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基于FIP网络的重载列车牵引制动网络通信模块的研究

常城  
【摘要】:HXD2B型机车采用法国ALSTOM公司的制造技术,是目前大秦线2万吨重载组合列车的主力车型。HXD2B型机车控制系统的核心是基于WorldFIP现场总线的微机网络控制系统,该控制系统下的牵引控制单元(Traction Control Unit, TCU)和制动控制单元(Brake Control Unit, BCU)是控制机车牵引和制动的重要装置。尽管我国对机车的车体及各电气设备所掌握的技术相对比较成熟,但对于TCU、BCU还没有掌握其核心技术,因此,研制具有自主知识产权的TCU、BCU技术是全面实现HXD2B型机车国产化进程中的关键。 论文以HXD2B型机车TCU、BCU的通信机制及控制逻辑为研究对象,首先对WorldFIP现场总线的通信协议层、数据帧结构及传输机制进行分析,并进一步研究了WorldFIP现场总线在HXD2B型机车上的应用,为TCU、BCU网络控制变量的设计做理论储备;随后对机车牵引电传动系统中受电弓、主断路器及牵引变流器的工作原理做了重点分析,该部分的工作主要是为了研究TCU的控制逻辑;最后对机车在制动和缓解工况下的制动控制器、BCU闭环控制及司机制动阀的控制原理做了重点分析,该部分的工作主要是为了研究BCU的控制逻辑。 基于以上对TCU、BCU通信机制及控制逻辑的研究,本论文完成了TCU、BCU模拟软件的开发,并在实验室搭建的司机显示单元(Driver Display Unit, DDU)半实物开发平台上模拟了机车的牵引、制动工况,进而验证了TCU、BCU模拟软件在通信及控制上的正确性,为TCU、BCU进一步的技术开发打下了一定的基础。同时,该模拟软件也可作为国产化DDU的测试工具,为DDU技术的地面研究提供了一个开发实验环境。


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