[发明专利]机车通用牵引控制装置及其控制方法

说明书

本发明涉及机车牵引控制装置，具体为机车通用牵引控制装置及其控制方法。解决现有牵引控制装置通用性较差的问题。包括控制类板卡、通讯类板卡、信号输入输出类板卡和电源类板卡；控制类板卡分为主控板板和从控板；通讯类板卡为网络接口板；信号输入输出类板卡分为模拟量输入输出板、模拟量转数字量处理板、数字量输入板、数字量输出板和脉冲输入输出板；牵引控制装置的通信分为对内对外两部分：对外：与TCMS之间采用MVB总线进行通信；对内：TCU内部板卡间采用CPCI+CAN总线相结合的方式进行通信；板卡上采用I2C+SPI串行总线进行通信。本发明通过多板卡的架构设计，以及部分板卡的可配置设计，实现通用化。

技术领域

本发明涉及机车牵引控制装置，具体为机车通用牵引控制装置及其控制方法。

背景技术

现代轨道交通技术以客运高速、货运重载为主要标志，牵引控制系统作为列车的动力来源，肩负着整车的重任。而牵引控制装置（简称TCU）作为铁路牵引系统的控制装置，其可靠性和可维修性要求更加高。

不同的列车的主电路拓扑不尽相同，对牵引控制装置的功能要求却基本相似。但现有牵引控制装置通用性较差，故如何使牵引控制装置最大程度地通用化、工程化（通过少量调整即可适用于不同的主电路拓扑），并保证其可靠性、可维修性来满足产品需求迫在眉睫（架构更便于调整，从而最大程度地实现通用化）。

发明内容

本发明解决现有牵引控制装置通用性较差的问题，以及可靠性安全性有待提高的问题，提供一种机车通用牵引控制装置及其控制方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：机车通用牵引控制装置，

（一）牵引控制装置的结构

包括控制类板卡、通讯类板卡、信号输入输出类板卡和电源类板卡；

控制类板卡分为主控板即MCPU板和从控板即DSP板；

通讯类板卡为网络接口板即NETI板；

信号输入输出类板卡分为模拟量输入输出板即AIO板、模拟量转数字量处理板即ADI板、数字量输入板即DI板、数字量输出板即DO板和脉冲输入输出板即PIO板；

电源类板卡分为控制装置内部供电板即PWR1板和控制装置对外供电板，控制装置对外供电板又分为对外部传感器供电板即PWR2板和对外部功率模块供电板即PWR3板和PWR4板；

（二）牵引控制装置的通信

牵引控制装置的通信分为对内对外两部分：

对外：与TCMS（机车控制和管理系统Train Control and Management System）之间采用MVB总线进行通信；

对内：TCU内部板卡间采用CPCI+CAN总线相结合的方式进行通信；板卡上采用I2C+SPI串行总线进行通信；

CPCI总线用于MCPU板、NETI板、DSP板间数据的高速通信，提高通信安全性；

CAN总线用于采集DI板、DO板、AIO板的信号和通道状态传送给NETI板，提高通信安全性；

I2C总线用于MCPU板、DSP板、NETI板和信号输入输出类板卡间数据交互；

SPI总线仅用于DSP板和ADI板间的数据快速交互，提高响应能力；

（三）牵引控制装置各个板卡的功能分配

主控板即MCPU板相当于控制装置的“大脑”，用于牵引控制装置的整体逻辑运算、任务调度、信息交互、数据存储，协调各个功能执行的顺序，输出控制信号；

从控板即DSP板相当于控制装置的“肢体”，分别用来执行四象限变流控制、牵引逆变控制、中间直流母线过压抑制控制；