动车组自动门控制系统的研究_(1)
和谐号动车组门系统的分析与研究
和谐号动车组门系统的分析与研究摘要:和谐号动车组通过引进国外高速动车组,经过消化、吸收、再创新,推进了我国铁路动车组的现代化。
文章针对CRH3平台系列动车组的门系统中常见部件进行说明,选取生产过程中的常见故障为例,主要分析相关故障产生的工作原理,结合相关运用维修标准及现场需求,可为门系统故障处理提供参考。
关键词:动车组;原理;故障处理;0 引言动车组集当今世界高新技术于一身,可以实现动力车和拖车灵活编组,极大提高运营效率。
近十年来,随着我国高铁事业的高速发展,从2012年至2021年全国铁路营业里程已超过4万公里,已覆盖全国百分之94.9的50万人口以上的城市。
门系统作为动车组安全稳定运行的关键之一,全路对于门相关故障问题高度重视,避免因漏检漏修造成危机行车安全的严重后果。
1 门系统的组成门系统主要包括客室侧门和内门。
客室侧门主要使用塞拉门,塞拉门具有塞和拉两种功能,即锁闭时,门可由车内或车外塞入卡槽中,使之密封、锁闭;开启时,沿轨道移动一定行程后,滑出车体内侧或外侧。
内门分为台门,外端门,机械师室门,厕所门和司机室门,其中通过台与客室之间的隔断门为台门,动车组端部的风挡门为外端门。
台门均为自动控制,外端门除头车、商务车和餐车的一侧端外,均为手动控制。
1.1塞拉门的结构组成塞拉门主要由门框,门扇,驱动机构,DCU,设备架,控制面板构成。
门框常采用整体式,由铝质型材和铸铝型材焊接而成。
整体式的设计便于安装,调试,可以高度适配动车组车体;门扇采用内部发泡隔热材料,提供更好的隔热隔音效果,同时为保证车门的气密性,采用双层密封;驱动机构采用直流电机驱动,电机可以精准控制动作时间,通过电机的转速可以调整动作速率;DCU由输入电路,电机控制部分和可编程逻辑板路构成,主要接收主控单元通过MVB或CAN发出的控制信号和命令,从而控制电机两端电压正负极性实现正反转动作。
1.2内门的结构组成台门是连接客室与车端过道的隔断门,外端门是车端过道的风挡门,两者皆由门扇,地面导轨和顶部机构组成。
城市轨道车辆自动门控制系统研究
城市轨道车辆自动门控制系统研究城市轨道车辆自动门控制系统研究随着城市轨道交通的快速发展和普及,人们对于乘坐轨道车辆的便利性和安全性要求也越来越高。
自动门控制系统作为城市轨道车辆的重要组成部分,对于保障乘客乘坐过程中的安全和顺畅具有重要意义。
本文将从自动门控制系统的设计、构成以及工作原理等方面进行研究。
一、自动门控制系统的设计城市轨道车辆自动门控制系统的设计要考虑到乘客的舒适感和安全性,主要包括以下几个方面:1. 门的开闭速度:考虑到乘客上下车的时间以及列车的运行速度,门的开闭速度要根据具体情况来确定,既要满足乘客的需要,又要保证行车安全。
2. 门的感应机制:自动门应当具备感应乘客、检测障碍物的功能,以确保乘客的安全。
常见的感应机制有红外线感应、压力感应等。
3. 门的控制方式:门的开闭可以通过按钮、传感器或者车辆控制中心远程控制等方式实现。
不同的门控制方式会对系统的可靠性和安全性产生影响,因此需要根据实际情况选择合适的控制方式。
二、自动门控制系统的构成城市轨道车辆自动门控制系统主要由以下几个部分组成:1. 门控制器:门控制器是整个系统的核心,通过控制门的开闭、感应等功能,以及维持门运行的安全和顺畅。
2. 门电机:门电机是门的开闭的驱动力,通常采用直流电机或者步进电机,通过门控制器的指令实现门的运动。
3. 传感器:传感器用于监测乘客、障碍物以及环境温度等,以便控制器做出相应的决策。
4. 门锁系统:门锁系统用于保证车辆运行中门的安全性,避免不必要的事故发生。
5. 控制按钮:为了方便乘客开闭车门,车辆内外都应设有控制按钮。
三、自动门控制系统的工作过程城市轨道车辆自动门控制系统的工作过程主要包括以下几个步骤:1. 乘客靠近车门:当乘客靠近车门时,传感器会感应到,通过传感器的信号,门控制器将接收到开门信号。
2. 开门操作:门控制器接收到开门信号后,会向门电机发送开门指令,门电机开始工作,门自动打开。
3. 乘客上下车:门打开后,乘客可以进入或离开车厢。
动车车辆制动系统的阀门控制优化研究
动车车辆制动系统的阀门控制优化研究近年来,随着交通运输业的飞速发展,动车车辆制动系统的性能优化成为了一个备受关注的研究领域。
动车车辆制动系统的阀门控制是其中的重要环节之一。
本文将对动车车辆制动系统的阀门控制进行深入研究,以提高动车车辆制动系统的性能和安全性。
一、动车车辆制动系统概述动车车辆制动系统是指动车车辆在运行过程中实现制动的设备和控制系统。
该系统主要由制动阀、制动器、压力传感器和控制器等组成。
其中,制动阀负责对制动器进行气压控制,从而实现制动操作。
阀门控制的优化,可以有效提高动车车辆制动系统的响应速度、制动效果和稳定性。
二、动车车辆制动系统的现状与问题目前,动车车辆制动系统在设计和实际应用中存在一些问题。
首先,由于阀门设计不合理或制造工艺的限制,阀门的响应速度可能不够快,导致制动的延迟。
其次,阀门在工作中可能存在漏气问题,导致制动效果不佳或制动力不稳定。
此外,阀门的功耗较大,可能会引起能源浪费和系统发热等问题。
三、动车车辆制动系统阀门控制优化的方法为了解决上述问题,提高动车车辆制动系统的性能和安全性,研究人员提出了一些阀门控制的优化方法。
1. 阀门优化设计通过改进阀门的结构设计和选择合适的材料,可以提高阀门的响应速度和密封性能。
例如,采用轻量化材料制造阀门,可以减小阀门的质量和惯性,提高阀门的响应速度。
同时,优化阀门的密封结构和密封材料,可以减少阀门的泄漏和漏气问题。
2. 控制算法优化动车车辆制动系统的阀门控制采用了一系列算法来实现制动操作。
通过优化控制算法的设计,可以提高阀门控制的精度和稳定性。
例如,采用数据驱动的控制算法,可以根据实时的压力和速度信息来调整阀门的控制参数,从而更准确地实现制动操作。
3. 传感器技术改进动车车辆制动系统的阀门控制依赖于传感器来实时监测系统的状态。
因此,改进传感器的技术性能可以提高阀门控制的准确性和灵敏度。
例如,采用更高分辨率和更快响应的压力传感器,可以提高阀门控制的精度和响应速度。
动车组自动控制系统发展现状及改进分析
动车组自动控制系统发展现状及改进分析动车组自动控制系统是指动车组列车上的自动化控制系统,它能够实现列车的自动化驾驶、速度控制、安全监测等功能。
随着科技的发展和铁路运输的需求,动车组自动控制系统也在不断发展和改进。
本文将从发展现状和改进方面进行分析,探讨动车组自动控制系统的发展趋势以及未来的发展方向。
一、动车组自动控制系统的发展现状1. 技术水平动车组自动控制系统的发展水平主要表现在技术方面,包括自动驾驶、速度控制、安全监测等技术的成熟度和稳定性。
目前,我国动车组自动控制系统的技术水平已经较为成熟,能够实现列车在高速行驶中的自动驾驶和速度控制,并且能够对列车进行实时的安全监测和故障诊断。
2. 安全性能动车组自动控制系统的安全性能是其发展的重要指标之一。
目前,我国动车组自动控制系统的安全性能已经得到了较好的保障,系统能够对列车进行全面的安全监测和控制,能够及时提醒和干预列车的异常情况,确保列车在运行过程中的安全性。
二、动车组自动控制系统的改进方向1. 提高驾驶精度目前,动车组自动控制系统在驾驶精度方面还有待改进。
未来的动车组自动控制系统可以通过引入更加先进的感知技术和控制算法,提高列车的自动驾驶精度,进一步提升列车的整体运行效率和安全性能。
2. 强化安全监测动车组自动控制系统在安全监测方面应该进一步加强,通过引入更加先进的传感器和监测设备,实现对列车各项运行参数的实时监测和分析,及时发现问题并进行干预,最大限度地提高列车的安全性能。
3. 提升运行效率未来的动车组自动控制系统还应该注重提升列车的运行效率,通过优化控制算法和调整列车运行策略,使列车能够以更高的速度、更少的能耗完成运行任务,为铁路运输提供更加快捷、高效的服务。
4. 强化自适应能力动车组自动控制系统应该进一步强化其自适应能力,能够根据列车的运行环境和条件自动调整控制策略,确保列车能够在各种复杂情况下都能够稳定、安全地运行。
5. 完善故障诊断未来的动车组自动控制系统还应该加强对列车故障的诊断能力,通过引入更加智能化的故障诊断技术,能够及时准确地判断列车故障的具体原因,并提供有效的解决方案,最大限度地提高列车的可靠性和运行效率。
动车组自动控制系统发展现状及改进分析
动车组自动控制系统发展现状及改进分析随着高速铁路建设的不断推进,动车组自动控制系统的发展也越来越成熟。
目前,国内外主流的动车组自动控制系统多以欧洲列车控制系统(ETCS)为代表。
ETCS是一种采用数字信号和移动通信技术的列车自动控制系统,可以实现列车自动控制、列车间通信和地面信号机自动调整等功能,大大提高了列车的运行效率和安全性。
在国内,动车组自动控制系统的开发主要由中国铁路总公司所属的中车株洲电力机车研究所承担。
该研究所开发的动车组自动控制系统具有较高的技术水平和可靠性,已经广泛应用于中国境内的高速铁路运营中。
最近几年,动车组自动控制系统的改进工作也在不断进行中。
其中主要的改进方向包括以下几个方面:一、提高系统运行稳定性。
动车组自动控制系统的运行稳定性是保证铁路运营安全的重要因素之一。
为了提高运行稳定性,研究人员正在加强对系统的故障检测和排除能力,提高系统的自我修复能力,以减少系统的故障概率和故障影响范围。
二、提高系统运行效率。
动车组自动控制系统的运行效率对铁路运营的效率和功率消耗也有着直接的影响。
为了提高系统运行效率,研究人员正在探索新的运行控制方法和优化算法,以更好地应对铁路运营的需求。
三、实现列车自主决策。
动车组自动控制系统的发展趋势是实现列车自主决策,形成一种智能化的铁路运营模式。
为了实现这一目标,研究人员正在开发基于人工智能和机器学习的列车自主决策系统,以实现列车的自主判断和决策能力。
总之,动车组自动控制系统的发展正在不断推进,将会给铁路运营带来更高的安全性、效率性和智能化水平。
内燃动车组的自动化驾驶控制系统研究
内燃动车组的自动化驾驶控制系统研究自动化驾驶技术近年来蓬勃发展,为交通运输行业带来革命性的变化。
其中,内燃动车组的自动化驾驶控制系统研究是一个备受关注的领域。
随着科技的不断进步,内燃动车组的自动化驾驶控制系统在提高交通运输效率、减少交通事故等方面具有巨大的潜力。
本文将以内燃动车组的自动化驾驶控制系统为基础,探讨其研究的现状和未来的发展趋势。
一、内燃动车组的自动化驾驶控制系统概述内燃动车组是指由内燃机驱动的列车车组,广泛应用于铁路交通运输中。
传统的内燃动车组由工作人员手动控制驾驶,存在一定的安全隐患和运营效率低下的问题。
为了解决这些问题,研究人员开始着手开发内燃动车组的自动化驾驶控制系统。
内燃动车组的自动化驾驶控制系统主要由感知、决策、执行三个模块组成。
感知模块通过传感器获取车辆周围的信息,如道路状况、其他车辆等。
决策模块根据感知到的信息和预设的目标,制定驾驶策略和路径规划。
执行模块负责实施决策模块的指令,控制车辆的加速、制动、转向等动作。
二、内燃动车组的自动化驾驶控制系统的研究现状目前,内燃动车组的自动化驾驶控制系统的研究主要集中在以下几个方面:1. 传感技术的应用:为了实现车辆对周围环境的感知,研究人员广泛使用各种传感器技术,如激光雷达、摄像头、毫米波雷达等。
这些传感器可以获取车辆周围的路况、障碍物等信息,为决策模块提供数据支持。
2. 决策算法的研究:决策算法是内燃动车组自动化驾驶控制系统的核心组成部分。
目前,研究人员主要采用深度学习、强化学习等人工智能技术,通过对大量的数据进行训练,使得系统能够具备较强的决策能力。
这些算法可以在实时处理车辆周围信息的同时,预测未来的交通状况,选择最佳的驾驶策略。
3. 执行控制技术的研究:内燃动车组在执行驾驶指令时需要精确控制车辆的加速、制动、转向等动作。
为了实现准确的执行控制,研究人员致力于开发高性能的执行控制技术,如电控系统、电动机控制等。
这些技术能够实现对车辆动力系统的精确控制,提高驾驶的安全性和稳定性。
动车组自动控制系统发展现状及改进分析
动车组自动控制系统发展现状及改进分析
动车组自动控制系统是现代高速铁路列车上的重要设备之一,它能够对整个列车的运
行进行自动控制,并确保列车在运行过程中的安全、准时和舒适。
目前,动车组自动控制
系统的发展已经取得了不少的进步,但仍有一些问题需要改进。
一方面,在动车组自动控制系统的发展过程中,通过引入先进的计算机和传感器技术,以及实时数据处理和传输技术,实现了列车运行的自动化和数字化。
这样一来,列车驾驶
员的工作负担大为减轻,乘客的出行体验也大大提升。
而且,自动控制系统还能够通过实
时监测列车的运行状态,对列车进行实时调度和管理,从而提高列车的使用效率和整体运
行效果。
动车组自动控制系统在发展过程中还存在一些问题。
由于系统的复杂性,系统的可靠
性和稳定性较低,容易出现故障。
目前的自动控制系统在应对突发事件和异常状况方面仍
有不足,对于列车运行中的紧急情况无法及时做出响应和处理。
自动控制系统的集成度不高,不同部件之间的协调和配合有待提升。
针对这些问题,我们可以采取一系列的改进措施。
需要加强对动车组自动控制系统的
研发和维护,提高系统的可靠性和稳定性。
在系统中引入人工智能和机器学习等先进技术,提高系统的智能化水平,使之能够自动学习和更新,从而更好地应对突发事件和异常状况。
还需要加强不同部件之间的集成,实现系统的高度协调和配合。
还可以通过加强对系统的监控和维护,及时发现问题并进行处理,从而保证系统的长
期稳定性。
还可以通过加强对驾驶员的培训和技术支持,提高其对系统操作的熟练程度和
问题处理能力。
动车组自动控制系统发展现状及改进分析
动车组自动控制系统发展现状及改进分析
一、发展历程
进入21世纪后,随着中国高速铁路的不断扩张,动车组自动控制系统也得到了快速发展。
目前,我国的高速动车组自动控制系统细分为多个不同的部分:列车驾驶员辅助系统、列车无线联控系统、列车控制计算机系统、列车转向控制系统、列车空调系统等等。
二、存在的问题及改进方向
尽管动车组自动控制系统在发展过程中取得了显著的成就,但仍面临一些问题和挑战。
因此,我们需要进一步改进和完善它。
1、自动驾驶技术不断升级
目前,以无人驾驶技术为核心的自动驾驶技术正在迅速发展。
它可以大大提高动车组
的运营效率,减少事故的发生。
因此,在未来的发展中,动车组自动控制系统需要更好地
融入无人驾驶技术,实现高度的自动驾驶。
2、提升系统的稳定性和安全性
动车组自动控制系统在高速运行时,必须保证稳定性和安全性。
目前,对系统故障的
抗干扰能力和自检测能力尚需进一步提升,以确保整个系统的可靠性和安全性。
此外,还
需要加强交互性,便于调试和维修。
3、整合智能化应用
随着智能化应用技术的普及,动车组自动控制系统也需要整合该技术,从而实现更为
便捷、高效的运行。
例如,可以将系统与移动支付、电子票务、行李寄存等智能化应用进
行深度整合,使旅客出行更为便利。
4、加强数据管理和安全保护
动车组自动控制系统需要具备完善的数据管理和安全保护措施。
必须对所有数据进行
合理的存储和备份,以防数据丢失或泄露。
同时,还需对数据进行加密和授权管理,提高
系统的安全保护能力。
CRH2型动车组车门控制
CRH2型动车组车门控制动车组车门控制包括司机室门、外部侧拉门、内部端拉门和残疾人用厕所自动门的控制。
司机室门只设在端车上,外部侧拉门及内部端拉门设置在各个车辆上,残疾人用厕所自动门设置在7号车上。
除司机室门采用手动操作车门的开关外,其他门是电控气动的,通过电磁阀门自动开关,在没有电时可手动实现门的开关。
侧门开关时,上下车门语音控制装置会发出相应的提示广播。
门控制电路的配置如表9.4所示。
表9.4门控制电路的设备构成9.7.1侧拉门控制(1)关门控制关门指令由乘务员发出,关门指令通过控制线使一位侧/二位侧的门控电磁阀的关门指令继电器得电动作。
关门指令继电器动作后,一位侧/二位侧的门控电磁阀继电器失电,相应的触点断开,对应的门控电磁阀失电,门被关上。
在关门状态下速度达到30km/h以上时,压紧电磁阀被励磁,按压气缸把门压紧保持气密。
车门关闭后,关门检测的开关闭合,关门连动辅助继电器得电动作,断开车侧灯亮灯条件触点,车侧灯熄灭。
同时门的关闭及压紧与否状态输入到相应车厢的终端装置内,并在各信息显示器上显示出来。
(2)开门控制开门指令也来自乘务员,开门指令通过控制线使一位侧/二位侧的门控电磁阀的开门指令继电器得电动作。
开门指令继电器动作后,一位侧/二位侧的门控电磁阀继电器得电动作,关门压紧检测继电器失电。
当速度在30km/h以下时,压紧电磁阀变为失电,油压被释放,通过内部装有的弹簧、按压气缸得到松缓。
由于压紧装置的油压降低,压力开关的接点被连接。
只有速度低于5km/h时,对应的开门安全继电器动作,接通门控电磁阀,门控电磁阀动作,完成开门动作。
车门打开后,关门检测开关断开,关门连动辅助继电器失电,闭合车侧灯亮灯条件触点,车侧灯点亮。
同时门的打开与否状态输入到相应车厢的终端装置内,并在各信息显示器上显示出来。
9.7.2内部门控制当乘客走近内部端拉门时,设在客室和通过台两侧的感应开关动作,把信号输入自动门开关装置后,内部端拉门进行自动开和关的动作。
CR400BF动车组车门控制原理研究
CR400BF动车组车门控制原理研究摘要CR400BF动车组为动力分散型动车组,在各车厢设置有车门用于乘客上下。
车门采用电动电空单开塞拉门,可以通过MVB总线、以太网总线通信,并且接收硬线信号用于开、关门等,并且设计有专用的车门保护电路,具备完善的保护机制。
关键词:动车组车门典型故障控制原理动车组在各车厢布置有数量不等的车门,用于旅客登乘列车。
动车组车门具有集控开关门、本地开关门、故障自诊断、障碍物检测和牵引连锁等功能。
并且在两端司机室均设置有集控开、关门电路和门关闭安全环路。
一、车门功能门控器通过MVB网络与本单元中央控制单元通信,车辆向门控器发送包括开门信号、关门信号、门释放信号、车速小于5km/h信号、车速大于10km/h信号、MVB生命信号、系统时间等,门控器向车辆发送车门状态:门锁闭到位、门打开、门被隔离、紧急解锁装置激活、门未完全关锁到位、门释放、MVB生命信号、软件版本号等,以及门控器诊断的故障信息,包括辅助锁故障、门位置传感器故障、门地址编码故障等。
同时门控器接收来自车辆的硬线信号,包括开门信号、关门信号、门释放信号、车速小于5km/h信号、车速大于10km/h信号。
门控器通过插头的编码识别自身所在车厢和位置。
二、车门操作司机室设置有开门按钮、关门按钮、释放按钮,操作后对应继电器吸合,同时向贯穿全列的信号线供电,各车厢继电器接收该信号,并将信号传递给本车门控器,门控器收到信号后执行对应动作。
从司机室操作释放车门按钮,然后操作打开车门按钮,可以执行开门动作,同时需要满足以下所有条件车门才会打开、否则不会开门。
包括:车门没有操作机械隔离、隔离锁开关信号不为低电平、紧急解锁开关信号不为高电平、紧急解锁请求开关信号不为高电平、内部安全继电器得电、车速<5Km/h列车线为高电平、车速>10km/h 列车线为低电平、门释放信号为有效。
当门控器执行开门动作时按以下步骤进行:蜂鸣器激活鸣响;控制指令使得“辅助锁闭锁电磁阀”断电,“主锁解锁电磁阀”通电,进而使辅助锁和主锁解除锁闭状态;电机驱动车门沿轨道打开车门;当门到达开到位位置时,驱动电机停止。
动车组自动控制系统发展现状及改进分析
动车组自动控制系统发展现状及改进分析随着交通运输的快速发展,动车组在现代交通系统中占据着非常重要的地位。
而动车组自动控制系统作为其中的核心技术之一,对于动车组的安全性、舒适性和运行效率都有着非常重要的影响。
本文将对动车组自动控制系统的发展现状及改进进行分析,以期为动车组自动控制系统的进一步优化提供一些参考和见解。
1. 初步发展阶段动车组自动控制系统最早的形式是人工控制,通过司机手动操作列车的运行速度、制动和加速等参数。
这种方式存在着人为疏忽、误操作的风险,同时对司机的技术水平有一定要求。
2. 半自动控制阶段为了提高动车组的运行安全性和减轻司机的驾驶负担,逐渐引入了半自动控制系统。
这种系统可以自动控制列车的速度、制动和加速,但仍需要司机负责监控系统的运行,并在必要时进行手动干预。
动车组自动控制系统经历了从人工控制到半自动控制再到全自动控制的演变过程,技术水平不断提高,系统功能不断完善,为动车组的安全性和运行效率提供了有力保障。
1. 提高系统的智能化水平当前动车组自动控制系统虽然已经实现了全自动控制,但仍然存在着一些局限性,比如系统的智能化水平还不够高。
在未来的发展中,可以通过引入先进的人工智能技术,实现对列车运行数据的实时分析和处理,从而实现更加智能化的列车运行控制。
2. 强化系统的实时性和稳定性动车组自动控制系统需要能够对列车的运行状态进行实时监测,并能够快速做出相应的控制响应,以确保列车运行的安全和稳定。
为了提高系统的实时性和稳定性,可以加强系统的实时数据处理和控制算法优化,提高系统对列车运行状态的感知能力和决策能力。
3. 加强系统的安全保障动车组自动控制系统涉及到列车运行的安全性问题,因此系统的安全保障至关重要。
为了加强系统的安全保障,可以采取多种手段,比如引入先进的信号控制技术、加强系统的故障检测和容错处理能力,从而有效预防和避免系统的故障和事故发生。
4. 提高系统的节能环保性能随着社会对环保和节能的要求不断提高,动车组自动控制系统也需要具备更好的节能环保性能。
高速铁路自动化控制系统研究
高速铁路自动化控制系统研究近几年,随着高速铁路的发展,自动化控制系统在高速铁路中的应用越来越广泛。
高速铁路自动化控制系统是铁路工程领域的一个重要研究领域,它可以提高铁路运输效率、保障铁路运行安全。
一、自动化控制系统的概念自动化控制系统是指由计算机控制的机电一体化系统,其目的是进行控制、监测和保护。
自动化控制系统在高速铁路中的应用主要包括列车调度、信号控制、红绿灯控制等方面。
二、高速铁路运营控制系统高速铁路运营控制系统主要包括列车调度、信号控制、行车安全等方面,其基本原理是通过计算机技术和通信技术将铁路运营管理信息集中处理,形成一种高效的运营管理模式。
高速铁路自动化控制系统可以大大提高列车的运输效率、减少车站的停靠时间,提高铁路运输的安全性和可靠性。
三、高速铁路信号控制系统高速铁路信号控制系统是保障高速铁路安全运行的关键系统之一。
它通过设置信号设备、轨道区段控制等方式来保证列车行驶的安全性。
高速铁路信号控制系统的优点在于其实时性和准确性,能够为列车提供更为精准的信号指示,掌握列车的行驶情况。
四、高速铁路列车调度系统高速铁路列车调度系统是一种基于计算机和通讯技术的列车调度管理系统,其目的是实现高速铁路列车的智能调度和运行控制。
高速铁路列车调度系统的核心在于列车运行高度的自动化,这可以减少人工干预,同时提高列车的运行效率。
此外,高速铁路列车调度系统还可以实现在线查询、智能调度、坐席预订等服务。
五、高速铁路车站管理系统高速铁路车站管理系统是保障高速铁路顺畅运行的关键系统之一。
它负责车站的调度、车票的销售、列车时刻表的发布、旅客服务等任务。
高速铁路车站管理系统在保证车站运营的同时,也提高了旅客服务的水平,为旅客提供更好的出行体验。
六、高速铁路自动化控制系统的未来发展从目前的发展趋势来看,高速铁路自动化控制系统在未来将会更加智能化、高效化、人性化。
随着5G技术的完善和大数据分析的提高,高速铁路自动化控制系统的智能化和高效化程度将会进一步提升。
动车组自动控制系统发展现状及改进分析
动车组自动控制系统发展现状及改进分析动车组自动控制系统是一种通过计算机和传感器进行车辆自动运行的控制系统。
它具有提高列车运行的安全性、稳定性和效率的优势。
本文将对动车组自动控制系统的发展现状及改进进行分析。
动车组自动控制系统具有以下几个主要发展阶段。
首先是传统的机械控制系统,该系统主要通过机械装置实现列车的运行控制,其缺点是操作复杂、反应速度慢。
接下来是基于电子技术的自动控制系统,该系统通过电子装置实现列车的运行控制,并可以实现多种控制模式的切换。
该系统的不足之处在于对于复杂的运行环境和故障处理能力有限。
最后是基于计算机技术的智能化控制系统,该系统通过计算机和传感器实现列车的全自动运行,不仅具备高度安全性和稳定性,还能应对复杂的运行环境和故障处理。
动车组自动控制系统在发展中还存在一些问题,需要进行改进。
首先是安全性问题。
虽然动车组自动控制系统可以提高列车的安全性,但是在面对复杂的运行环境和突发故障时,可能会出现系统失控的情况。
需要加强系统的故障诊断和处理能力,提高系统的容错性和可靠性。
其次是效率问题。
动车组自动控制系统可以提高列车运行的效率,但是在运行过程中仍然存在一些浪费。
当列车在高速行驶时需要制动时,由于传统的机械制动需要较长的时间来实现制动,这可能会导致能量浪费。
需要改进制动系统,提高制动效率,减少能量消耗。
动车组自动控制系统的智能化程度还有待提高。
目前的系统主要是通过预设的程序来实现列车的自动运行,缺乏对于实时运行情况的灵活调整能力。
需要加强系统的感知和决策能力,引入人工智能等先进技术,使系统能够根据实时运行情况做出智能化的决策和调整。
动车组自动控制系统在发展过程中取得了长足的进步,但仍然存在安全性、效率和智能化程度等问题。
通过加强故障诊断和处理能力、改进制动系统和引入先进技术等措施,可以进一步提高系统的性能和可靠性,并实现更高水平的自动化控制。
高速动车组自动门控制系统电磁兼容性研究
高速动车组自动门控制系统电磁兼容性研究摘要:近年来,动车组在国内技术越来越成熟、运行速度越来越平稳。
动车组电子化一方面为人类提供舒适和便利的生活,另一方面电子设备之间所造成的电磁干扰(EMI)等也对人类造成电磁污染。
电磁兼容(EMC)问题在电子技术发展的今天,显得越来越重要。
动车的电气化也和生活中的其他设备一样会带来电磁干扰的问题,而纵观动车周围的环境,这个问题就比较突出。
电磁干扰(EMI)很可能会导致动车发生故障并造成误操作,从而危及旅客生命安全。
当前动车组电磁兼容性(EMC)研究主应将重点放在分离器件或者装置电磁兼容性(MC)研究。
对动车组电磁环境和干扰源研究得较为充分,对整车电磁兼容研究有指导性意义关键词:高速动车组;自动门控制系统;电磁兼容性前言:动车组电磁兼容问题是动车组本身电气化设备没有电磁干扰、动车组自身没有对外电磁干扰、对外电子设备和无线电没有电磁干扰而影响动车组车内设备功能的问题。
简单地说就是动车组与外部的电子设备等之间不会发生干涉,动车组自身也不会产生电磁干扰。
但在实际应用中,电磁干扰客观存在,并不能彻底消除它,只有尽量减小电磁干扰程度,以免对动车和外界环境造成影响。
动车组电磁兼容性问题关系行车安全和人民生活密切相关,也是重要问题。
一、高速动车组门控器系统及其工作原理(一)高速动车组门控器电子控制系统动车组自动门控制器电子系统在整个门控系统中处于关键地位,设备含有供电电路,控制电路,检测电路以及电机等重要功能组成部分。
开关门信号一到,微处理器就会检测到反馈电压,电流信号和电机状态,并将这些信号进行综合处理,再发送控制信号控制电机旋转,从而完成自动开关门。
(二)动车组自动门动作控制原理以永磁直流电机为驱动器驱动门运动,电机启动,制动及调速性能好。
通过微处理器对高速动车组自动门进行动作控制,最终通过电机驱动门进行动作。
针对高速动车组现状,将直流电机运用到动力输出设备中。
二、动车组门控器系统供电电磁兼容性的研究(一)门控器系统电磁环境研究高速动车组内设置了多种电力电子器件,系统及其他设备,具有多种电磁干扰(EMI),它们通过某种方式传到自动门控制系统中,从而影响自动门控制系统的正常运行。
新型动车组塞拉门电气控制系统的相关分析
新型动车组塞拉门电气控制系统的相关分析摘要:随着世界经济的迅速发展,人们生活中的交通不仅变得越来越便利,同时还给社会发展带来了巨大的帮助。
在这其中,动车因为自身具有安全和高效的工作特点,成为了社会各界共同关注的问题,其中单翼塞拉门与双翼对开门一直是动车中对应的自动门系统最为典型的两种结构。
本文将目前新型动车中自动门系统自身工作原理以及结构性能进行了一次阐述,并且以此作为基础对塞拉门方面的电气控制系统进行了研究。
关键词:新型动车组电气控制系统分析与研究当今,社会的发展与人们周边的交通环境是分不开的,交通方面的问题一直是自古以来人们共同关注的问题。
由于最近几年交通事故在国内引起的社会反映非常强烈,所以交通状况也逐渐成为了人们在生活中经常谈到的话题。
在动车方面,因为其自身所具有的快速以及安全等特点,自从出现以来就一直被社会各界的人们所喜爱。
本文对动车中塞拉门电气相关控制系统进行了一次分析,并将其中存在的相关问题进行了解决。
一、国外动车组自身发展情况动车组最先是从德国与法国这两个国家开始进行研究的,在1903年,世界第一辆动车组在德国诞生。
由于德国和法国自身国土面积相对较小,同时欧洲各国自身铁路路基所具有的承重能力相关标准有着巨大的差异,因此在德国以及整个西方国家之中,动车组的发展速度一直都比较缓慢。
但是在日本,人们在1964年的时候首先进行了高速新干线的建设与开通,直至今日,日本高速机车方面都在不断地发展着,其传动方式也一直在不断地发生着变化,并且进行着持续地更新和进步,对应的动车组速度也从每小时210千米逐渐提升到了每小时300千米。
而和日本情况不同的是,德国与法国两个国家在对动车进行研究的时候,其主要的研究内容是以动力牵引相关模式为主的,法国主要研究的为动力集中式,并且对应的当地第一条投入运行的铁路干线在1983年出现,在动力集中牵引这一作用下,动车组自身速度能够达到每小时270千米,而在1990年,其最高的运行速度已经达到每小时300千米。
智能门系统在动车组上的发展与运用
第八届中国智能交通年会论文智能门系统在动车组上的发展与运用门系统是动车组车体的重要组成部分,按照其分布区域可以分为客室门、司机室门、内端门、外端门几种,门的安全性、可靠性、密封性、防火性能以及噪声性能都是影响动车组的运行的关键因素1塞拉门塞拉门自20世纪90年代引入我国,具有提高车辆内部空间利用率、密封性、隔热性好、美观、安全可靠等优点在新型客车及动车组上应用广泛。
动车组采用电控电动并配有气动密封功能的塞拉门。
其故障率较其他形式塞拉门大大降低。
动车组塞拉门采用模块化设计,塞拉门厂家主要有IFE-威奥、康尼,其组成部分基本相同,只是在部分结构上有差异。
可分为整体门框、驱动机构、设备架、门板、门槛、内外部操作几部分构成。
其中设备架集成了锁闭装置、气动辅助锁闭装置,隔离开关、气动控制回路等装置,门扇集成下部导向装置、隔离锁装置、密封胶条、防夹胶条等。
驱动机构集成上部导向装置、门控单元。
在选材上,门板选材多为铝合金骨架及蒙皮,内部填充铝蜂窝、纸蜂窝或发泡结构;门密封条多为三元乙丙或硅橡胶;门锁架多为铸铝或铸钢;滑道滚轮为尼龙或优质不锈钢;窗玻璃为双层钢化玻璃塞拉门系统的密封性能在动车组的运行中显得极为重要。
密封胶条与门框的配合直接影响密封性能。
动车组上主要采用以下几种途径保证密封(1)整体门框设计,在门框的四角都有过渡圆角。
保证四角的密封。
(2)密封胶条形式分为双唇密封、多道密封、充气密封多种形式。
动车组采用双唇加压密封方式。
充气式密封由于介可靠性低满足要求而未在我国动车组中应用。
(3)辅助锁设计:辅助锁在关门后动作,在门板后部的上下区域施加持续作用于密封门框的压紧力,保证密封效果。
控制系统为塞拉门的控制核心。
塞拉门可实现集中控制、本车控制和紧急情况下的手动控制。
整列车塞拉门的电控系统主要由集控箱和各车厢的单车电控系统组成。
单车电控系统主要由门控器、传感器、操作元件、控制元件、指示元件及电路等组成。
·419·第八届中国智能交通年会论文门控器集成在驱动机构上,气路控制系统集成在设备架上。
动车组自动控制系统发展现状及改进分析
动车组自动控制系统发展现状及改进分析动车组自动控制系统的发展现状可以概括为以下几个方面:系统设备的数字化程度不断提高。
随着计算机技术的飞速发展,动车组自动控制系统中的传感器和计算设备逐渐实现了数字化,从而提高了系统的稳定性和精确度。
系统的可靠性不断增强。
动车组自动控制系统的可靠性对列车运行的安全起着至关重要的作用。
目前,系统设备的可靠性越来越高,大大降低了事故发生的风险。
系统的运行效率不断提高。
动车组自动控制系统能够实时监测列车的运行情况,并根据实际需要进行运行调度。
系统的发展使得列车的运行效率大大提高,列车的满载率和平均运行速度都得到了显著提高。
系统的网络通信能力得到了改善。
动车组自动控制系统在列车运行中需要与调度中心进行信息交互,确保列车的运行安全和运行计划的实施。
目前的动车组自动控制系统通过优化网络通信设备和通信协议,提高了系统的稳定性和实时性。
加强系统的故障检测和预警功能。
动车组自动控制系统在运行过程中可能会遇到各种故障,如传感器故障、计算设备故障等。
加强故障检测和预警功能,可以提前发现潜在故障,进行相应处理,确保列车的安全和运行正常。
优化系统的运行算法和模型。
动车组自动控制系统通过计算设备对列车的运行情况进行分析和调度决策。
优化运行算法和模型,可以提高列车的运行效率和准确性。
改进系统的人机交互界面。
动车组自动控制系统的人机交互界面直接影响系统的易用性和操作效率。
改进人机交互界面,可以简化操作流程,降低操作难度,提高系统的可用性。
加强系统的安全防护能力。
动车组自动控制系统作为列车运行的核心控制系统,其安全防护能力至关重要。
加强系统的安全防护能力,可以有效防范黑客攻击和非法操作,保障列车的平稳运行和乘客的安全。
动车组自动控制系统在数字化程度、可靠性、运行效率和网络通信能力等方面已取得了显著的进步。
在未来的发展中,应不断加强系统的故障检测和预警功能,优化运行算法和模型,改进人机交互界面,并加强系统的安全防护能力,以更好地适应高速铁路列车的运行需求。
高速动车组车门控制系统研究
高速动车组车门控制系统研究摘要:作为列车最常用的部件,列车车门也是列车所有系统中最易发生故障的部分,负责乘客上下车与行车安全,具有安全性要求高、状态多、逻辑复杂等特点,其安全可靠性尤为重要。
基于此,本文重点分析了高速动车组车门控制系统。
关键词:高速;动车组;车门控制系统一、动车组车门控制系统CRH3系列动车组是目前世界上最先进的动车组之一,门控系统作为其安全运行的重要部件,具有状态多、结构功能复杂、可靠性要求高等特点,其可靠的工作对列车安全运行至关重要。
此外,列车车门状态包括开/关门、锁闭、释放,处于锁闭状态下的车门必须先通过释放才能打开车门。
在高速动车组中,门控系统功能除包含输入功能、电机驱动控制功能、逻辑处理功能、MVB通信功能、CAN总线通信功能、以太网通信功能等外,还应具有:①安全互锁功能,安全互锁把车上门到位开关和锁闭开关的常开触点及紧急解锁开关常闭触点串联后和隔离开关常开触点并联在一起,只要有一个门没锁闭到位,门未关好指示灯就会亮,同时在司机驾驶室内显示,保证列车启动前所有车门均已关好。
②故障隔离功能,在车门发生故障时,司机可将车门隔离,保证列车正常运行。
③紧急解锁功能,在列车发生紧急故障时,只要隔离锁未锁闭,乘客可操作车内紧急解锁按钮实现机械手动开门操作,操作紧急解锁后,蜂鸣器长鸣。
④牵引互锁功能,车门打开状态下牵引互锁实现牵引单元不得电。
⑤在线诊断功能,可通过串口与PC连接,对车门故障和状态信息进行在线诊断或对程序进行刷新,诊断软件可在WINDOWS 2000/WINDOWS XP操作系统下运行。
二、车门通信控制网络拓扑结构CRH3型动车组车门具有良好密封性、防尘性和防水性,车门能承受的内外压强差为±6000Pa。
车门位于变压器车02、07(TP02、TP07)及中间车03、06(IC03、IC06)两端,以及一等车05(FC05)和头车01与08(EC01 EC08)的一端。
基于dsPIC30F5015的动车组自动门控制系统研究
基于dsPIC30F5015的动车组自动门控制系统研究摘要本文基于美国微芯科技公司的数字信号控制器dsPIC30F5015对动车组自动门控制系统的硬件构成及软件实现方法进行了设计和研究,实现的功能有:动车组自动门的防挤压功能、自动门打开和关闭时的速度缓冲,使控制系统精确、稳定的运行。
关键词dsPIC30F5015;动车组;自动门控制系统动车组是自带动力的,固定编组的列车两端分别设有司机室进行驾驶操作,配备现代化服务设施的旅客列车的单元,动车组技术源于地铁,是新时代先进科技的产物。
动车组列车的自动门对列车的安全运行起着至关重要的作用,因此,在动车组自动门的安全性能上要求在逐步提高。
控制系统通过对电机电流采样的方法来实现自动门的防挤压功能,电路图如图1所示:HCPL-7840是安捷伦公司生产的光电隔离放大器,其作用就是检测电机电流。
电机电流通过一个外部采样电阻得到模拟电压,通过原级采样信号输入端进入芯片,在次级得到一个差分输入电压,此差分输入电压和电机电流成正比关系。
因为采样点路所采集的电机电流是电压信号,必须通过AD转换器转换成数字信号,HCPL-7840的输入信号范围是-1.6V~+1.6V的差分电压信号[1],AD转换器要求的输入信号一般满足0V~5V范围,因此,需要对采样到的差分电压信号进行偏执放大。
TLV2371是5V单电源运放,令R3=R4,R5=R6,使TLV2371不仅达到差分放大的作用,而且减少了基极偏置电流引起的失调。
根据经验,选择R3=R4=10k,R5=R6=20k,在满足香农定理[1]的条件下,为了能够达到频率匹配、低通滤波、消除高频噪声干扰的作用,电路中安置了C4、C5。
设电机电枢电流大小为I,则检测电路输出的电压是:V o=(V out+-V out-)R5/R3=2*8*0.01I=0.16I数字信号控制器中AD转换器的输入电压Vad就是V o,它与电机电流成正比例关系,因为电机的转矩和电流之间存在线性关系,通过检测挤压时的临界电流值,根据电机的转矩和电流之间存在线性关系就能够得出电机的转矩,根据转矩便可以计算出自动门的挤压力,知道自动门的挤压力同样能够算出电机电流的临界值,当电机电流超过控制系统设定的临界值时,就会调用自动门的防挤压软件程序,从而使防挤压功能得到实现。
高速动车组塞拉门控制系统研究
高速动车组塞拉门控制系统研究摘要:随着高速动车组控制技术的不断发展,列车的塞拉门控制系统也不断向智能化方向发展,本文的主要研究内容就是对高速动车组塞拉门控制系统进行深入研究。
关键词:高速动车组;塞拉门控制系统引言文中着重研究高速动车组塞拉门控制系统。
高速动车组塞拉门控制系统提高了人工单位时间的工作效率,实现了塞拉门控制的智能化,且有良好的气密、防尘、防水性,保证高速运行时列车内部气压稳定,使乘坐更舒适。
动车组塞拉门控制系统以其可靠先进的控制技术搭载入列车控制网络,实现了塞拉门的闭环控制。
列车控制网络实时准确地监控塞拉门打开 /关闭的状态,避免列车在启动及高速运行时,在未进站及站台内非站台侧时打开塞拉门的状况发生,保证列车安全行驶[1]。
1 动车塞拉门控制系统的主要功能与原理说明塞拉门控制的主要功能有集中开关门,本地车门释放开关门,紧急开关门,障碍物探测,列车塞拉门监控旁路功能,车门隔离,紧急解锁,故障诊断,开关门警示功能等。
正常情况下,当零速信号有效时,门控器收到网络发送来的车门释放、开门信号后,门控器执行从网络接收到的开关门命令。
对单门来说,开关门动作由门控器控制,电机通过传动机构驱动旋转架齿带轮,并由齿带与门扇相连,完成塞拉门的开、关[2]。
2 动车塞拉门控制系统的通信网络研究动车组塞拉门具有良好的密封性及防尘、防水性,塞拉门的密封性能为等效泄漏面积≤20mm²,气动载荷可承受±6000Pa气动载荷和800N集中力。
塞拉门按照门控器主要分为两种:主门控器MDCU塞拉门和从门控LDCU塞拉门。
2、3、5、6、7车主门控器为2-2位门、1、4、8车主门控器为1-2位门。
车辆之间通过一种用于连接各节点的可动态编程的车辆间绞线式列车总线(WTB)互联。
车辆内部设备由多功能车辆总线(MVB)互联。
列车制动系统、列车控制系统和列车诊断系统(集成于HMI)和塞拉门控制系统搭载入列车控制网络形成完整的塞拉门控制网络。
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第2章 自动门控制系统构成及控制原理 不同控制系统的结构组成和控制原理是不同的,本章从动车组自动门控制系统功能性的角度出发,介绍控制系统的构成和控制策略,为系统的整体设计做好准备。
2.1系统构成系统主要由电源单元、控制单元和驱动单元组成,总体结构如图2.1所示。
图2.1 系统框图2.1.1动车组电源制式及自动门控制系统的电源结构各种型号动车组电源系统的制式非常复杂,其辅助电源是沿袭机车牵引客车的辅助电源设计的,25KV网压经动车组主变压器降压,通过二次侧辅助绕组输出790V交流电压,再经整流器整流得到600V直流电压,然后分四路输出[12]。
1. 110V直流电压。
由600V直流电压经直-交-直变流器变换后得到,供动车组控制电路用。
2. 380V/50Hz交流电压。
由600V直流电压经逆变器变换后得到,供各辅助电机用。
3. 220V/50Hz交流电压。
由380V/50Hz交流电压经变压器降压后得到,供单相电源用。
4. 24V直流电压。
动车组制动时由110V直流电压通过充电机为24V蓄电池充电后得到,用于自动门控制系统及其它24V电器供电。
动车运行时由110V直流电压通过动车组内部的变流器变换后得到,用于自动门控制系统及其它24V 电器供电。
动车组电源制式结构如图2.2所示。
图2.2 动车组电源制式结构动车组电源母线网压在19KV~29KV之间波动,而且车内有大量的牵引变压器,变流器、逆变器,电机等开关式功率器件和感性负载,使车内电磁环境异常复杂。
因此自动门控制系统必须对车内24V电压进行处理,以得到不同电压等级的稳定的直流电压,为自动门控制系统各功能模块供电。
动车组自动门控制系统所需要的直流电源是小功率电源,用到的电源有:1. 电桥电源。
由车内24V电源滤波后提供,允许波动范围为16.8~30V。
2. 光耦、控制面板的电源。
由门控器内DC/DC变换器产生的24V提供。
3. 数字信号控制器(DSC)及其他数字逻辑电路的电源。
由门控器内DC/DC 变换器产生的5V提供。
4. 数字信号控制器(DSC)内部AD转换器的基准电压。
由基准电压芯片产生的4.096V提供。
5. 电机驱动电路相关的逻辑电路和光电器件的电源。
由开关稳压模块产生的5V提供。
由以上分析可知,自动门控制系统的电源结构非常复杂,这些不同制式电压的稳定性和可靠性是整个控制系统正常工作的重要保证。
2.1.2控制单元组成对于应用在动车组的自动门控制系统的设计,国外通常是用可编程控制器和单片机作为系统的微处理器。
本文采用Microchip公司的数字信号控制器dsPIC30F5015作为控制核心,实现自动门系统的数字化控制。
系统控制单元主要由数字信号控制器(DSC)dsPIC30F5015及外围电路、隔离电路、行程限位检测电路、自动门防挤压电路以及转速与位置检测电路构成。
数字信号控制器dsPIC30F5015是系统的控制核心,通过检测控制按钮,限位开关、电源电压、负载电流、门运行速度和位置等信号,结合自动门当前的运动状态,产生对自动门各种运行方式的控制信号,同时利用本地显示电路显示当前控制系统工作模式或者故障信息。
隔离电路的作用是在自动门运行的过程中,出现特殊情况时,通过隔离电路可将功率驱动电路输入电压浮置,使电机脱离控制系统,自动门可以自由滑动。
自动门在运动的过程中,通过行程限位检测电路可以实现对自动门运行过程中一些固定位置的检测。
动车组的传动机构上设置了四个限位开关:分别是开门限位开关、关门限位开关、开门锁定限位开关、关门锁定限位开关。
开门限位开关,用于检测自动门是否处于打开位置,开门限位开关有一对常开触点和一对常闭触点,它们机械连接但电气分离:一对触点用于向列车安全回路传送信号;另一对触点向DSC发送“门开到位”信号,当某一对触点出现故障时,DSC收不到“门开到位”信息,系统将显示“车门故障”信息。
关门限位开关的作用与开门限位开关相同,只是检测“门关到位”的状态。
开门锁定限位开关用于检测车门处于开到最大并锁好位置,开门锁定限位开关具有与开门限位开关相同的特性,也是由一对常开触点和一对常闭触点组成。
当其被激活后,向控制系统发送车门已锁信号,同时向列车安全回路传送信号。
关门锁定限位开关与开门锁定限位开关作用相同,只是检测门是否关闭且锁好。
动车组自动门控制系统在工作的过程中必须保证乘客的安全。
在关门的过程中如果门道上存在障碍物或者有乘客通过时,不能强行关门,当达到一定挤压力时,系统必须控制电机反转将门重新打开,以防止将人夹伤或将物品夹坏,该功能称之为防挤压功能。
生产生活中自动门被应用在各种各样的场合,由于自动门具有智能化的特点,所以不论何种结构,何种控制方式的自动门一般都具有防挤压的功能,由于各种自动门应用场合的不同,其防挤压功能的实现方法也各有不同。
从障碍物检测的角度讲,主要有非接触式和接触式两种方式。
1. 非接触式,主要通过安装红外传感器的方式实现防挤压的功能,比如说一些电梯就是通过这类方法实现其防挤压功能的。
2. 接触式,主要是通过压力传感器或者气囊检测压力,还有就是通过霍尔传感器检测电流的方式来实现防挤压的功能,比如目前轻轨和地铁很多都是采用气囊检测突变压力的方式实现其防挤压功能的。
由于动车组自动门的特殊结构,不允许在门体上安装任何类型的传感器,否则将破坏自动门的整体结构,不能保证门在闭合时高度的气密性。
所以在动车组自动门防挤压功能的实现过程中,没有采用传感器,而是通过采样电机电枢电流的方式来实现防挤压功能的。
因为自动门在关门过程中如果遇到障碍物时,电机的负载转矩必然增大,电机电流也相应的增大,当电机电流超过系统设定值时,数字信号控制器将发出控制信号,实现自动门防挤压的功能。
自动门在运动的过程中,开、关门的速度是不同的,而且在门刚开启时和即将关闭时,门速是有缓冲的,这就需要精确的检测自动门在任意时刻的位置,使门速在加速点和减速点处改变。
另外,门运行在全行程的15%~85%这一阶段时,要求速度恒定,不能随路况环境的改变而改变(不同的路况环境下工作电压会有不同程度的波动,车体也会有不同程度的倾斜,环境的温度、湿度等也是不同的),这就需要精确的检测电动机在任意时刻的转速进行反馈控制,所以转速和位置检测电路对系统能否正常工作起着至关重要的作用。
系统运行时,检测电路精确的检测这些物理量,然后将检测结果转换成数字量,反馈给数字信号控制器。
数字信号控制器对这些数据进行处理,处理的结果作为控制量对电动机进行反馈控制,从而构成闭环控制系统。
实现转速和位置测量的传感器很多,常用的有直流测速发电机和增量式光电编码器。
直流测速发电机是一种模拟测速装置,能够输出和电动机转速成比例的电信号,应用时必须经过A/D转换器转换成数字量才能和数字信号控制器接口,增量式光电编码器是一种数字传感器,它和数字信号控制器的接口电路简单。
另外增量式光电编码器是光学编码器,受电源和电子噪声的干扰小,而且体积小,安装方便,相对与直流测速发电机更适应于动车组的运行环境。
2.1.3驱动单元组成动车组自动门的驱动单元包括驱动电机和功率驱动电路。
车门的驱动要求电机驱动系统具有高转矩重量比、宽调速范围、高可靠性的特点。
在各类机电系统中,由于直流电机具有良好的启动、制动和调速特性以及优异的动态性能,而且效率高,所以直到目前为止,在测控领域中直流电机仍然是大多数电机调速系统的最优选择。
随着永磁材料的发展,利用稀土材料制作的永磁式直流电动机其性能超过了电磁式直流电动机,目前已经被广泛的使用于机床进给驱动、工业机器人、计算机外围设备以及高精度伺服系统中。
这种直流电动机体积小,结构简单,具有效率高、带载能力强、机械特性硬、控制性能好、性能稳定、抗冲击等优点,非常适合动车组自动门控制系统的要求,所以本文选择了德国dunkermotoren公司的永磁直流电机GR63X55作为驱动设备。
从数字信号控制器内输出的PWM信号是TTL电平信号,不能直接驱动直流电机,必须通过半导体功率驱动电路对其进行功率变换后才能够驱动电机。
近年来随着新型半导体功率元器件的不断涌现和应用,直流电机的驱动方式发生了很大的变化,利用这些有自关断能力的器件,取消了原来普通晶闸管系统所必需的换相电路,简化了电路结构,提高了效率,降低了噪声,也缩小了电力电子装置的体积和重量,所以对于谐波成分大、功率因数差的相控变流器将逐步被斩波器或脉冲宽度调制(PWM)变流器所代替。
目前使用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(PWM)控制已成为一种常用的调速方式,所以在动车组自动门控制系统的设计中,采用了N-MOSFET管构成的电桥电路来驱动自动门。
2.2系统控制原理动车组自动门控制系统的功能可以这样概括:当乘客按下开门按键时,自动门快速打开,然后保持开门状态(保持时间由程序设定),开门保持状态结束后,自动门慢速关闭,如果在关门过程中遇到障碍物时,系统将控制自动门重新快速打开,然后保持开门状态,当开门保持状态结束后,自动门将重新慢速关闭。
从这个工作过程可以看出系统主要是围绕电机进行控制的。
2.2.1 电机PWM 调速原理直流电机的转速特性为:U IR n K −=Φ(2.1) 式中:U 为电枢电压,I 为电枢电流,R 为电枢回路总电阻,K 为电机结构参数,Φ为电机每极磁通量。
由式(2.1)可知,电机转速控制有三种方法:1. 改变电枢电压调速。
磁通和电枢回路总电阻不变,改变电动机的电枢电压U ,可以实现额定转速以下大范围平滑调速,机械特性硬,调压调速是目前直流调速系统采用的主要调速方案。
2. 弱磁调速。
保持电枢电压和回路总电阻不变,改变励磁磁通时,可以达到调速的目的,但由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制,调速范围小,一般不能超过2倍,否则特性变得很差。
另外,由于励磁线圈电感较大,动态响应差,所以这种方法实际中应用较少。
3. 改变串接于电枢回路中的附加电阻。
对于普通驱动系统的电动机,可在电枢回路串接电阻来实现调速,该方法理想空载转速不变,特性曲线斜率增加,以至于电枢电阻越大,特性越软,而且调速过程中能量损耗特别大。
所以这种方法实际应用中也是较少采用的。
通过以上分析比较,调压调速是最合适的。
为了获得可调的直流电压,利用功率开关元件的可控性和脉宽调制技术,将恒定直流电压,转换成幅值不变、频率不变,脉冲宽度可调的高频矩形波,给直流电机的电枢回路供电,构成PWM 调速系统,通过改变脉冲宽度的方法来改变电枢回路的平均电压,达到电机调速的目的[14~16]。
PWM 调速原理如图2.3所示。
图2.3 PWM 调速原理开关管V1加PWM 调制信号后,当t 在区间(0,t1)时,V1饱和导通,此时由于电源电压Us 大于电机的反电势E ,电流按指数规律上升,电机将电能转化为机械能,随着电流的增加,电枢电感储能()增加。