动车组网络实训控制器系统

技术领域

本发明涉及动车组网络实训控制技术领域，尤其涉及动车组网络实训控制器系统。

背景技术

随着交通运输行业的快速发展，动车与高铁成为了当前人们出行方式的首要选择，而加强动车组的网络控制系统研究能够确保列车的安全稳定运行，传统的动车组模拟培训系统中网络节点设备、仿真的控制器、面板设备及人机交互设备的认知培训效果不佳，仿真控制不理想，影响动车组列车成员的实训操作效果。

为此，我们提出动车组网络实训控制器系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中提出的现有技术中存在的缺点，而提出的动车组网络实训控制器系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

动车组网络实训控制器系统，具体包括控制器系统软件部分与控制器系统硬件部分，所述控制器系统软件部分包括CCU控制器、HMI一体机、TCU控制器、ACU控制器、BCU控制器、BC控制器、HVCU控制器、MDCU控制器、HVAC控制器、PCU控制器、IOM控制器与REP电气控制盒，所述控制器系统硬件部分包括MVB网络中继器、中央控制单元、高压控制单元、输入输出模块、人机接口、空调控制单元、制动控制单元、辅逆控制单元、牵引控制单元、充电机控制单元元、受电弓控制单元、车门控制单元。

进一步的，控制器系统软件部分包括CCU控制器(非冗余)，用于MVB网络的控制、管理，存储故障、事件信息等；

还包括HMI一体机，HMI显示本项目中各个列车控制器主要网络状态、设备信息、故障信息；显示来自CCU的故障诊断信息，收集用户控制的状态信息发送给各从/主站控制器；

还包括TCU控制器，TCU控制器实现基本的调节牵引或电制动力的计算逻辑功能，虚拟给出基本的牵引变流器电压控制信号，为牵引变流器生成控制信号，虚拟给出基本的接触器和控制器驱动信号，虚拟传感器采集信号；

还包括ACU控制器，ACU实现对辅助供电系统由辅助变流器、充电机和蓄电池等设备的控制逻辑，实现变流控制和充电功能，通过虚拟采集信号，实现监督设备和电功率状态；

还包括BCU控制器，BCU实现基本的纯空气制动或电空配合制动的计算逻辑功能，虚拟给出基本的制动模块控制信号，虚拟采集信号，实现监督制动气路系统设备状态；

还包括BC控制器，设置电池的电压和电流限制要求，BC虚拟实现单独控制对应功率模块执行充电控制；

还包括HVCU控制器(非冗余)，HVCU虚拟控制车顶主要高压器件，虚拟采集设备状态和信息，实现监督车顶高压设备状态；

还包括MDCU控制器，MDCU实现门机驱动主要逻辑，虚拟采集门机系统、行程开关及开关门设备状态；

还包括HVAC控制器，HVAC实现车辆通风机组、空调机组、冷却机组等终端设备的控制逻辑及虚拟实现设备传感器及感温设备的信息采集；

还包括PCU控制器，PCU实现车辆受电弓顶升机构及卸压机构(气动设备)状态控制逻辑，虚拟采集设备反馈信息，上述信息均通过MVB网络协议传输到CCU/HMI；

还包括IOM控制器，项目指定司机室IOM单元，虚拟给出司机台设备状态信息；

还包括REP电气控制盒，EMD介质信号中继，两侧构成不同传输网段，REP作为信号传输工具，无逻辑和数据功能；

上述控制器系统软件部分能够实现网络节点设备、仿真的控制器、面板设备及人机交互设备的认知培训功能，能够实现MVB网络通信建立、通信及中断功能，能够实现系统输入输出扩展功能，通过IOM对模拟量、开关量进行信号转化，可完成对终端设备信息的模拟，如温度信息等。

控制器系统硬件部分中各控制单元主要实现MVB网络通信的接口功能和控制器状态显示功能；

进一步的，控制器系统硬件部分包括MVB网络中继器，提供MVB网络信号中继(如需要将放大信号)功能，采用基本与现场一致的仿真，提供一套电气控制盒封装的网络器件；

还包括中央控制单元，提供各控制器系统监控功能和MVB车辆网络主站通信功能，采用6U/3U仿真复合式机箱，提供CCU1及CCU2，CCU1提供完整功能(面板、下载、数据和MVB通信功能)；CCU2提供面板控制显示功能，具有CPU板和IO板板，CCU电子单元含MVB网卡1个；

还包括高压控制单元，提供车顶高压单元监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用非冗余单独的机箱控制器方式配置(实车为两控制器冗余配置)，提供仿真的电气接口配件及机械零部件；

还包括输入输出模块，提供车辆终端设备IO模拟功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用非冗余单独的机箱控制器方式配置；

还包括人机接口，提供网络信息集中监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用一体机触控设备；

还包括空调控制单元，提供车辆通风空调设备监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用非冗余单独的机箱控制器方式配置；

还包括制动控制单元，提供车辆制动监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用非冗余单独的机箱控制器方式配置，提供BCU1电子机箱单元(实车为BCU1/BCU2配置)，实现MVB网络通信功能，提供仿真的电气接口配件及机械零部件；

还包括辅逆控制单元，提供车辆照明及低压用电监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用单独控制器方式配置，提供仿真的电气接口配件及机械零部件；

还包括牵引控制单元，提供车辆牵引计算及电机监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用非冗余单独的机箱控制器方式配置，提供仿真的电气接口配件及机械零部件；

还包括充电机控制单元元，提供车辆充电机监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用非冗余单独的机箱控制器方式配置，提供仿真的电气接口配件及机械零部件；

还包括受电弓控制单元，提供受电弓监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用基本与现场一致的仿真，提供一套电气控制盒封装的电气接口配件及机械零部件；

还包括车门控制单元，提供车门监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，将采用基本与现场一致的仿真，提供一套电气控制盒封装的电气接口配件及机械零部件。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本动车组网络实训控制器系统中各控制单元、软件与固件不仅能实现MVB网络通信的接口功能和控制器状态显示功能，还能够实现网络节点设备、仿真的控制器、面板设备及人机交互设备的认知培训功能，能够实现MVB网络通信建立、通信及中断功能，能够实现系统输入输出扩展功能，通过IOM对模拟量、开关量进行信号转化，可完成对终端设备信息的模拟，如温度信息等。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本动车组网络实训控制器系统，以CCU为控制中心并辐射其它控制器(三列车配置)的MVB网络构成一个仿真网络系统，实现三列车的MVB网络控制(网络冗余)、监视、故障、诊断、维护下载等功能，组成一个完整的控制网络系统，具体包括控制器系统软件部分与控制器系统硬件部分。

控制器系统软件部分能够实现网络节点设备、仿真的控制器、面板设备及人机交互设备的认知培训功能，能够实现MVB网络通信建立、通信及中断功能，能够实现系统输入输出扩展功能，通过IOM对模拟量、开关量进行信号转化，可完成对终端设备信息的模拟，如温度信息等，其中控制器系统软件部分包括CCU控制器(非冗余)，是列车网络主站控制器，用于MVB网络的控制、管理，存储故障、事件信息等；

包括HMI一体机，HMI显示本项目中各个列车控制器主要网络状态、设备信息、故障信息；显示来自CCU的故障诊断信息，收集用户控制的状态信息发送给各从/主站控制器；

包括TCU控制器，TCU控制器实现基本的调节牵引或电制动力的计算逻辑功能，虚拟给出基本的牵引变流器电压控制信号，为牵引变流器生成控制信号，虚拟给出基本的接触器和控制器驱动信号，虚拟传感器采集信号，这些信号均通过MVB网络协议传输到CCU/HMI或通过TCU面板显示；

包括ACU控制器，ACU实现对辅助供电系统由辅助变流器、充电机和蓄电池等设备的控制逻辑，实现变流控制和充电功能，通过虚拟采集信号，实现监督设备和电功率状态，这些信号状态均通过MVB网络协议传输到CCU/HMI或通过ACU面板显示；

包括BCU控制器，BCU实现基本的纯空气制动或电空配合制动的计算逻辑功能，虚拟给出基本的制动模块控制信号，虚拟采集信号，实现监督制动气路系统设备状态，这些信号均通过MVB网络协议传输到CCU/HMI或通过BCU面板显示；

包括BC控制器，设置电池的电压和电流限制要求，BC虚拟实现单独控制对应功率模块执行充电控制，这些信息均通过MVB网络协议传输到CCU/HMI或通过BC面板显示；

包括HVCU控制器(非冗余)，HVCU虚拟控制车顶主要高压器件，虚拟采集设备状态和信息，实现监督车顶高压设备状态，这些信息均通过MVB网络协议传输到CCU/HMI或通过HVCU面板显示；

包括MDCU控制器，MDCU实现门机驱动主要逻辑，虚拟采集门机系统、行程开关及开关门设备状态，这些信息均通过MVB网络协议传输到CCU/HMI或通过HVCU面板显示；

包括HVAC控制器，HVAC实现车辆通风机组、空调机组、冷却机组等终端设备的控制逻辑及虚拟实现设备传感器及感温设备的信息采集，采集的信息均通过MVB网络协议传输到CCU/HMI或通过HVAC面板显示；

包括PCU控制器，PCU实现车辆受电弓顶升机构及卸压机构(气动设备)状态控制逻辑，虚拟采集设备反馈信息，上述信息均通过MVB网络协议传输到CCU/HMI；

包括IOM控制器，项目指定司机室IOM单元，虚拟给出司机台设备状态信息，状态信息均通过MVB网络协议传输到CCU/HMI或通过IOM面板显示；

包括REP电气控制盒，EMD介质信号中继，两侧构成不同传输网段，REP作为信号传输工具，无逻辑和数据功能。

控制器系统硬件部分中各控制单元主要实现MVB网络通信的接口功能和控制器状态显示功能，其中控制器系统硬件部分包括MVB网络中继器，提供MVB网络信号中继(如需要将放大信号)功能，采用基本与现场一致的仿真，提供一套电气控制盒封装的网络器件；

包括中央控制单元，提供各控制器系统监控功能和MVB车辆网络主站通信功能，采用6U/3U仿真复合式机箱，提供CCU1及CCU2，CCU1提供完整功能(面板、下载、数据和MVB通信功能)；CCU2提供面板控制显示功能，具有CPU板和IO板板，CCU电子单元含MVB网卡1个；总体上，CCU提供仿真的电气接口配件及机械零部件；提供以太网络和DB9测试接口；

包括高压控制单元，提供车顶高压单元监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用非冗余单独的机箱控制器方式配置(实车为两控制器冗余配置)，提供仿真的电气接口配件及机械零部件；

包括输入输出模块，提供车辆终端设备IO模拟功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用非冗余单独的机箱控制器方式配置，本系统将参考司机控制台输入输出模块研制，提供仿真的电气接口配件及机械零部件；

包括人机接口，提供网络信息集中监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用一体机触控设备，本系统将参考司机控制台HMI模块研制，提供仿真HMI软件；

包括空调控制单元，提供车辆通风空调设备监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用非冗余单独的机箱控制器方式配置，本系统仿真新誉厂商的空调控制器主机，操作显示屏单元不在本系统提供范围，提供仿真的电气接口配件及机械零部件；

包括制动控制单元，提供车辆制动监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用非冗余单独的机箱控制器方式配置，提供BCU1电子机箱单元(实车为BCU1/BCU2配置)，实现MVB网络通信功能，提供仿真的电气接口配件及机械零部件；

包括辅逆控制单元，提供车辆照明及低压用电监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用单独控制器方式配置，提供仿真的电气接口配件及机械零部件；

包括牵引控制单元，提供车辆牵引计算及电机监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用非冗余单独的机箱控制器方式配置，提供仿真的电气接口配件及机械零部件；

包括充电机控制单元元，提供车辆充电机监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用非冗余单独的机箱控制器方式配置，提供仿真的电气接口配件及机械零部件；

包括受电弓控制单元，提供受电弓监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，采用基本与现场一致的仿真，提供一套电气控制盒封装的电气接口配件及机械零部件；

包括车门控制单元，提供车门监控功能和MVB车辆网络从站通信功能，将采用基本与现场一致的仿真，提供一套电气控制盒封装的电气接口配件及机械零部件。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。