CRH380B高速動車組網(wǎng)絡(luò)控制試驗(yàn)臺操縱臺設(shè)計(jì)

李庚 張麗麗 孫景輝 王遠(yuǎn)霏

摘要：文章針對CRH380B高速動車組網(wǎng)絡(luò)控制試驗(yàn)臺，設(shè)計(jì)一個具有人機(jī)界面、列車控制手柄、司機(jī)控制按鈕等設(shè)備的司機(jī)操縱臺。該操縱臺主要分為左右兩部分，并以中心線對稱，每個部分都能夠看作完整的司機(jī)臺，能夠?qū)崿F(xiàn)對列車的控制功能。通過對操縱臺的設(shè)計(jì)，節(jié)省了試驗(yàn)臺的空間、降低了成本，同時方便了試驗(yàn)人員對網(wǎng)絡(luò)控制試驗(yàn)臺的操縱。

關(guān)鍵詞：CRH380B；高速動車組；網(wǎng)絡(luò)控制；司機(jī)操縱臺；人機(jī)界面；控制手柄 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U270 文章編號：1009-2374（2016）05-0094-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.048

CRH380B高速動車組是目前我國最為先進(jìn)的動車組，其網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是國內(nèi)的重點(diǎn)研究對象。建立CRH380B動車組網(wǎng)絡(luò)控制試驗(yàn)臺能夠深入分析列車網(wǎng)絡(luò)控制原理，模擬實(shí)際列車故障，驗(yàn)證列車控制系統(tǒng)軟件。CRH380B高速動車組網(wǎng)絡(luò)控制試驗(yàn)臺司機(jī)操縱臺主要對實(shí)際車型的司機(jī)控制部分進(jìn)行仿真，操縱臺包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備HMI和相關(guān)硬件設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對列車的仿真控制。

1 CRH380B動車組網(wǎng)絡(luò)控制試驗(yàn)臺

CRH380B網(wǎng)絡(luò)控制試驗(yàn)臺架構(gòu)主要包括兩部分：一部分是試驗(yàn)臺機(jī)柜；另一部分是司機(jī)操縱臺。

1.1 試驗(yàn)臺機(jī)柜

根據(jù)CRH380B型動車組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)，整個試驗(yàn)臺分為兩個牽引控制單元，所有設(shè)備均整合安裝在仿真控制柜中。仿真控制柜硬件設(shè)計(jì)主要包含機(jī)械和電氣兩個部分。機(jī)械部分包括柜體、安裝立柱、前后門、柜頂風(fēng)扇、側(cè)板、固定托盤、承重腳輪、固定腳釘?shù)?。柜體采用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板，框架采用優(yōu)質(zhì)專用三通焊接而成，整體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，仿真控制柜通過四塊固定托盤，將內(nèi)部空間分為五部分，根據(jù)需要，分別安裝不同的設(shè)備。

電氣部分安裝有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括一臺CCU、一臺HMI，為了使這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠正常工作，需要為其搭建相應(yīng)的外部環(huán)境。在仿真控制柜的接線設(shè)計(jì)中，通過采集卡為CCU提供外部信號；通過MVB網(wǎng)卡將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和軟件仿真模型聯(lián)系起來。試驗(yàn)臺通過安裝在仿真控制柜中的一臺DC110V直流穩(wěn)壓電源為仿真控制柜中的110V設(shè)備及回路供電。

1.2 司機(jī)操縱臺

司機(jī)操縱臺是操作人員對試驗(yàn)臺進(jìn)行操作的交互設(shè)備，具有試驗(yàn)臺狀態(tài)顯示、模擬司機(jī)臺實(shí)際操作、操作人機(jī)交互界面HMI、駕駛列車運(yùn)行、模擬控制類故障和測試驗(yàn)證等功能。其主要部件包括人機(jī)交互界面HMI、牽引手柄、制動手柄、司機(jī)臺各類操作按鈕和扳鍵開關(guān)等。各部件通過硬線信號將手柄、按鈕和開關(guān)等信息連接至采集板卡，采集板卡將數(shù)據(jù)傳送給仿真測試一體機(jī)。

2 司機(jī)操縱臺設(shè)計(jì)

2.1 操縱臺外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.儀表臺；2.臺面；3.構(gòu)架；4.旋轉(zhuǎn)門；5.萬向腳輪

操縱臺整體高度為1073mm，臺面高度為740mm，外形結(jié)構(gòu)（如圖2所示）主要由五部分組成，分別是儀表臺、臺面、構(gòu)架、旋轉(zhuǎn)門和萬向腳輪。

為了操縱臺的美觀和輕便，儀表臺和臺面的材料選為玻璃鋼，而內(nèi)部構(gòu)架和旋轉(zhuǎn)門則選用鋼結(jié)構(gòu)制作，以便保證司機(jī)操縱臺的整體強(qiáng)度。儀表臺上面布置四個HMI顯示屏和一些控制按鈕，其余按鈕、開關(guān)、牽引手柄和制動手柄則布置在臺面上。操縱臺臺面長為2200mm、寬為850mm，設(shè)計(jì)臺面尺寸充分考慮了實(shí)驗(yàn)臺的放置環(huán)境和控制設(shè)備的擺放位置。旋轉(zhuǎn)門可以用鑰匙打開，打開后操縱人員可以對操縱臺內(nèi)部的端子排進(jìn)行操作，為操縱臺前期調(diào)試和后期維修提供保證。萬向腳輪起到支撐司機(jī)臺作用，并使司機(jī)臺能夠方便地移動。

2.2 操縱臺設(shè)備布置

針對380B高速動車組網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)臺的要求，司機(jī)操縱臺和實(shí)際列車司機(jī)臺相比簡化了部分控制功能，例如照明、風(fēng)笛、恒速等。由于操縱臺功能簡化，臺面的設(shè)備相應(yīng)減少，為了節(jié)省成本，方便試驗(yàn)人員操作，把列車兩端的司機(jī)臺組合成一體。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的操縱臺分左右兩個部分，每個部分可以實(shí)現(xiàn)一個司機(jī)操縱臺的基本功能，在一個操縱臺上就能實(shí)現(xiàn)列車的換端操作。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺的功能要求，操縱臺需要布置如下設(shè)備，如表1所示：

在符合UIC 651-2002標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，考慮到試驗(yàn)人員操作的便利性和控制設(shè)備的重要性，對操縱臺的設(shè)備布置設(shè)計(jì)如圖3所示：

1.制動手柄；2.牽引手柄；3.緊急制動按鈕；4.扳鍵開關(guān)；5.組合按鈕；6.HMI

3 操縱臺重要設(shè)備設(shè)計(jì)

制動手柄和牽引手柄是操縱臺最重要同時也是最復(fù)雜的設(shè)備。為了滿足實(shí)驗(yàn)臺的控制要求，本文對兩個控制手柄的功能進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。

3.1 制動手柄設(shè)計(jì)

制動手柄設(shè)12級檔位，分別是過沖檔位OC，零位REL，常用制動1A、1B、2、3、4、5、6、7，緊急制動EB，緊急制動UB。

制動手柄初始位為ERL位。制動手柄過沖位為自動恢復(fù)位，當(dāng)手柄打到過沖位時檔位不能保持，自動回到REL位。制動手柄檔位3至檔位10為常用制動位，手柄由10檔常用制動7級到11檔緊急制動EB位時需要有一個明顯的阻尼，避免司機(jī)誤操作。手柄由11檔緊急制動EB位到12檔緊急制動UB位時需要有一個明顯的阻尼，避免司機(jī)誤

操作。

3.2 牽引手柄設(shè)計(jì)

牽引手柄設(shè)8級檔位，分別是零位，緩解位EN，牽引等級P0、P1、P2、P3、P4和最大牽引位PMAX，每檔均能定位，初始位為零位。

3.3 手柄電源設(shè)計(jì)

制動手柄和牽引手柄的控制信號通過電信號傳送給列車控制系統(tǒng)，考慮到信號的穩(wěn)定性和安全性，將手柄額定工作電壓設(shè)計(jì)為24V直流，電壓的波動范圍為16.8～30V。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的操縱臺滿足CRH380B高速動車組網(wǎng)絡(luò)控制試驗(yàn)臺要求，并能夠?qū)崿F(xiàn)兩個普通司機(jī)操縱臺的基本控制功能，既節(jié)約了實(shí)驗(yàn)臺成本，又方便了實(shí)驗(yàn)人員的

操縱。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）