机车网络控制系统

1） 微机网络控制系统

电力机车微机网络控制系统是一个典型的集散控制系统

DCS

（ Distributed?Control?System ）。DCS 是一个由过程控制级和过程监控级构成的以通讯网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等技术，其基本思想是分别控制、集中操作、分级管理、配置灵巧以及组态方便。

机车微机网络控制系统就是经过现场总线将不一样的功能单元连结起来，在中央控制单元（ CCU）的协调下，共同达成机车的控制工作。依据机车车辆的特色和网络拓扑结构，车载网络的拓扑形式往常结构成两级或三级总线结构。最高层为列车网，它用于与整个列车的重联控制和逻辑次序控制有关的一些指令信息公布和状态信息反应，实现多个车辆网的数据互换。中间层为车辆网，它用于整个车辆网内部的智能电子设施的互连，实现本车厢内部的数据互换。第三层为设施网，它直接与系统的检测传感器、履行机构相连。依据拓扑需要，车载网络有时不需设施网，只使用列车网和车辆网。

工业现场总线种类众多，用于列车网的现场总线主要有 WTB 、WorldFIP、工业以太网等，用于车辆网的现场总线主要有 MVB 、WorldFIP、LonWorks、CAN 、工业以太网等，用于设施网的现场总线主要有 CAN 、MVB 或 RS485 等。

（1）微机网络控制系统结构

图 5-20 是机车微机网络控制系统拓扑图。

图 5-20 微机网络控制系统拓扑图

网络控制系统由中央控制单元 （CCU）、牵引控制单元（ TCU）、司机显示单元（HMI ）、远程输入输出模块（ RIOM ）、制动控制单元（BCU ）、协助控制单元（ACU ）、网关（GW）等构成。

①网关（ GW ）：负责列车网络和车辆网络之间的数据传输。

②中央办理单元（ CCU）：既能够达成网络的总线管理功能，也能够达成网络控制

系统的中央办理功能， 即实现车辆控制功能， 主要功能包含：设施监督（自诊疗功能）、 总线管理、机车逻辑控制、机车牵引 /制动特征控制、轴重转移赔偿控制、自动过分相 控制、空电结合制动控制等功能。

③远程 I/O 单元（ RIOM ）：负责收集控制柜内的现场数据，同时驱动控制台的模拟仪表及显示灯和履行控制命令，驱动各屏柜内的继电器、接触器等现场履行设施。

④牵引控制单元（ TCU）：负责机车电气牵引与制动控制功能，详细包含：牵引变流器中间直流电压的闭环控制、牵引电机的转矩转速控制、开关器件的逻辑控制、防滑及防空转控制、牵引变流器主要零件的状态监控、经过网络与机车网络控制系统互换数据。

⑤协助控制单元（ ACU ）：负责协助变流器及充电机控制功能。

⑥司机显示单元（ HMI ）：负责及时显示机车运转信息和正常的设施工作状态，配置机车网络参数和保护办理故障信息等功能 .

⑦制动控制单元（ BCU）：负责机车空气制动控制功能。

（2）机车控制功能

机车由司机控制时， 远程 I/O 单元（RIOM ）获得司机经过操控台上的控制零件 （如司机控制器、扳键开关、显示屏等）发出的控制指令， 经过中央控制单元 CCU 的办理，传达给有关设施，控制设施动作，达成司机发出的控制指令。控制功能包含：机车运 行控制功能、电力牵引及高压控制功能、协助供电系统控制功能、制动与压缩空气供给控制功能和机车故障诊疗功能。

① 机车运转控制功能

机车运转控制功能主要包含：蓄电池控制、司机室投入营运、微机控制单元供电控制、库内动车控制、撒沙控制、轮缘润滑控制、火灾报警、窗加热、机械间通风控制、空调系统控制、内外面照明控制、轴温报警装置控制、能耗记录装置控制和人机界面交互控制等。

② 电力牵引及高压控制功能

电力牵引 /制动控制功能共主要包含：受电弓控制、主断路器控制、钥匙箱连锁控

制、高压隔走开关控制、自动过分相控制、主变压器保护、牵引 /制动命令与运转方向控制、牵引电机的选择与隔绝控制等。

③ 协助供电系统控制功能

协助供电系统控制功能主要包含： 协助控制单元供电控制、 协助系统接触器控制、列车供电系统控制等。

④ 制动与压缩空气供给功能

制动与压缩空气供给功能主要包含：制动系统控制、紧迫制动与制动系统状态反应、风笛控制、协助风源控制和主风源控制等。

⑤ 机车故障诊疗功能

机车故障诊疗功能涵盖了电气系统、机械部分、空气管路和其余部分。此中电气系统包含受电弓、主变压器、主变流器、牵引电机、协助电机系统、电气控制设施、控制及协助电源和网络控制系统等；机械零件包含转向架、车体和轮对及轴承；空气管路部分包含空气管路、气动装置、电空制动装置、压缩机和储气缸等；其余部分包含火灾报警、御寒装置和蓄电池照明等。