專利名稱：磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)(也稱為CMSC)，特別是同時(shí)具備能夠?qū)崿F(xiàn)駕駛、保護(hù)和監(jiān)視三大功能的磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及磁懸浮列車運(yùn)行控制方法。
背景技術(shù)：
磁懸浮列車已研制成功多年，但是還缺少一套完整的運(yùn)行控制系統(tǒng)，使其使用化。本發(fā)明就是為解決這一問題而提出的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，同時(shí)具備駕駛、保護(hù)和監(jiān)視三大功能。
本發(fā)明的另一目的是提供一種磁懸浮列車運(yùn)行控制方法，同時(shí)具備駕駛、保護(hù)和監(jiān)視三大功能。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，同時(shí)具備駕駛、保護(hù)和監(jiān)視三大功能，包括安置于包括首車和尾車的各節(jié)車上的可編程邏輯控制器PLC；及總線，用于連接所述各節(jié)車上的可編程邏輯控制器PLC形成全列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；其中，將首車和尾車上安置的所述可編程邏輯控制器PLC設(shè)為主控制器(以下稱為主控PLC)，所述主控制器通過所述網(wǎng)絡(luò)對全列車各部分進(jìn)行控制，所述主控制器互為熱備份，同一時(shí)刻只有一個作為列車中央決策機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的另一目的是提供一種磁懸浮列車運(yùn)行控制方法，同時(shí)具備駕駛、保護(hù)和監(jiān)視三大功能，包括步驟一種磁懸浮列車運(yùn)行控制方法，同時(shí)具備駕駛、保護(hù)和監(jiān)視三大功能，包括步驟在首車和尾車上設(shè)置主控可編程邏輯控制器PLC，所述主控可編程邏輯控制器PLC互為備份，同一時(shí)刻只有一個作為列車中央決策機(jī)構(gòu)；在各節(jié)車上設(shè)置可編程邏輯控制器PLC(以下稱為車輛PLC)，連接并控制/檢測該節(jié)車上的各設(shè)備；及用總線連接所述主控PLC和所述各節(jié)車上的車輛PLC形成全列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過該網(wǎng)絡(luò)對全列車各部分進(jìn)行控制；采用FDL協(xié)議在所述主控PLC與所述各節(jié)車上的車輛PLC之間進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)列車自適應(yīng)編組、自動保護(hù)、自動駕駛、主控制器的安全冗余控制以及列車運(yùn)行信息的傳遞；采用MPI協(xié)議在所述主控PLC與所述各節(jié)車上的車輛PLC之間以及磁懸浮列車檢測系統(tǒng)PLC(以下稱為檢測PLC)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動監(jiān)視功能，在線進(jìn)行速度計(jì)算，對列車進(jìn)行限速保護(hù)；采用DP協(xié)議在所述主控PLC與所述各節(jié)車上的車輛PLC之間進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)列車系統(tǒng)自動進(jìn)站保護(hù)。
CMSC系統(tǒng)包括可編程邏輯控制器PLC及其現(xiàn)場總線部件，使用三種現(xiàn)場總線通信協(xié)議MPI、DP和FDL進(jìn)行列車運(yùn)行數(shù)據(jù)通信。在軟件部分實(shí)現(xiàn)了駕駛操作、運(yùn)行控制、網(wǎng)絡(luò)通信、自動監(jiān)視、故障處理、自動保護(hù)等功能。CMSC的硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)具有如下創(chuàng)造性的特點(diǎn)1、系統(tǒng)冗余；2、故障安全；3、自診斷；4、編組自適應(yīng)；5、安全邏輯聯(lián)鎖；6、在調(diào)試、運(yùn)行、運(yùn)營和維護(hù)四個階段均具有安全的功能。這種CMSC設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、功能安全，是針對中、低速磁懸浮交通體系設(shè)計(jì)的磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，對其它磁懸浮交通體系亦具有重要參考意義。


圖1是磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接入方式圖。
圖3是磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)正常運(yùn)行模式下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
圖4是磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的保護(hù)模式下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
圖5是主控流程圖。
圖6是車輛總體流程圖。
圖7是權(quán)限檢查流程圖。
圖8是自適應(yīng)編組檢測流程圖。
圖9是信息發(fā)送流程圖。
圖10是運(yùn)行控制總體流程圖。
圖11是速度計(jì)算整體流程圖。
圖12是進(jìn)站保護(hù)流程圖。
圖13是主控故障切換流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是在各節(jié)車上，設(shè)置可編程邏輯控制器PLC，由總線連接成網(wǎng)絡(luò)而成。可編程邏輯控制器PLC是在市場上可以買到的，如數(shù)字輸入模塊312-1CH80-0AA0。
根據(jù)系統(tǒng)功能的不同，采用三條總線將所有磁懸浮列車運(yùn)行控制設(shè)備連接起來，每一條總線上采用不同的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)不同的系統(tǒng)功能。圖1是具有駕駛功能的FDL協(xié)議總線、具有監(jiān)視功能的MPI協(xié)議總線和具有保護(hù)功能的DP協(xié)議總線的連接示意圖。
將首車1和尾車2上設(shè)為主控PLC3，主控PLC3受其自身軟件系統(tǒng)控制互為備份，同一時(shí)刻只有一個作為列車中央決策機(jī)構(gòu)。主控PLC3主要連接的列車設(shè)備(圖1中未示出)有司控器、液壓剎車操縱設(shè)備、輔助操縱設(shè)備、緊急操縱設(shè)備、監(jiān)視設(shè)備、地面數(shù)據(jù)通訊設(shè)備、地面話音通訊設(shè)備等。主控PLC3和車輛PLC4兩者相應(yīng)的軟件系統(tǒng)是不相同的。
在各節(jié)車上設(shè)置的車輛PLC4，連接該節(jié)車上的各設(shè)備(圖1中未示出)，主要有懸浮控制器、牽引逆變器、液壓剎車器、車門空調(diào)電源、速度位置進(jìn)展?fàn)顟B(tài)故障測量裝置等。
采用FDL協(xié)議在所述主控PLC與所述各節(jié)車上的車輛PLC之間進(jìn)行列車運(yùn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)列車自適應(yīng)編組、自動保護(hù)、自動駕駛、主控制器的安全冗余控制以及列車運(yùn)行信息的傳遞；采用多點(diǎn)通信(MPI)協(xié)議在所述主控PLC3與車輛PLC4以及檢測PLC5之間進(jìn)行列車運(yùn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動監(jiān)視功能，在線進(jìn)行速度計(jì)算，對列車進(jìn)行限速保護(hù)。檢測PLC是磁懸浮列車檢測系統(tǒng)提供的、與磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)具有相同網(wǎng)絡(luò)接口和通信標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)。檢測PLC負(fù)責(zé)向主控PLC和車輛PLC提供列車運(yùn)行時(shí)的位置、速度以及故障種類、級別等信息。
采用分布式主從(DP)協(xié)議在所述主控PLC與所述各節(jié)車上的車輛PLC之間進(jìn)行列車運(yùn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)列車系統(tǒng)自動進(jìn)站保護(hù)。
圖2是本發(fā)明磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)具體設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入方式圖。
在圖2中，位于首車和尾車上設(shè)置主控可編程邏輯控制器PLC，在運(yùn)行控制系統(tǒng)中，列ATO總線節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)即設(shè)備及其附屬模塊的總稱)、列ATP總線節(jié)點(diǎn)、列ATS總線節(jié)點(diǎn)都是由主控PLC的CPU模塊構(gòu)成的，在圖2中按照功能的不同將這三個節(jié)點(diǎn)分開表示。類似地，輛ATO總線節(jié)點(diǎn)、輛ATP總線節(jié)點(diǎn)、輛ATS總線節(jié)點(diǎn)都是由車輛PLC的CPU模塊構(gòu)成的，在圖2中也按照功能的不同將這三個節(jié)點(diǎn)分開表示。圖2中涉及的總線有列車自動駕駛總線1、列車自動保護(hù)總線2、列車自動監(jiān)視總線3、列車調(diào)試總線4、列車緊急制動總線5、列車ATO、ATP、ATS節(jié)點(diǎn)與磁懸浮列車檢測系統(tǒng)可編程邏輯控制器PLC的連接總線6、7(分別表示首車、尾車連接總線)。
在圖2中，位于首車和尾車上的列車自動駕駛ATO總線節(jié)點(diǎn)、列車自動保護(hù)ATP總線節(jié)點(diǎn)、列車自動監(jiān)視ATS總線節(jié)點(diǎn)受其自身軟件系統(tǒng)控制互為備份，同一時(shí)刻只有一個作為列車中央決策機(jī)構(gòu)?？傮w而言，主控PLC主要連接的列車設(shè)備有司控器、液壓剎車操縱設(shè)備、輔助操縱設(shè)備、監(jiān)視設(shè)備、地面數(shù)據(jù)通訊設(shè)備、地面話音通訊設(shè)備等，這些設(shè)備分別通過車輛ATO總線節(jié)點(diǎn)、車輛ATP總線節(jié)點(diǎn)、車輛ATS總線節(jié)點(diǎn)、駕駛ATS總線節(jié)點(diǎn)、駕駛ATO總線節(jié)點(diǎn)、駕駛調(diào)試節(jié)點(diǎn)與各對應(yīng)總線相連。
由于磁懸浮列車系統(tǒng)的每一節(jié)車廂都是動車，所以必須對每一節(jié)車廂進(jìn)行動車調(diào)試。為了調(diào)試方便，磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套轉(zhuǎn)換器，在動車調(diào)試階段既可以通過列車自動駕駛ATO總線節(jié)點(diǎn)、列車自動保護(hù)ATP總線節(jié)點(diǎn)、列車自動監(jiān)視ATS總線節(jié)點(diǎn)等對動車進(jìn)行調(diào)試，也可以直接通過調(diào)試總線，利用轉(zhuǎn)換器進(jìn)行動車調(diào)試。緊急制動總線則是根據(jù)列車緊急制動設(shè)備的要求設(shè)計(jì)的硬連線?？偩€6、7負(fù)責(zé)接受由檢測PLC傳送來的速度和位置信息，利用這些信息進(jìn)行列車運(yùn)行速度的保護(hù)。
在各節(jié)車上設(shè)置的車輛PLC需要連接該節(jié)車上的各設(shè)備，主要包括懸浮控制器、牽引逆變器、液壓剎車器、車門空調(diào)電源、速度位置進(jìn)展?fàn)顟B(tài)故障測量裝置等。這些設(shè)備分別通過車輛ATO總線節(jié)點(diǎn)、車輛ATP總線節(jié)點(diǎn)、車輛ATS總線節(jié)點(diǎn)、車輛調(diào)試節(jié)點(diǎn)、車輛緊急節(jié)點(diǎn)與各對應(yīng)總線相連。
由列車自動操作系統(tǒng)ATO總線1、列車自動保護(hù)系統(tǒng)ATP總線2、列車自動監(jiān)視系統(tǒng)ATS總線3所連接的各主控PLC與各節(jié)車上的車輛PLC及檢測PLC等，構(gòu)成了本發(fā)明CMSC系統(tǒng)的三套現(xiàn)全列車網(wǎng)絡(luò)。分別采用三種通信協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)控制監(jiān)測，從而形成了本發(fā)明CMSC系統(tǒng)。它們分別是多點(diǎn)通信(MPI)網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)檢測系統(tǒng)與運(yùn)行控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，保證監(jiān)視功能的正確實(shí)現(xiàn)。
分布式主從(DP)網(wǎng)絡(luò)主要用來實(shí)現(xiàn)CMSC的保護(hù)功能；FDL網(wǎng)絡(luò)主要用來實(shí)現(xiàn)列車的駕駛功能。
參見圖3，在正常運(yùn)行模式下CMSC系統(tǒng)的所有PLC之間通過FDL協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)列車自適應(yīng)編組、自動保護(hù)、自動駕駛、主控制器的安全冗余控制以及列車運(yùn)行信息的傳遞。CMSC系統(tǒng)的FDL協(xié)議是通過可編程邏輯控制器PLC的CP342-5通訊模塊實(shí)現(xiàn)的。
參見圖3，在正常運(yùn)行模式下CMSC系統(tǒng)的主控PLC之間通過采用多點(diǎn)通信(MPI)協(xié)議在所述主控可編程邏輯控制器PLC與檢測PLC之間進(jìn)行列車運(yùn)行數(shù)據(jù)通信，從而獲得由磁懸浮列車檢測系統(tǒng)的主要部件-檢測PLC提供的采集位置、速度、故障等信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動監(jiān)視功能，在線進(jìn)行速度保護(hù)計(jì)算，對列車進(jìn)行限速保護(hù)。MPI協(xié)議是可編程邏輯控制器的CPU自帶的一種通信協(xié)議，因此無需額外的數(shù)據(jù)通信模塊。
參見圖4，在保護(hù)模式下CMSC系統(tǒng)的可編程邏輯控制器PLC之間通過分布式主從(DP)協(xié)議在所述主控PLC與所述各節(jié)車上的車輛PLC之間進(jìn)行列車運(yùn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)列車系統(tǒng)自動進(jìn)站保護(hù)。CMSC系統(tǒng)的DP協(xié)議是通過集成在可編程邏輯控制器PLC的CPU模塊中的DP通信接口(圖4中的DP即表示DP接口)實(shí)現(xiàn)的。
以上通過圖1對本發(fā)明磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的一個實(shí)施例進(jìn)行了講述，并通過圖2～圖4對本發(fā)明磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的各具體狀況進(jìn)行了說明。本發(fā)明磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)可有許多變換形式，例如，圖2中各節(jié)列車上設(shè)有檢測PLC和列車PLC，根據(jù)需要完全可以將二者合并或由列車PLC兼作檢測PLC。也可根據(jù)具體情況設(shè)置的檢測PLC的數(shù)量小于車輛PLC的數(shù)量，而檢測范圍不減小。
下面講述CMSC的軟件系統(tǒng)流程(一)CMSC由兩種PLC組成主控PLC和車輛PLC，相應(yīng)的軟件系統(tǒng)也有兩套，這里分別稱為主控總體流程和車輛總體流程。
主控PLC共有兩臺，在整個運(yùn)行過程中都保持運(yùn)行狀態(tài)，每一臺對應(yīng)一個司控器。為了保證二者互為備份且不沖突(軟件程序完全相同)，通過軟件設(shè)置一個列車通信網(wǎng)絡(luò)權(quán)限，在同一時(shí)刻僅有一臺主控PLC能夠獲得權(quán)限，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信。權(quán)限主要是通過駕駛臺進(jìn)行設(shè)置，一般情況下處于前進(jìn)方向上的PLC將會獲得權(quán)限。當(dāng)有權(quán)限的主控PLC發(fā)生故障時(shí)可以自動進(jìn)行主控PLC之間的權(quán)限切換，實(shí)現(xiàn)安全冗余控制。列車完全上電后，兩臺主控PLC需要通過判斷司控器的相應(yīng)設(shè)置進(jìn)行權(quán)限判斷，獲得權(quán)限的主控PLC檢測列車編組。在下一次權(quán)限變化之前，有權(quán)限的主控PLC負(fù)責(zé)接收駕駛命令，通過一定的安全邏輯判斷執(zhí)行正確的操作，保證誤操作無效。與此同時(shí)，主控PLC不斷與檢測系統(tǒng)和車輛PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)時(shí)檢測列車的各種設(shè)備狀態(tài)。對于不同的故障情況，視其嚴(yán)重程度劃分一定的故障等級，對不同的故障等級采用不同的處理方式。
主控總體流程如圖5所示，該程序是運(yùn)行在位于首車和尾車的可編程邏輯控制器PLC中的，首尾兩套程序基本一致(僅僅網(wǎng)絡(luò)地址不同)。運(yùn)行控制系統(tǒng)上電后，首先要檢測MPI網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況，也就是要檢查生命信號是否正常，如果正常則標(biāo)志著系統(tǒng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。主可編程邏輯控制器PLC在判斷自身的權(quán)限后，得到權(quán)限的PLC就開始自適應(yīng)編組檢查(上電后僅檢查一次)。檢查完成后才能夠進(jìn)入正式的運(yùn)行階段。根據(jù)司機(jī)的駕駛信號生成的操作命令將通過主可編程邏輯控制器PLC發(fā)送給當(dāng)前編組中的每一個車輛可編程邏輯控制器PLC，而當(dāng)前的列車狀態(tài)信息則傳遞給無權(quán)限的主控PLC。
車輛總體流程如圖6所示，該程序運(yùn)行在每一節(jié)車廂的車輛控制可編程邏輯控制器PLC中，每一節(jié)車廂的程序基本一致(僅僅網(wǎng)絡(luò)地址不同)。車輛可編程邏輯控制器PLC主要負(fù)責(zé)接收并執(zhí)行來自主PLC的控制命令，同時(shí)將各個車輛設(shè)備的狀態(tài)報(bào)告給主控PLC。
(二)ATO網(wǎng)絡(luò)通信ATO網(wǎng)絡(luò)通信部分主要需要解決以下幾個問題1.生命信號檢測生命信號是一個由磁懸浮列車檢測系統(tǒng)PLC產(chǎn)生和控制的信號。如果生命信號保持一定頻率的變化，那么網(wǎng)絡(luò)就處于正常狀態(tài)。
2.首尾互鎖(檢查權(quán)限)主控PLC是否有權(quán)限主要是由司控器的首/尾互鎖信號決定的，程序流程如圖7所示。由于有權(quán)限的主控PLC在列車換向后會自動交出權(quán)限，在自身發(fā)生故障時(shí)也會由于電平的變化導(dǎo)致權(quán)限變化，所以通過權(quán)限檢查可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主控PLC的熱備份功能。
3.自適應(yīng)編組檢測主控PLC采用發(fā)送數(shù)據(jù)的方式檢測某車輛PLC是否存在。程序流程如圖8所示。
4.信息發(fā)送與接收主控PLC收發(fā)的信息內(nèi)容因目的節(jié)點(diǎn)的不同而不同。如果目的節(jié)點(diǎn)是另一臺主控PLC，那么收發(fā)的數(shù)據(jù)將是一些列車狀態(tài)信息，而目前的狀態(tài)信息是無需發(fā)送的；如果目的節(jié)點(diǎn)是車輛PLC，那么發(fā)送的是一些控制命令，例如懸浮控制器復(fù)位命令、車門開關(guān)命令燈，接收的是列車狀態(tài)信息，例如車門狀態(tài)等。表2列出了不同節(jié)點(diǎn)間傳遞信息的類型。
表2目的節(jié)點(diǎn) 發(fā)送信息 接收信息編組表(只發(fā)送一次)無權(quán)主控PLC 權(quán)限互鎖信號取值權(quán)限互鎖信號取值目前設(shè)備狀態(tài)車輛PLC設(shè)備控制命令 設(shè)備狀態(tài)信息事實(shí)上信息接收僅僅是一個調(diào)用通信函數(shù)的過程，所以此處省略了信息接收流程。信息發(fā)送流程如圖9所示。
(三)運(yùn)行控制運(yùn)行控制程序主要是一個輸入/輸出控制過程，其中最關(guān)鍵的地方在于安全邏輯的判斷?？傮w流程見圖10。
由圖10可以看出，運(yùn)行控制程序分為以下幾個模塊電源控制處理模塊；格雷碼轉(zhuǎn)換模塊；緊急按鍵處理模塊；車門控制處理模塊；剎車信號處理模塊；浮落處理模塊。
(四)ATP功能1.速度保護(hù)進(jìn)行速度保護(hù)的關(guān)鍵在于計(jì)算列車每一時(shí)刻的最大限速，即解決速度計(jì)算問題。速度計(jì)算整個流程如圖11所示。
2.進(jìn)站保護(hù)進(jìn)站保護(hù)可以分為三個階段進(jìn)站、到站和超站。不同的階段對應(yīng)不同的處理，采用通信方式可以使列車快速做出反應(yīng)。保護(hù)流程如圖13所示。
4.司機(jī)疲勞警惕5.安全邏輯判斷為了防止出現(xiàn)誤操作，對駕駛臺發(fā)出的駕駛命令，首先要通過以下原則的檢驗(yàn)才可以生效符合電源上電順序；懸浮和牽引互鎖；車門與牽引互鎖；電力制動與牽引互鎖。
(五)故障處理1.主控PLC之間的故障切換；當(dāng)有權(quán)限的PLC發(fā)生故障時(shí)，無權(quán)限的PLC必須能夠自動獲取網(wǎng)絡(luò)權(quán)限，并根據(jù)上一次正確接收到的狀態(tài)信息判斷下一步的操作。流程如圖14所示。
2.PLC之間的通信故障表3列出了所有運(yùn)行期間可能出現(xiàn)的通信錯誤、將要傳遞給檢測PLC的相應(yīng)代碼以及相應(yīng)的處理措施。值得注意的是，只有在網(wǎng)絡(luò)故障重復(fù)次數(shù)無法容忍的情況下才會采取相應(yīng)的處理措施，對于偶然發(fā)生的故障一般都會忽略。
表3 通信故障類型及對策

3.設(shè)備故障設(shè)備故障按照其對列出運(yùn)行影響的嚴(yán)重程度分類三級。
(六)特點(diǎn)CMSC的軟件系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)軟件系統(tǒng)采用雙冗余結(jié)構(gòu)，可以在換向時(shí)進(jìn)行切換，同時(shí)還可以在故障條件下進(jìn)行自主控制權(quán)切換，保證軟件系統(tǒng)的運(yùn)行；具有列車自動保護(hù)功能，充分保證列車運(yùn)營的安全；能夠利用網(wǎng)絡(luò)通信完成列車信息的傳遞，保證各節(jié)車廂統(tǒng)一動作、統(tǒng)一狀態(tài)；能夠?qū)Ω鞣N故障做出快速反應(yīng)、及時(shí)處理，同時(shí)保證各種錯誤邏輯無效；離線計(jì)算速度曲線，保證列車運(yùn)營符合線路和乘客舒適性的要求；能夠?qū)崿F(xiàn)列車編組自適應(yīng)，車體數(shù)目不影響軟件系統(tǒng)程序，即對于任意的列車編組而言，軟件程序一致。
權(quán)利要求
1.一種磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，同時(shí)具備駕駛、保護(hù)和監(jiān)視三大功能，包括安置于包括首車和尾車的各節(jié)車上的可編程邏輯控制器PLC；及總線，用于連接所述各節(jié)車上的可編程邏輯控制器PLC形成全列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；其中，至少將首車和尾車上安置的所述可編程邏輯控制器PLC設(shè)為主控制器，所述主控制器通過所述網(wǎng)絡(luò)對全列車各部分進(jìn)行控制，所述主控制器互為熱備份，同一時(shí)刻只有一個作為列車中央決策機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，其特征在于所述可編程邏輯控制器PLC包括CPU和用于協(xié)議通信的接口電路.
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，其特征在于所述接口電路包括至少三個分別用于FDL協(xié)議接口，MPI協(xié)議接口，和DP協(xié)議接口的；所述總線包括至少三條，分別與所述用于FDL協(xié)議的接口電路、所述用于MPI協(xié)議接口的接口電路、和DP協(xié)議接口的的接口電路連接，形成對應(yīng)的三套網(wǎng)絡(luò)，連通適當(dāng)?shù)牧熊囋O(shè)備，其中FDL協(xié)議網(wǎng)絡(luò)用于列車自適應(yīng)編組、自動保護(hù)、自動駕駛、主控制器的安全冗余控制以及列車運(yùn)行信息的傳遞；MPI協(xié)議網(wǎng)絡(luò)用于列車系統(tǒng)自動監(jiān)視功能，在線進(jìn)行速度計(jì)算，對列車進(jìn)行限速保護(hù)；以及DP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)用于列車實(shí)現(xiàn)列車系統(tǒng)自動進(jìn)站保護(hù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，其特征在于所述接口電路是用于FDL協(xié)議接口，MPI協(xié)議接口和DP協(xié)議接口的，通過三條總線連接，形成FDL協(xié)議網(wǎng)絡(luò)、MPI協(xié)議網(wǎng)絡(luò)、DP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)三套通信網(wǎng)絡(luò)，連通適當(dāng)?shù)牧熊囋O(shè)備，其中FDL協(xié)議網(wǎng)絡(luò)用于列車自適應(yīng)編組、自動保護(hù)、自動駕駛、主控制器的安全冗余控制以及列車運(yùn)行信息的傳遞；MPI協(xié)議網(wǎng)絡(luò)用于列車系統(tǒng)自動監(jiān)視功能，在線進(jìn)行速度計(jì)算，對列車進(jìn)行限速保護(hù)；以及DP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)用于列車實(shí)現(xiàn)列車系統(tǒng)自動進(jìn)站保護(hù)。
5.一種磁懸浮列車運(yùn)行控制方法，同時(shí)具備駕駛、保護(hù)和監(jiān)視三大功能，包括步驟至少在首車和尾車上設(shè)置主控可編程邏輯控制器PLC，所述主控可編程邏輯控制器PLC互為備份，同一時(shí)刻只有一個作為列車中央決策機(jī)構(gòu)；在各節(jié)車上設(shè)置可編程邏輯控制器PLC，連接并控制/檢測該節(jié)車上的各設(shè)備；用總線連接所述主控可編程邏輯控制器PLC和所述各節(jié)車上的可編程邏輯控制器PLC形成全列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過該網(wǎng)絡(luò)對全列車各部分進(jìn)行控制，；采用FDL協(xié)議在所述主控可編程邏輯控制器PLC與所述各節(jié)車上的可編程邏輯控制器PLC之間進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)列車自適應(yīng)編組、自動保護(hù)、自動駕駛、主控制器的安全冗余控制以及列車運(yùn)行信息的傳遞；采用MPI協(xié)議在所述主控可編程邏輯控制器PLC與所述各節(jié)車上的可編程邏輯控制器PLC之間進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動監(jiān)視功能，在線進(jìn)行速度計(jì)算，對列車進(jìn)行限速保護(hù)；以及采用DP協(xié)議在所述主控可編程邏輯控制器PLC與所述各節(jié)車上的可編程邏輯控制器PLC之間進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)列車系統(tǒng)自動進(jìn)站保護(hù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁懸浮列車運(yùn)行控制方法，其中所述總線至少有三條，將所述主控可編程邏輯控制器PLC和所述各節(jié)車上的可編程邏輯控制器PLC連接形成三套網(wǎng)絡(luò)，分別用作FDL協(xié)議網(wǎng)絡(luò)、MPI協(xié)議網(wǎng)絡(luò)、DP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
磁懸浮列車運(yùn)行控制系統(tǒng)(CMSC)，能夠?qū)崿F(xiàn)駕駛、保護(hù)和監(jiān)視三大系統(tǒng)功能。硬件系統(tǒng)包括可編程邏輯控制器PLC及其現(xiàn)場總線部件，使用三種現(xiàn)場總線通信協(xié)議MPI、DP和FDL進(jìn)行列車運(yùn)行數(shù)據(jù)通信。在軟件部分實(shí)現(xiàn)了駕駛操作、運(yùn)行控制、網(wǎng)絡(luò)通信、自動監(jiān)視、故障處理、自動保護(hù)等功能。CMSC的硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)具有如下創(chuàng)造性的特點(diǎn)1.系統(tǒng)冗余；2.故障安全；3.自診斷；4.編組自適應(yīng)；5.安全邏輯聯(lián)鎖；6.在調(diào)、運(yùn)行、運(yùn)營和維護(hù)四個階段均具有安全的功能。
文檔編號B61B13/08GK1436688SQ0210353
公開日2003年8月20日 申請日期2002年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月5日
發(fā)明者佘龍華, 陳順良, 施曉紅, 王洪波 申請人:北京控股磁懸浮技術(shù)發(fā)展有限公司, 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院