护措施,通过故障现象描述,分析故障原因并制定解决方案,对后续故障的排查、定级和处理,有一定的帮助。
黄勇[5]2010年在《电力机车逻辑控制单元检测台的研究与设计》文中提出逻辑控制单元(Logic Control Unit-LCU)是电力机车控制系统中重要的组成设备,对电力机车运行安全起着非常重要的作用,随着我国铁路运输事业的不断发展,逐步取代了原来的继电器有触点逻辑控制系统,使得机车运行可靠性得到较大的提高,目前我国生产的新型电力机车都安装了这种装置,老式电力机车经过大修后也都加装了这种逻辑控制单元；由于LCU逻辑控制单元在机车安全运行中起着非常重要的作用,它的正常运行关系到整个列车的行车安全,但目前在机车上对LCU进行实时检测还存在一定的困难,为了保证其运行的状态良好,必须定期在现场其进行检测、保养和维护,所以研究、设计和开发一种专门的检测设备—LCU检测台是十分必要的,它具有十分重大的社会和经济意义。论文所设计的LCU检测台以SS4G型电力机车车载LCU为主要检测对象,并兼顾SS3型电力机车车载LCU和车载DKL的检测,它能够检测LCU输出逻辑是否正常,当出现故障时,能够根据检测数据对故障进行分析处理,给出故障发生的可能原因及处理方法。论文首先对LCU检测台的检测对象-YLCU型车载逻辑控制单元的特点、工作原理、逻辑梯形图原理、主要技术参数和结构进行详细分析和介绍,在此基础上,给出了LCU检测台的功能和性能需求；然后阐述了LCU检测台的总体设计思想,论文中,采用模块划设计的思想,将整个系统划分为五个功能模块,并给出各功能模块的概要设计及功能分析；接着对CAN通信协议进行了详细的设计,主要包括各模块间CAN帧的ID定义和数据帧的定义。在完成系统整体设计后,论文对其重要组成部分—数据采集及控制模块的软硬件设计进行了详细的描述,对本模块各组成部分的功能、硬件电路设计等进行了阐述,编写了板卡驱动程序,将μC/OS-Ⅱ实时操作系统移植到单片机MB90F543G中,并对系统应用层程序进行了详细的设计,给出各任务的具体功能、重要数据结构、流程图及实现函数。
莫传孟[6]2003年在《CAN总线冗余通信在机车控制系统中的应用研究》文中提出论文是基于机车控制系统的子系统“机车逻辑控制单元”和“机车分布式微机控制柜”的开发研究展开的。本论文的研究方向是在机车分布式控制系统中，各控制器与控制器之间采用何种可靠、高速、易配置的通信网络，以及如何保证通信系统在机车复杂的现场环境可靠运行。在通信控制策略上采用总线全面冗余设计，在软件开发上移植嵌入式实时操作系统μC／OS-Ⅱ，基于μC／OS-Ⅱ进行通信应用软件开发。 论文首先对机车微机控制与通信系统的发展历史及现状进行综述，介绍两个科研项目。结合CAN总线性能特点，根据列车通信网络TCN标准阐述了CAN总线不适合作为列车总线和车辆总线，适合作为设备级总线或控制器总线。 论文以16位带双CAN控制器的单片机MB90F543为主要控制芯片，进行双CAN冗余通信程序开发，完成了双CAN冗余控制和通信管理软件开发。详细阐述了软件设计思想及关键技术。 针对机车逻辑控制单元和机车分布式微机控制柜的具体项目情况，分别进行软件规划和功能设计，完成双CAN通信软件测试及运行试验，并已成功应用到SS3B、SS9型电力机车。 论文最后总结了论文的主要成果，提出了论文的不足之处。
冯浩[7]2003年在《基于CAN总线的电力机车车载控制系统研究》文中提出近年来，随着微电子技术和计算机应用技术的迅猛发展，电力机车控制技术不断得到更新、优化，形成了以微型计算机技术为核心的新一代的控制技术。由于微处理器技术和各种总线技术的迅速发展，使得在车载微机系统中应用分布式控制技术成为可能，以实现信号的本地采集、本地驱动，同时避免大量信号线的往返，可以最大限度的减少、简化机车内部的连线。采用计算机技术构造的逻辑控制单元(LCU)取代电力机车继电器控制电路能够极大地改善机车的控制性能，提高机车运行的可靠性。 本文介绍了电力机车车载系统的发展状况，在总结现代车载系统的技术特点的基础上，采用基于现场总线技术的分布式逻辑控制单元(LCU)对韶山3B电力机车控制系统进行技术改造。介绍了几种应用广泛的列车总线和控制局域网总线技术，重点介绍了CAN总线的发展状况，讲述了CAN总线的性能和规范，详细介绍了报文滤波的功能，CAN的帧的格式等。分析了Ethernet，ControlNet，CAN叁种典型的控制总线，通过比较分析其MAC子层的性能特点，结合车载控制系统要求，采用CAN总线作为系统的通信总线。设计并完成了基于CAN总线通信的通信模块，以完成系统内各功能模块之间的通信。根据控制系统的信息集成功能和性能要求，对系统的可靠性设计技术进行了详细地论述，并针对本系统，为提高其可靠性设计了双机冗余热备份具体方案，提出了系统各模块的故障判断方法，特别是提出并验证了基于分布式系统的处理器故障判断机制，设计了系统切换方式。
孙琳琳[8]2008年在《HX_D1型电力机车LOCOTROL系统测试平台的研制》文中进行了进一步梳理目前在大秦铁路上运行的重载重联列车由两台HX_D1型电力机车共同牵引,每台机车安装一套LOCOTROL系统,按现行2万吨组合列车模式运行。LOCOTROL系统是一个全面集成的分布式动力控制系统解决方案,对列车上分布的1台主控和最多3台从控机车的牵引系统、机车空气控制系统以及控制装置等进行控制,实现机车之间的同步运行。本文结合HX_D1型电力机车LOCOTROL系统实际应用情况和现场出现的问题,设计了一套测试平台,用于对LOCOTROL系统及其模块的测试。本文首先分析了LOCOTROL系统工作原理,并叙述了LOCOTROL各模块的功能以及各模块之间的联系,进而总结出LOCOTROL系统对HX_D1型电力机车的控制信号类型。在此基础上,设计出LOCOTROL系统测试平台。该平台分为两部分:模块测试主要完成PDM、RIM、CPM和MIPM模块的功能测试,验证各模块是否能正常工作;系统测试侧重LOCOTROL系统的地面模拟运行,模拟正常运行时的控制信号及状态反馈,检测系统是否可以实现1+1编组模式下的同步控制。模块测试以DSP控制器为核心对各个模块进行测试,包括RIM模块继电器接触电阻测量及可靠性试验、CPM模块和MIPM模块通信线路验证性测试以及PDM模块输出电压测试,测试结果通过CAN总线反馈到上位机。系统测试设计了基于MVB网卡的CCU模拟器,通过模入接口卡采集来自操作台的控制信号,模拟LOCOTROL系统工作过程,观察LOCOTROL系统及CCBⅡ制动系统的工作情况并检验其正确性。系统监控界面实时监控整个系统测试过程。本平台实现对LOCOTROL系统集中化和可视化的测试,测试结果以图形和表格形式输出,具有良好的可读性。上位机操作界面用VC语言编写,提供一个系统控制和状态监测的人机接口界面。测试平台提供标准的接口板电路,待测模块可以方便可靠地与测试平台连接。控制程序采用模块化编程思想,既方便系统调试,又利于日后维护、升级。同时,本平台在设计上最大限度接近机车实际操控台,操作简单、易行,为湖东机务段提供地面式列车司机操作培训平台,不仅降低了培训费用,更减小了大秦铁路调度困难,提高大秦铁路运输效率。
徐海涛[9]2007年在《列车用CAN总线高层协议研究与实现》文中研究表明现场总线(Fieldbus)技术是当前自动化技术的热点之一。现场总线技术集先进的嵌入式系统、现代通信、自动控制理论以及网络技术等于一身，充分体现出先进技术的进步能为人类带来的便利。CAN总线作为ISO11898国际标准的现场总线技术，以其自身的优势不断得到推广和应用，但是CAN本身并非一个完整的协议，只包括物理层和数据链路层两个底层协议，实践表明，即使最简单的CAN分布式系统，仅仅靠两层协议规范是不够的，要进行高效率的通讯还需要进一步开发高层协议。近年来，各大组织机构先后推出的CAN总线应用层协议多达四十种，其中CANopen正在被列入IEC61375标准行列。铁路行业总线应用具有其自身的特点，目前还没有出现面向铁路专用的CAN总线应用层协议标准，本文以TCN(IEC61375-1)为参考，结合CAN总线自身的底层协议特点，借鉴了其它CAN应用层协议的优点，设计出面向列车总线应用的CAN总线应用层协议——Train-CAN协议。本文从该协议的报文分配、报文传输机制、网络管理方法以及标准设备四大方面加以描述，并介绍了一个典型的应用——分布式车载故障检测记录系统，将系统中的数据传输进行了归类，描述了系统节点的网络功能，并对系统的数据流分布进行了分析，最后将协议在系统中实现。正是因为有了分布式车载故障检测记录系统，Train-CAN才能形成初步的设计思路，经过不断测试实验和修改完善，最终形成自定制列车用CAN总线应用层协议。
龚志鹏[10]2005年在《基于MVB的新一代机车逻辑控制单元的研究》文中认为本文研究设计了基于多功能车辆总线的机车逻辑控制单元,讨论了列车通信网络实时协议的实现。 传统的列车控制系统功能有限,列车的许多设备不能实现数据共享,各车辆的信息更是难以及时掌握。随着信息科学的发展,计算机网络技术为各种信息共享提供了完美的解决方案,并在自动控制领域获得了广泛应用,基于分布式网络的列车控制系统成为发展趋势。 列车通信网络由国际电工委员会制定,是用于列车实时监控和信息处理的数据通讯标准。列车通信网络分成两层,即绞线式列车总线和多功能车辆总线。列车通信网络有效地解决了列车长期面临的机车重联,动态编组,联动控制等问题。列车通信网络正得到越来越广泛的支持和应用,并成为我国国家标准。 本文对列车通信网络进行了深入研究,认真分析了电力机车的电气控制系统,对机车的车辆总线结构进行了初步的探讨,设计开发了能够支持列车通信网络的新一代机车逻辑控制单元。本课题中,按照多功能车辆总线标准,利用现场可编程逻辑门阵列器件和硬件描述语言,重点设计了多功能车辆总线控制器,并对其各项功能进行了仿真,在此基础上,开发了多功能车辆总线的网络接口卡,然后将其运用到新一代机车逻辑控制单元,实现了机车逻辑控制单元的网络功能。
参考文献：
[1]. 电力机车分布式逻辑控制与检测单元的研究与设计[J]. 任朝阳. 电力机车与城轨车辆. 2006
[2]. 电力机车分布式逻辑控制与检测单元的研究[D]. 任朝阳. 西南交通大学. 2004
[3]. 电力机车传动单元分布式智能控制系统的研究与设计[D]. 徐洋波. 西南交通大学. 2007
[4]. 韶山3型4000系电力机车逻辑控制单元的设计与加装改造[D]. 陈鹏宇. 西南交通大学. 2017
[5]. 电力机车逻辑控制单元检测台的研究与设计[D]. 黄勇. 西南交通大学. 2010
[6]. CAN总线冗余通信在机车控制系统中的应用研究[D]. 莫传孟. 西南交通大学. 2003
[7]. 基于CAN总线的电力机车车载控制系统研究[D]. 冯浩. 西南交通大学. 2003
[8]. HX_D1型电力机车LOCOTROL系统测试平台的研制[D]. 孙琳琳. 北京交通大学. 2008
[9]. 列车用CAN总线高层协议研究与实现[D]. 徐海涛. 北京交通大学. 2007
[10]. 基于MVB的新一代机车逻辑控制单元的研究[D]. 龚志鹏. 中南大学. 2005