[發明專利]機車牽引控制單元的安全架構

有效

• 申請號: 202010592389.9
• 申請日: 2020-06-25
• 公開（公告）號: CN111775978B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 張巧娟;王力;蘇鵬程;葸代其;于森林;張瑞峰
• 申請（專利權）人: 中車永濟電機有限公司
• 主分類號: B61C17/00
• 分類號: B61C17/00;G05B19/042
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及機車牽引控制單元，具體為機車牽引控制單元的安全架構。解決現有的牽引控制單元的故障率高、故障后無法快速定位故障點的問題。機車牽引控制單元的安全架構包括診斷管理單元、控制單元、通信單元、信號輸入輸出單元和供電單元；控制單元采用“主控單元+從控單元”的控制策略；控制單元、通信單元、信號輸入輸出單元和供電單元均有冗余設計；可靠性由“硬件診斷+軟件診斷”來保證，診斷管理單元檢測其他單元狀態，控制單元實時檢測通信單元、信號輸入輸出單元和供電單元狀態，軟件設置多項保護措施，在安全性方面形成雙層保證。本發明適用于系統拓撲為一整一逆或兩整兩逆的電力機車。

技術領域

本發明涉及機車牽引控制單元，具體為機車牽引控制單元的安全架構。

背景技術

鐵路作為國家的重要基礎設施、大眾化的交通工具，在綜合交通運輸體系中處于骨干地位。牽引控制單元（Traction Control Unit,簡稱TCU）作為鐵路牽引系統的控制裝置，其系統的可靠性、安全性的重要作用不言而喻。

在機車實際運行過程中TCU故障率高、故障后無法快速定位故障點、有些故障未能檢測出。

發明內容

本發明解決現有的牽引控制單元的故障率高、故障后無法快速定位故障點的問題，提供一種機車牽引控制單元的安全架構，旨在提高牽引控制單元的可靠性和安全性。

本發明是采用如下技術方案實現的：機車牽引控制單元的安全架構，包括診斷管理單元、控制單元、通信單元、信號輸入輸出單元和供電單元；

控制單元由主控單元和從控單元構成，控制單元采用“主控單元+從控單元”的控制策略，主控單元將獲取的所有信息進行處理，向從控單元發出控制指令，從控單元執行主控單元的指令信息，同時將檢測到的故障信息上報主控單元；

控制單元、通信單元、信號輸入輸出單元和供電單元均有冗余設計，系統結構設計為串并聯方式，提高了系統的硬件可靠性；

可靠性由“硬件診斷+軟件診斷”來保證，診斷管理單元檢測其他單元狀態，在程序中進行診斷和采取保護措施，具體表現為診斷管理單元對其他各單元內的板卡狀態進行監控，若發現任一板卡發生故障，診斷管理板通過軟件運算，診斷出故障點，最終確診為無法修復故障，則會切斷故障板卡，啟動備用板卡來保證TCU的正常運行；

控制單元實時檢測通信單元、信號輸入輸出單元和供電單元狀態，軟件設置多項保護措施，在安全性方面形成雙層保證；

從外部通信方面來說，TCU與TCMS（列車控制和管理系統Train Control andManagement System的英文簡寫）之間通信為封閉式傳輸，使用MVB總線，而MVB總線滿足安全通信的要求；

從內部通信方面來說，TCU內部通信也為封閉式傳輸，使用CPCI總線和CAN總線，這兩種總線均滿足安全通信要求。

本發明提高了牽引控制單元的可靠性和安全性，降低了牽引控制單元失效的風險，進而降低由TCU引起的機破風險。本發明適用于系統拓撲為一整一逆或兩整兩逆的電力機車。

附圖說明

圖1為本發明機車牽引控制單元的安全架構的內部結構圖；

圖2為本發明機車牽引控制單元的安全架構的系統架構圖；

圖3為本發明機車牽引控制單元的安全架構的診斷管理控制圖。

具體實施方式

機車牽引控制單元的安全架構，包括診斷管理單元、控制單元、通信單元、信號輸入輸出單元和供電單元；若按板卡數量可分為22塊板卡，各板卡的功能結合附圖2進行闡述：

1）診斷管理單元