[實用新型]基于CAN總線的電動軌道車分布式驅動和集中監控系統

無效

• 申請號: 200820080446.X
• 申請日: 2008-05-09
• 公開（公告）號: CN201203800Y
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 孫樹文;楊建武;李屹;鄭剛
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張慧

技術領域

本實用新型涉及一種基于CAN總線的電動軌道車分布式驅動和集中監控系統，適用于車載電源軌道車的多電機分布式驅動控制與運行狀態的實時監測，屬于車輛控制技術與工業現場監控技術領域。

背景技術

現有的城市軌道交通運輸工具包括輕軌、地鐵及少量的有軌電車。這些軌道車輛都采用集中驅動控制的形式，如圖1所示，整個系統采用統一電源供電；由一臺電動機集中驅動；車內的其它設備分別用不同的控制器進行控制；監控計算機接收控制器的信息，對車內設備狀態進行監控。電動軌道車采用集中驅動控制存在其自身的局限性：1)驅動軌道車輛的電動機或發動機的容量較大，費用較高；2)采用高架電網或第三軌供電的形式，軌道建造成本較高，而且整個路段要求封閉式管理，不適合中小城市和大城市中的繁華商業區建設使用；3)驅動控制與車輛的其它設備控制分離，無法實現整車的統一監控和管理。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對目前電動軌道車輛集中驅動存在的上述問題，提供了一種基于CAN總線的電動軌道車分布式驅動和集中監控系統。該系統將原有的集中驅動改為分布式驅動，供電系統采用車載電源；驅動控制與設備控制采用同一CAN總線網絡。該系統能夠降低車輛控制系統接線的復雜性，能夠實現模塊化開發，具有控制結構清晰，升級與維護方便的特點。

為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案。包括有監控計算機、PC-CAN適配卡、CAN總線及CAN智能節點。所述的CAN智能節點包括有操作臺節點、若干個驅動節點和若干個控制節點；其中：操作臺節點、驅動節點和控制節點的一端依次通過CAN總線網絡、PC-CAN適配卡與監控計算機相連，操作臺節點的另一端與駕駛操作臺和車載電池組相連，駕駛操作臺也與該車載電池組連接；每個驅動節點的另一端都連接有一個驅動電機和一個車載電池組，驅動電機也與該車載電池組相連；每個控制節點的另一端都連接有一個控制設備和車載電池組，控制設備也與該車載電池組相連。

所述的驅動節點包括有單片機、CAN通信模塊、參數設置模塊、信號采集模塊和電機控制模塊；其中：

參數設置模塊與單片機相連；

參數設置模塊與單片機相連；

電機控制模塊包括有電機控制器，電機控制器的輸入端與單片機相連，輸出端與驅動電機相連；

信號采集模塊的輸入端與車載電池中的傳感器相連，輸出端與單片機相連，將采集到的車載電池的溫度、電壓、電流信號傳送給單片機；

CAN通信模塊包括有光耦隔離和CAN收發器，CAN收發器的一端通過光耦隔離與單片機相連，另一端與CAN總線相連，接收監控計算機的驅動指令用于控制驅動電機，并將采集到的車載電池信號傳送的監控計算機。

所述的控制節點包括有單片機、CAN通信模塊、參數設置模塊、信號采集模塊和設備控制模塊；其中：

參數設置模塊與單片機相連；

設備控制模塊包括有控制器和現場設備，現場設備通過控制器與單片機相連；

信號采集模塊的輸入端與現場設備和車載電池中的傳感器相連，輸出端與單片機相連，將采集到的車載電池的溫度、電壓、電流信號傳送給單片機；

CAN通信模塊包括有光耦隔離和CAN收發器，CAN收發器的一端通過光耦隔離與單片機相連，另一端與CAN總線相連，接收監控計算機的控制指令，并將采集到的現場設備和車載電池信號傳送的監控計算機。

所述的單片機采用P87C591微型控制器，CAN收發器采用PCA82C250。

與現有的驅動和監控系統相比，本實用新型具有以下優點：

1)軌道車采用分布式驅動和車載電源，整個路段不必要求封閉式管理，降低了軌道建造成本，適合中小城市和大城市中的繁華商業區建設使用。

2)使統一的現場總線網絡，實現了軌道車輛整車的分布式驅動控制和集中監管功能，使設備功能實現更明確，設備對外連線更簡潔，系統擴展與集成更容易。

3)實現了軟件平臺的通用化、軟件協議的標準化、硬件結構的模塊化，從而保證了系統的可移植性和擴展性，為監控系統的設計提供了一種新的設計思路。

附圖說明

圖1現有軌道車輛驅動和控制系統總體結構示意圖

圖2基于CAN總線的軌道車分布式驅動監控系統結構示意圖

圖3驅動節點結構框圖

圖4控制節點結構框圖

圖5CAN節點控制程序設計流程圖

圖6接收程序動態鏈接庫(Receive.dll)設計流程圖

圖7計算機監控軟件構成圖