高速列车牵引网络控制系统

高速列车牵引网络控制系统

列车牵引网络控制系统是列车网络控制系统的子集，通过列车网络完成列车牵引和传动的分布式实时控制，其工作过程为：列车控制单元通过列车网络获得各车辆单元设备的状态数据，根据这些数据，按预先设想的策略向各车辆控制单元发出转矩指令值等控制命令，经车辆控制单元处理后，由传动控制单元控制驱动装置来实现列车牵引与动力制动等功能。

（1）列车牵引网络控制系统的基本构成。采用交流传动的高速列车，列车牵引由分散在多个车辆单元的牵引控制单元和驱动单元构成。列车牵引网络控制系统分为列车级、车辆级和传动级。列车级完成列车的综合信息管理和控制决策，给出与整个列车有关的给定目标和控制策略。。由主司机室采集到的司机控制指令、ATP运行控制指令和重联信号，经过列车级处理后，用于完成列车运行速度、加速度、牵引/制动力等运行目标的优化，产生列车牵引控制指令，并经列车总线传送到车辆级控制单元，实现列车的统一指挥。

（2）列车牵引网络控制系统的功能。

①控制功能。

动力车重联控制。对高速列车的动力设备（包括其他设备）进行远程自动控制及故障监测，信息通道为列车总线、车辆总线及贯穿全列车的少许硬连线。动力车重联控制主要包括以下内容：

a.高速列车操作权的选取，即列车总线主节点的产生及中央控制单元的确立。

b.牵引运行时，判断全列车的状态是否解锁牵引逻辑。

c.判断全列车的动力系统状态，进行全列车牵引力的计算与分配。

d.传送操作车控制指令及反馈各车的状态信息，如控制主断路器、受电弓等远端设备。

牵引特性和制动特性控制。

驱动控制。

定速控制。

辅助系统控制。

过分相控制。

列车控制与监测。

空电联合制动（联合空气制动与电制动）。

②故障检测与故障处理功能。控制系统基于各传感器信号，利用各种判定条件，通过相关分析确定故障点和故障等级；然后采取故障报警、故障隔离、处理建议、自动恢复、故障导向安全和故障记录等措施，保证列车安全。故障检测与故障处理主要分为信息采集、信息处理、综合判断、故障安全恢复及导向、故障存储5个方面。

故障分为3类：设备故障、信号传输故障、瞬时故障。不同类型的故障，故障导向安全的策略不尽相同。设备故障按严重程度划分等级：一级故障定义为严重影响列车运行功能，多数情况下需要司机立即采取措施或控制系统导向安全后才能维持列车运行的故障；二级故障不会严重地影响列车运行，但是仍要在执行下一个操作之前对其进行清除或隔离；三级故障不会影响列车运行，可以等到下一个操作执行完后再清除。

对于设备故障，如能恢复，则进行恢复处理；如不能恢复，则对其进行隔离，但要减少相应的控制功能。对于信号传输故障，大多数进行冗余处理。对于瞬时故障，一般都是在保证设备安全的前提下自动进行再恢复处理的。在控制系统上电后，首先要对系统进行自诊断，包括控制功能检测、辅助功能检测和通信检测等。自诊断通过后才能解除列车牵引功能联锁。

③信息显示与显示画面设定功能。信息显示单元是列车网络控制系统的人机交互设备，通过信息显示单元完成命令的发送（通过显示器）和参数的设置。信息显示单元的显示内容主要包括车载设备的状况信息、故障信息、查询信息、维护信息和记录信息等。信息显示单元在司机室内应冗余设置，在司机室外的列车其他位置上也应考虑设置一套以上的信息显示单元，方便维护人员使用。

显示画面应采用分级模式，应具有运行、试验和检修等多种模式。试验模式和检修模式的进入应通过身份识别并记录。各种显示模式可分为多个页面，各页面转换应直观、方便和快捷。试验模式的显示风格应与运行模式基本一致，但在

任意一个页面上，均应在显示屏的适当位置用醒目的颜色或字体进行标识。试验模式下的安全联锁由试验者负责。在运行模式的主页面上应以适当方式直观显示列车的主要参数和状态；运行模式的其他页面均应在预定的显示屏的相同位置显示列车的主要运行参数。在正常运行情况下，显示页面都为运行模式的主页面，当系统发生故障时，自动切换到相应的故障显示页面，并有报警提示；当显示内容超过一个页面时，可设置翻页功能；显示内容采用中文。

在库用状态下，操作人员通过信息显示单元向控制系统发送辅助系统的启停命令、辅助系统的变频控制等级命令、辅助电机的启停命令和压缩机启停命令。控制系统收到指令后完成控制，通过信息显示单元充分发挥网络控制的优势，方便辅助系统的测试。通过信息显示单元能够设定编组号、车轮直径和列车号等。

④数据存储功能。存储的内容包括操作记录、关键点的状态数据和故障信息等。故障信息包括故障等级、故障发生的起始时间（如果故障消除，还包括故障的结束时间）、故障类型和故障的简单描述等。