專利名稱：Ccbii制動機的epcu后備轉換裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種CCBII制動機的EP⑶后備轉換裝置。
背景技術：
EPCU (電空控制單元)是CCBII制動機的執(zhí)行部件，它安裝在每節(jié)機車的末端，用于產(chǎn)生精準的列車管和制動缸壓力。EP⑶內(nèi)部由5個智能節(jié)點(ERCP、BPCP、16CP、20CP和13CP)、2個純空氣部件(BCCP、DBTV)和I個電壓轉換模塊(PSJB)組成，通過L0NW0RKS網(wǎng)絡接收EBV (主控/單機模式下)或IPM (從控模式下)的制動指令。EPCU采用模塊化、智能化的設計方法，其5個智能節(jié)點LRU具有一定的自診斷能力。在所有35個EPCU故障代碼中，其中有10個故障可以繼續(xù)在本務維持運行，有13個故障必需切換到后備模式運行，有12個故障(如故障代碼014、017、025等)需切換到補機，達到EPCU總故障的34%。由EPCU故障導致的切換為補機，導致重載組合機車事故大量增加，如何避免EPCU故障導致的機破等事故是機車制動面臨的難題和挑戰(zhàn)，更是當前迫切要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種EPCU后備轉換裝置，可以使EPCU出現(xiàn)導致補機的故障時，機車可以繼續(xù)在本務維持運行。為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明的技術方案是，一種CCBII制動機的EP⑶后備轉換裝置，包括—用于提供5V的穩(wěn)壓電源電源轉換模塊；一用于EBV的MV53、IPM控制的EMV以及BPCP產(chǎn)生的BOD Return三個輸入信號進行故障判斷的信號控制采集模塊；一用于無觸點輸出、每路輸出均帶有反饋及短路保護功能的信號控制輸出模塊；用于32路信號和8路信號轉換的輸入總線擴展和輸出總線擴展；—用于判斷輸入信號，接收機車內(nèi)部網(wǎng)絡信號，同時產(chǎn)生相應的輸出信號的控制模塊；一用于對故障信息進行實時顯示報警，記錄故障的詳細信息，提供記錄信息下載接口的故障指示存儲模塊；一用于機車內(nèi)部通信的通信模塊；所述的控制模塊分別通過輸入總線擴展和輸出總線擴展與信號控制采集模塊和信號控制輸出模塊通信連接，所述的故障指示存儲模塊通過輸出總線擴展與控制模塊通信連接，控制模塊通過通信模塊與機車其他裝置通信連接，所述的電源轉換模塊為整個EPCU后備轉換裝置提供電源。所述的一種CCBII制動機的EP⑶后備轉換裝置，所述的通信模塊包括一 LON網(wǎng)絡通信模塊；
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一 MVB網(wǎng)絡通信模塊；所述的LON網(wǎng)絡通信模塊和MVB網(wǎng)絡通信模塊分別與控制模塊通信連接。所述的一種CCBII制動機的EP⑶后備轉換裝置，所述的LON網(wǎng)絡通信模塊包括二分別用于與EBV和IPM進行通信，以及與EP⑶通信的發(fā)送及接受LON數(shù)據(jù)的FTT-10A LON 收發(fā)器；二用于實現(xiàn)LON網(wǎng)絡通訊的LON模塊；所述的二 LON模塊分別通過二 FTT-10A LON收發(fā)器通信連接機車內(nèi)部LON網(wǎng)絡，控制模塊分別與二 LON模塊通信連接。所述的一種CCBII制動機的EP⑶后備轉換裝置，所述的MVB網(wǎng)絡通信模塊包括一用于實現(xiàn)與MVB網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)交換的雙口 RAM ；二用于實現(xiàn)MVB網(wǎng)絡通訊的MVB通訊芯片；二用于發(fā)送及接受LON數(shù)據(jù)的MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器；所述的二 MVB通訊芯片分別通過二 MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器通信連接機車內(nèi)部MVB網(wǎng)絡，控制模塊通過雙口 RAM分別與二 MVB通訊芯片通信連接。所述的CCBII制動機的EP⑶后備轉換裝置，機車的CXU連接EP⑶后備轉換裝置的控制端，當CCU檢測到機車本務EPCU故障后，CCU控制EPCU后備轉換裝置上電并接替機車本務EP⑶運行。CXU (中央控制單元)為機車原有電氣線路，原本當CXU通過IPM或MVB通信信息檢測到機車本務EPCU發(fā)生故障后，會啟動轉換開關的繼電器動作將本務機車EPCU改為非操作端，本發(fā)明在切換過程同時利用CCU的D0-102電氣控制信號線輸出IlOV電平使后備裝置上電，后備裝置切除原EPCU對制動機的控制作用，接收來自EBV和IPM的控制指令。所述的CCBII制動機的EPCU后備轉換裝置，信號控制采集模塊的具體電路采用帶隔離輸入電路。所述的CCBII制動機的EP⑶后備轉換裝置，信號控制輸出模塊由大功率的MOSFET電路構成，每路輸出均帶有反饋及短路保護功能。本發(fā)明的技術效果在于，該發(fā)明裝置為機車上的重要制動執(zhí)行部件EPCU提供了冗余功能，在EPCU發(fā)生故障時能夠及時切除故障的EPCU并進行控制信號的切換，提高了機車運行的安全性，降低了機車運行事故發(fā)生的概率，通過該發(fā)明裝置的使用可以在EPCU發(fā)生故障時不影響機車的運行，提高了機車的利用效率和鐵路調(diào)度的營運效率。


圖I為本發(fā)明的設計框圖；圖2為本發(fā)明具體總線型實現(xiàn)圖；圖3為本發(fā)明LON網(wǎng)絡通信示意圖；圖4為本發(fā)明轉換裝置開關框圖。
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明進行更全面的描述，在附圖中，相同的標識表示相同或相似的組件或元素。
圖I示出本發(fā)明CCBII制動機的EPCU后備轉換裝置的結構示意圖。包括電源轉換模塊I、信號控制采集模塊2、輸入總線擴展3和輸出總線擴展5、高性能CPU4、故障指示存儲6、信號控制采集模塊7、第一 FTT-10A LON收發(fā)器8和第二 FTT-10A LON收發(fā)器9、第一LON模塊10和第二 LON模塊11、雙口 RAM12、MVBC_1 MVB通訊芯片13、MVBC_2 MVB通訊芯片14、第一 MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器15和第二 MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器16?？刂颇K4通過輸出總線擴展3、輸入總線擴展5分別與信號控制采集模塊2、信號控制輸出模塊7相連。外部ABTB為電源模塊I提供電源信號。故障指示及存儲通過輸出總線擴展5與信號控制輸出模塊7相連?？刂颇K4與第一 LON模塊10和第二 LON模塊11及雙口 RAM12雙向通信。第一 FTT-10A LON收發(fā)器8和第二 FTT-10A LON收發(fā)器9分別與第一 LON模塊10和第二 LON模塊11及外部的LON數(shù)據(jù)進行通信。MVBC-I MVB通訊芯片13與雙口 RAM12及第一 MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器15相連，MVBC-2 MVB通訊芯片14與雙口 RAM12及第二 MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器16相連。第一 MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器15和第二 MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器16與雙MVB熱備數(shù)傳進行通信。各個部件的功能如下電源轉換模塊I :提供5V的穩(wěn)壓電源，實現(xiàn)數(shù)字量的控制。轉換裝置從ABTB取DCllOV作為供電電源。正常工作模式中，轉換裝置不帶電，只有當機車切換為補機時，轉換裝置上電。信號控制采集模塊2 :對EBV的MV53、IPM控制的EMV以及BPCP產(chǎn)生的BOD Return三個輸入信號進行故障判斷。輸入總線擴展3和輸出總線擴展5 :實現(xiàn)信號控制采集模塊2及信號控制輸出模塊7的32路信號與控制模塊4的8路信號的轉換?？刂颇K4 :由高性能的PC104作為控制核心。判斷輸入信號，接收LON網(wǎng)絡和MVB網(wǎng)絡的信號，同時產(chǎn)生相應的輸出信號。故障指示存儲6 :對故障信息進行實時顯示、報警。同時記錄故障的詳細信息，提供記錄信息的下載接口。信號控制輸出模塊7 :由大功率的MOSFET電路構成，實現(xiàn)無觸點輸出，并且每路輸出均帶有反饋及短路保護功能。如果檢測到輸出異常，用故障提示指示燈報警并且記錄故障。對于EMV等重要的信號，通過硬件電路保證不增加故障點。第一 FTT-10A LON收發(fā)器8和第二 FTT-10A LON收發(fā)器9 :發(fā)送及接受LON數(shù)據(jù)。第一 LON模塊10和第二 LON模塊11 :用于實現(xiàn)LON網(wǎng)絡通訊，LON網(wǎng)絡作為制動機相關裝置的互聯(lián)，相當于機車網(wǎng)絡的一個子網(wǎng)絡。LON網(wǎng)絡模塊與EBV、IMP和EP⑶通信。采用兩個LON節(jié)點處理信號。正常工作情況下，兩節(jié)點都不參與工作，頂P、EBV直接與EP⑶進行通信。當轉換開關打到轉換狀態(tài)時，兩節(jié)點同時投入工作。雙口 RAM12 :實現(xiàn)與MVB網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)交換。MVBC-I MVB通訊芯片13、MVBC_2 MVB通訊芯片14 :實現(xiàn)MVB網(wǎng)絡通訊。第一 MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器15和第二 MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器16 =MVB作為機車級總線，用于機車設備互聯(lián)，本實施例中用于與IPM和其他機車設備進行通信，同時還與EPCU通 目。CXU (中央控制單元)為機車原有電氣線路，原本當CXU通過IPM或MVB通信信息檢測到機車本務EPCU發(fā)生故障后，會啟動轉換開關的繼電器動作將本務機車EPCU改為非操作端，本發(fā)明在切換過程同時利用CCU的D0-102電氣控制信號線輸出IlOV電平使后備裝置上電，后備裝置切除原EP⑶對制動機的控制作用，接收來自EBV和IPM的控制指令。機車的裝換開關在正常情況下打在常規(guī)位置上，輸入輸出信號以及LON網(wǎng)絡信號，直接與本節(jié)機車的EPCU連接。當本節(jié)機車EPCU出現(xiàn)故障的時候，兩節(jié)機車的裝換開關打到切換位置，輸入輸出信號和LON網(wǎng)絡信號與本節(jié)機車的EP⑶斷開，接入到轉換裝置，由轉換裝置控制信號的輸出。EP⑶后備轉換裝置采用FPGA編程實現(xiàn)LON網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)收發(fā)，利用FPGA完全實現(xiàn)LON Talk協(xié)議，根據(jù)用戶要求自行配置。硬件采用已有的LON通信采集板的模式。可以完全實現(xiàn)功能。CCBII制動機的EP⑶后備轉換裝置實時的Linux操作系統(tǒng)，采用多線程上位機程序。圖2示出EPCU后備轉換裝置的總線型實現(xiàn)方式，EBV的J200、IPM的J6和ABTB電源信號分別與EP⑶后備轉換裝置的JX-I、JX-2和JX-3接口相連。EP⑶后備轉換裝置的JX-4、JX-5和JX-6接口分別與EPCU中PSJB的J100、J101、J102相連。在本實施例中，A節(jié)為操作端，B節(jié)為非操作端。A節(jié)和B節(jié)的EPCU后備轉換裝置使用可靠的機車通訊網(wǎng)絡MVB相連。當EP⑶正常工作時，EP⑶后備轉換裝置通過轉換開關使EBV的J200與EP⑶中PSJB的JlOO連接，IPM的J6與EPCU的JlOl連接，EPCU電源由ABTB與J102連接。當操作端A節(jié)的EPCU出現(xiàn)故障時，A節(jié)中的EPCU后備轉換裝置開啟轉換開關切除與本節(jié)EPCU的連接，同時通過MVB與非操作端B節(jié)的EPCU后備轉換裝置連接激活B節(jié)的EPCU ;B節(jié)中EPCU所有的數(shù)據(jù)通過后備轉換裝置傳回A節(jié)，實現(xiàn)兩個EPCU間的無縫切換，從而解決了由操作端EPCU故障產(chǎn)生的補機問題。當B節(jié)為操作端、A節(jié)為非操作端時，EPCU后備轉換裝置的運行過程和本例一致。圖3示出EP⑶后備轉換裝置的LON網(wǎng)絡模塊，用于與EBV和IPM進行通信，同時與EP⑶通信。LONl與IPM和EBV進行通信，接收網(wǎng)絡信號，由控制模塊轉成MVB信號，傳給補機；控制模塊同時把接受到的MVB信號轉化的LON信號，通過第二 LON模塊把控制信號發(fā)送給EPCU 5個智能模塊，同時把EPCU 5個智能模塊的信號提交給控制模塊。EPCU后備轉換裝置采用FPGA編程實現(xiàn)LON網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)收發(fā)，利用FPGA完全實現(xiàn)LON Talk協(xié)議，根據(jù)用戶要求自行配置。硬件采用已有的LON通信采集板的模式?？梢酝耆珜崿F(xiàn)功能。圖4示出EP⑶后備轉換裝置裝換開關的轉換機制。轉換開關正常情況下，A/B兩節(jié)車都打在常規(guī)位置上，輸入輸出信號以及LON網(wǎng)絡信號，直接與本節(jié)機車的EPCU連接。當本節(jié)機車EPCU出現(xiàn)故障的時候，需要切換到補機的狀態(tài)下，將兩節(jié)機車的裝換開關打到切換位置，此時輸入輸出信號和LON網(wǎng)絡信號與本節(jié)機車的EPCU斷開，接入到轉換裝置，由轉換裝置控制信號的輸出。
權利要求
1.一種CCBII制動機的EP⑶后備轉換裝置，其特征在于，包括一用于提供5V的穩(wěn)壓電源電源轉換模塊；一用于EBV的MV53、IPM控制的EMV以及BPCP產(chǎn)生的BOD Return三個輸入信號進行故障判斷的信號控制采集模塊；一用于無觸點輸出、每路輸出均帶有反饋及短路保護功能的信號控制輸出模塊；用于32路信號和8路信號轉換的輸入總線擴展和輸出總線擴展；一用于判斷輸入信號，接收機車內(nèi)部網(wǎng)絡信號，同時產(chǎn)生相應的輸出信號的控制模塊；一用于對故障信息進行實時顯示報警，記錄故障的詳細信息，提供記錄信息下載接口的故障指不存儲1旲塊；一用于機車內(nèi)部通信的通信模塊；所述的控制模塊分別通過輸入總線擴展和輸出總線擴展與信號控制采集模塊和信號控制輸出模塊通信連接，所述的故障指示存儲模塊通過輸出總線擴展與控制模塊通信連接，控制模塊通過通信模塊與機車其他裝置通信連接，所述的電源轉換模塊為整個EPCU后備轉換裝置提供電源。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種CCBII制動機的EPCU后備轉換裝置，其特征在于，所述的通信模塊包括一 LON網(wǎng)絡通信模塊；一 MVB網(wǎng)絡通信模塊；所述的LON網(wǎng)絡通信模塊和MVB網(wǎng)絡通信模塊分別與控制模塊通信連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種CCBII制動機的EPCU后備轉換裝置，其特征在于，所述的LON網(wǎng)絡通信模塊包括二分別用于與EBV和IPM進行通信，以及與EP⑶通信的發(fā)送及接受LON數(shù)據(jù)的FTT-10ALON收發(fā)器；二用于實現(xiàn)LON網(wǎng)絡通訊的LON模塊；所述的二 LON模塊分別通過二 FTT-10A LON收發(fā)器通信連接機車內(nèi)部LON網(wǎng)絡，控制模塊分別與二 LON模塊通信連接。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種CCBII制動機的EPCU后備轉換裝置，其特征在于，所述的MVB網(wǎng)絡通信模塊包括一用于實現(xiàn)與MVB網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)交換的雙口 RAM ；二用于實現(xiàn)MVB網(wǎng)絡通訊的MVB通訊芯片；二用于發(fā)送及接受LON數(shù)據(jù)的MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器；所述的二 MVB通訊芯片分別通過二 MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器通信連接機車內(nèi)部MVB網(wǎng)絡，控制模塊通過雙口 RAM分別與二 MVB通訊芯片通信連接。
5.根據(jù)權利要求I所述的CCBII制動機的EPCU后備轉換裝置，其特征在于，機車的CCU連接EP⑶后備轉換裝置的控制端，當CXU檢測到機車本務EP⑶故障后，CXU控制EP⑶后備轉換裝置上電并接替機車本務EPCU運行。
6.根據(jù)權利要求I所述的CCBII制動機的EPCU后備轉換裝置，其特征在于，信號控制采集模塊的具體電路采用帶隔離輸入電路。
7.根據(jù)權利要求I所述的CCBII制動機的EPCU后備轉換裝置，其特征在于，信號控制輸出模塊由大功率的MOSFET電路構成，每路輸出均帶有反饋及短路保護功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種CCBII制動機的EPCU后備轉換裝置。該裝置包括電源轉換模塊、信號控制采集模塊、信號控制輸出模塊、總線擴展、控制模塊、LON網(wǎng)絡模塊、FTT-10A LON收發(fā)器、雙口RAM、MVB通訊芯片、MVB網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收發(fā)器、故障指示存儲模塊。本發(fā)明的CCBII制動機的EPCU后備轉換裝置，提供一種由EPCU部分故障(如故障代碼014、017、025等)導致補機的解決方案，確保本務機車制動命令的正常執(zhí)行，維持機車正常運行。
文檔編號B60T8/17GK102910157SQ20121037094
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權日2012年9月28日
發(fā)明者黃志武, 劉偉榮, 李爍, 張曉勇, 彭軍, 蔣富, 楊迎澤, 高凱 申請人:中南大學