專利名稱：機車控制裝置、系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明實施例涉及機車控制技術領域，尤其涉及一種機車控制裝置、系統(tǒng)及方法。
背景技術：
近年來隨著鐵路行業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)場總線由于其可靠性高、成本低、故障率低等優(yōu)點使得其應用越來越廣泛，作為中國鐵路軌道車輛的網(wǎng)絡通訊標準，列車通信網(wǎng)絡(Train Communication Network,簡稱TCN)總線在軌道交通領域中占有很大的比重,尤其是在機車、動車、地鐵等軌道交通領域，TCN總線的應用尤其廣泛。TCN總線連接鐵路機車車輛上車載可編程設備，它包含兩級總線:絞線式列車總線(Wire Train Bus，簡稱WTB)和多功能車輛總線(Multifunction Vehicle Bus，簡稱MVB)。MVB作為連接車輛內(nèi)設備以及在固定編組的列車組中連接各車輛設備的車輛總線，由于它的可靠性、靈活性而被世界上越來越多的國家所米用。但是，MVB在無中繼的情況下，最多支持32個MVB設備。為了便于設備的擴展，通常在各設備的輸入輸出單元之間不采用MVB通訊,而是采用控制器局域網(wǎng)(Controller AreaNetwork,簡稱CAN)或RS485等總線。現(xiàn)有技術中，還沒有一套基于MVB和CAN總線實現(xiàn)機車控制的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種機車控制裝置、系統(tǒng)及方法，用于解決現(xiàn)有技術中的上述問題。一方面，本發(fā)明實施例提供了一種機車控制裝置，包括:輸入模塊，用于采集輸入信號，并將所述輸入信號通過控制器局域網(wǎng)CAN總線發(fā)送給總線網(wǎng)關；總線網(wǎng)關，與所述輸入模塊通過CAN總線連接，用于接收所述輸入模塊發(fā)送的輸入信號，對所述輸入信號進行轉換，將轉換后的輸入信號通過多功能車輛總線MVB發(fā)送給主控單元；主控單元，與所述總線網(wǎng)關通過MVB連接，用于根據(jù)所述輸入信號生成第一控制指令，并將所述第一控制指令通過所述總線網(wǎng)關發(fā)送給輸出模塊；輸出模塊，與所述總線網(wǎng)關通過CAN總線連接，用于將所述第一控制指令轉換為控制信號，以控制機車上的第一受控設備。另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種機車控制系統(tǒng)，包括:機車控制裝置，為如上所述的機車控制裝置；控制臺，與所述機車控制裝置電連接，根據(jù)接收的操作指令生成輸入信號，并發(fā)送給所述機車控制裝置；第一受控設備，與所述機車控制裝置電連接，接收所述機車控制裝置發(fā)送的控制信號。
再一方面，本發(fā)明實施例提供了一種機車控制方法，包括:輸入模塊采集輸入信號，并將所述輸入信號通過控制器局域網(wǎng)CAN總線發(fā)送給總線網(wǎng)關；所述總線網(wǎng)關對所述輸入信號進行轉換，將轉換后的輸入信號通過多功能車輛總線MVB發(fā)送給主控單元；所述主控單元根據(jù)所述輸入信號生成第一控制指令，并將所述第一控制指令通過所述總線網(wǎng)關發(fā)送給輸出模塊；所述輸出模塊將所述第一控制指令轉換為控制信號，以控制機車上的第一受控設備。以上多個技術方案中的至少一個具有如下優(yōu)點或有益效果:本發(fā)明實施例采用輸入模塊將采集的輸入信號通過CAN總線發(fā)給總線網(wǎng)關，總線網(wǎng)關進行轉換后通過MVB發(fā)送給主控單元，并將主控單元生成的第一控制指令通過CAN總線發(fā)送輸出模塊，輸出模塊轉換成控制信號后來控制機車上的受控設備的技術手段，將MVB和CAN總線結合起來，完善了機車的控制功能。


圖1為本發(fā)明實施例提供的一種機車控制裝置的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的一種機車控制系統(tǒng)的結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的一種機車控制方法的流程示意圖。
具體實施例方式為了對本發(fā)明實施例進行清楚詳細的介紹，先介紹一下控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network,簡稱CAN)總線。CAN總線是公認的最具發(fā)展前途的現(xiàn)場總線之一，國際標準化組織(International Organization forStandardization,簡稱 ISO) 11898號標準是它的國際標準。CAN總線標準遵循ISO/開放式通信系統(tǒng)互聯(lián)(Open SystemInterconnection,簡稱0SI)模型,采用了其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。CAN總線能夠有效支持分布式控制和實時控制系統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡，具有突出的可靠性、實時性和靈活性。圖1為本發(fā)明實施例提供的一種機車控制裝置的結構示意圖。如圖1所示，該裝置包括:輸入模塊11，用于采集輸入信號，并將所述輸入信號通過CAN總線發(fā)送給總線網(wǎng)關12 ；總線網(wǎng)關12，與輸入模塊11通過CAN總線連接，用于接收輸入模塊11發(fā)送的輸入信號，對所述輸入信號進行轉換，將轉換后的輸入信號通過MVB發(fā)送給主控單元13 ；主控單元13，與總線網(wǎng)關12通過MVB連接，用于根據(jù)所述輸入信號生成第一控制指令，并將所述第一控制指令通過總線網(wǎng)關12發(fā)送給輸出模塊14 ；輸出模塊14，與總線網(wǎng)關12通過CAN總線連接，用于將所述第一控制指令轉換為控制信號，以控制機車上的第一受控設備。具體地，輸入信號可以是司機控制臺上扳鍵開關、按鈕和司控器級位的狀態(tài)變化信息，舉例來說，當司機將控制臺上的扳鍵開關打開了，控制臺則根據(jù)司機的操作指令生成一個輸入信號給機車控制裝置，機車控制裝置根據(jù)該輸入信號進行邏輯運算，轉換成控制機車上受控設備的控制命令。具體地，第一控制指令可以用來控制升受電弓、合主斷路器或啟動風機、壓縮機等，控制信號可以是對相應受控設備的開關信號?？偩€網(wǎng)關對通過CAN總線接收的輸入信號的轉換可以包括協(xié)議轉換和電氣轉換。類似地，總線網(wǎng)關還對通過MVB接收的第一控制指令進行與所述輸入信號反向的轉換。較優(yōu)地，主控單元13采用英特爾Intel X86的CPU卡，Intel X86的CPU卡在工業(yè)控制領域被廣泛應用，其擴展性能強，對數(shù)據(jù)存儲單元的擴展十分方便，而且也支持鍵盤、顯示屏和鼠標等接口的接入，方便了系統(tǒng)的調(diào)試。另外，本發(fā)明實施例中的總線網(wǎng)關也可以稱為MVB/CAN網(wǎng)關。在本發(fā)明的一個可選的實施例中，為了對機車上其他總線、網(wǎng)絡上的設備進行控制，主控單元13還用于:根據(jù)所述輸入信號生成第二控制指令，并將所述第二控制指令通過MVB、以太網(wǎng)或RS485總線輸出，以控制機車上的第二受控設備。具體地，第二受控設備包括制動控制單元(Brake Control Unit，簡稱B⑶)、輔助控制單兀(Auxiliary Control Unit,簡稱 ACU)、牽引控制單兀(Traction Control Unit,簡稱TCU)和司機顯示單元(Driver DisplayUnit,簡稱DDU),第二控制指令可以用來與第二受控設備進行通訊，完成整列機車的控制。主控單元13可以設置有MVB接口、以太網(wǎng)接口、RS485總線接口，主控單元13與B⑶、A⑶、T⑶、DDU可以通過任意一個接口連接以傳遞第二控制信令。另外，維護人員還可以基于以太網(wǎng)接口、RS485總線接口對主控單元13進行監(jiān)控、設置等。在本發(fā)明的又一可選的實施例中，輸入模塊11具體包括:模擬量輸入單元111，用于采集模擬輸入信號，并將所述模擬輸入信號通過CAN總線發(fā)送給總線網(wǎng)關12;數(shù)字量輸入單元112，用于采集數(shù)字輸入信號，并將所述數(shù)字輸入信號通過CAN總線發(fā)送給總線網(wǎng)關12;總線網(wǎng)關12具體用于:將所述模擬輸入信號和數(shù)字輸入信號通過MVB發(fā)送給主控單元13 ；主控單元13具體用于:根據(jù)所述模擬輸入信號和數(shù)字輸入信號生成第一控制指令，并將所述第一控制指令通過總線網(wǎng)關12發(fā)送給輸出模塊14。在本發(fā)明的又一可選的實施例中，輸出模塊14具體包括:模擬量輸出單元141，用于將所述第一控制指令轉換為模擬控制信號，并輸出；數(shù)字量輸出單元142，用于將所述第一控制指令轉換為數(shù)字控制信號，并輸出。具體地，模擬控制信號可以是電壓或電流信號，數(shù)字控制信號可以是電平信號。本發(fā)明實施例采用輸入模塊將采集的輸入信號通過CAN總線發(fā)給總線網(wǎng)關，總線網(wǎng)關進行轉換后通過MVB發(fā)送給主控單元，并將主控單元生成的第一控制指令通過CAN總線發(fā)送輸出模塊，輸出模塊轉換成控制信號后來控制機車上的受控設備的技術手段，將MVB和CAN總線結合起來，完善了機車控制功能。另外，本發(fā)明采用MVB作為車輛級總線，符合國際電工委員會(International Electrotechnical Commission,簡稱 IEC) 61375標準，具有傳輸速率高，實時性強等特點。進一步地，可以采用自主研發(fā)的該機車控制裝置中的各模塊、單元，成本低、實用性強。圖2為本發(fā)明實施例提供的一種機車控制系統(tǒng)的結構示意圖。如圖2所示，該系統(tǒng)包括:機車控制裝置21，為如上所述的本發(fā)明實施例提供的機車控制裝置；控制臺22，與機車控制裝置21通過CAN總線連接，用于將輸入信號通過CAN總線發(fā)送給機車控制裝置21 ；第一受控設備23，與機車控制裝置21通過CAN總線連接，用于接收機車控制裝置21發(fā)送的控制信號。具體地，所述第一受控設備可以是受電弓、主斷路器、壓縮機、風機等。對應地，所述控制信號可以用來控制升受電弓、合主斷器、啟動壓縮機、啟動風機等。在本發(fā)明的一個可選的實施例中，還包括:第二受控設備24，與機車控制裝置21通過MVB、以太網(wǎng)或RS485總線連接，用于接收機車控制裝置21發(fā)送的第二控制指令。在本發(fā)明的又一可選的實施例中，第二受控設備24包括B⑶、A⑶、T⑶、DDU等。本發(fā)明實施例輸入模塊將從控制臺采集的輸入信號通過CAN總線發(fā)給總線網(wǎng)關，總線網(wǎng)關進行轉換后通過MVB發(fā)送給主控單元，并將主控單元生成的第一控制指令通過CAN總線發(fā)送給輸出模塊，輸出模塊轉換成控制信號后來控制機車上的第一受控設備的技術手段，將MVB和CAN總線結合起來，完善了機車控制功能。圖3為本發(fā)明實施例提供的一種機車控制方法的流程示意圖。該機車控制方法基于本發(fā)明實施例提供的機車控制裝置實現(xiàn)。如圖3所示，該方法包括:步驟301、輸入模塊采集輸入信號，并將所述輸入信號通過CAN總線發(fā)送給總線網(wǎng)關。步驟302、所述總線網(wǎng)關對所述輸入信號進行轉換，將轉換后的輸入信號通過MVB發(fā)送給主控單元。步驟303、所述主控單元根據(jù)所述輸入信號生成第一控制指令，并將所述第一控制指令通過所述總線網(wǎng)關發(fā)送給輸出模塊。具體地，所述總線網(wǎng)關對通過MVB接收的第一控制指令進行轉換，將轉換后的第一控制指令通過CAN總線發(fā)給所述輸出模塊。步驟304、所述輸出模塊將所述第一控制指令轉換為控制信號，以控制機車上的第
一受控設備。在本發(fā)明的一個可選的實施例中，為了對機車上其他總線、網(wǎng)絡上的設備進行控制，步驟302中將轉換后的輸入信號通過MVB發(fā)送給主控單元之后還包括:所述主控單元根據(jù)所述輸入信號生成第二控制指令，并將所述第二控制指令通過MVB、以太網(wǎng)或RS485總線輸出，以控制機車上的第二受控設備。本發(fā)明實施例采用輸入模塊將采集的輸入信號通過CAN總線發(fā)給總線網(wǎng)關，總線網(wǎng)關進行轉換后通過MVB發(fā)送給主控單元，并將主控單元生成的第一控制指令通過CAN總線發(fā)送給輸出模塊，輸出模塊轉換成控制信號后來控制機車上的受控設備的技術手段，將MVB和CAN總線結合起來，完善了機車控制功能。本領域普通技術人員可以理解:實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。
權利要求
1.一種機車控制裝置，其特征在于，包括: 輸入模塊，用于采集輸入信號，并將所述輸入信號通過控制器局域網(wǎng)CAN總線發(fā)送給總線網(wǎng)關； 總線網(wǎng)關，與所述輸入模塊通過CAN總線連接，用于接收所述輸入模塊發(fā)送的輸入信號，對所述輸入信號進行轉換，將轉換后的輸入信號通過多功能車輛總線MVB發(fā)送給主控單元； 主控單元，與所述總線網(wǎng)關通過MVB連接，用于根據(jù)所述輸入信號生成第一控制指令，并將所述第一控制指令通過所述總線網(wǎng)關發(fā)送給輸出模塊； 輸出模塊，與所述總線網(wǎng) 關通過CAN總線連接，用于將所述第一控制指令轉換為控制信號，以控制機車上的第一受控設備。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述主控單元還用于: 根據(jù)所述輸入信號生成第二控制指令，并將所述第二控制指令通過MVB、以太網(wǎng)或RS485總線輸出，以控制機車上的第二受控設備。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述輸入模塊具體包括: 模擬量輸入單元，用于采集模擬輸入信號，并將所述模擬輸入信號通過CAN總線發(fā)送給總線網(wǎng)關； 數(shù)字量輸入單元，用于采集數(shù)字輸入信號，并將所述數(shù)字輸入信號通過CAN總線發(fā)送給總線網(wǎng)關； 所述總線網(wǎng)關具體用于: 將所述模擬輸入信號和數(shù)字輸入信號通過MVB發(fā)送給所述主控單元； 所述主控單元具體用于: 根據(jù)所述模擬輸入信號和數(shù)字輸入信號生成第一控制指令，并將所述第一控制指令通過所述總線網(wǎng)關發(fā)送給所述輸出模塊。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述輸出模塊包括: 模擬量輸出單元，用于將所述第一控制指令轉換為模擬控制信號，并輸出； 數(shù)字量輸出單元，用于將所述第一控制指令轉換為數(shù)字控制信號，并輸出。
5.—種機車控制系統(tǒng),其特征在于,包括: 機車控制裝置，為如權利要求1 4任一項所述的機車控制裝置； 控制臺，與所述機車控制裝置電連接，根據(jù)接收的操作指令生成輸入信號，并發(fā)送給所述機車控制裝置； 第一受控設備，與所述機車控制裝置電連接，接收所述機車控制裝置發(fā)送的控制信號。
6.根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一受控設備包括受電弓、主斷路器、風機、壓縮機。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 第二受控設備，與所述機車控制裝置通過多功能車輛總線MVB、以太網(wǎng)或RS485總線連接，用于接收所述機車控制裝置發(fā)送的第二控制指令。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二受控設備包括制動控制單元B⑶、輔助控制單元A⑶、牽引控制單元T⑶、以及司機顯示單元DDU。
9.一種基于權利要求1 4任一項所述的機車控制裝置的機車控制方法，其特征在于，包括: 輸入模塊通過采集輸入信號，并將所述輸入信號通過控制器局域網(wǎng)CAN總線發(fā)送給總線網(wǎng)關； 所述總線網(wǎng)關對所述輸入信號進行轉換，將轉換后的輸入信號通過多功能車輛總線MVB發(fā)送給主控單元； 所述主控單元根據(jù)所述輸入信號生成第一控制指令，并將所述第一控制指令通過所述總線網(wǎng)關發(fā)送給輸出模塊； 所述輸出模塊將所述第一控制指令轉換為控制信號，以控制機車上的第一受控設備。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，所述將轉換后的輸入信號通過MVB發(fā)送給主控單元之后還包括: 所述主控單元根據(jù)所述輸入信號生成第二控制指令，并將所述第二控制指令通過MVB、以太網(wǎng)或RS485總線輸出，以控制 機車上的第二受控設備。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種機車控制裝置、系統(tǒng)及方法。裝置包括輸入模塊，用于采集輸入信號，并將所述輸入信號通過CAN總線發(fā)送給總線網(wǎng)關；總線網(wǎng)關，與所述輸入模塊通過CAN總線連接，用于接收所述輸入模塊發(fā)送的輸入信號，對所述輸入信號進行轉換，將轉換后的輸入信號通過MVB發(fā)送給主控單元；主控單元，與所述總線網(wǎng)關通過MVB連接，用于根據(jù)所述輸入信號生成第一控制指令，并將所述第一控制指令通過所述總線網(wǎng)關發(fā)送給輸出模塊；輸出模塊，與所述總線網(wǎng)關通過CAN總線連接，用于將所述第一控制指令轉換為控制信號，以控制機車上的第一受控設備。本發(fā)明實施例將MVB和CAN總線結合起來，完善了機車控制功能。
文檔編號G05B19/418GK103112459SQ201110366468
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權日2011年11月17日
發(fā)明者王曉鵬, 于躍, 王忠福 申請人:中國北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心