机车重载无线重联同步控制系统

开发研究机车重联同步控制技术研究王向才(吉林铁道职业技术学院铁道机车学院，吉林吉林132200)摘要:对机车重联控制技术发展历程及使用现状进行了总结及说明，分析了我国机车重联控制技术未来发展的新契机。

关键词:机车重联;控制；同步操纵;研究2014年4月，原铁路总公司组织在大秦线上进行3万t 重载列车运行试验并取得圆满成功，创造了重载铁路的又一奇迹。

在重载运输中，因多台机车担当牵引任务，因此需要一套装置，以使各机车间能同步动作，避免纵向冲击。

1机车重联同步控制技术的发展随着电力电子技术发展，铁路装备也实现了更新换代。

机车重联控制技术也发生了巨大的变革，从早期的人工呼唤到有线重联至现在无线网络控制技术,主要经历了3个发展阶段。

1.1人工呼唤方式人工呼唤方式最早应用我国大秦铁路列车上。

操纵时,主控司机通过无线通信设备向从控司机进行语音操纵指令的传递。

这种操纵方式主观因素很大,特别是需要制动时,由于误判断,造成前后机车纵向冲击加剧，甚至造成断钩、脱钩事故。

随着列车运行速度及牵引定数不断提升,人工呼唤操纵方式已无法有效保证铁路运输安全和运输效率。

1.2有线重联方式有线重联又分为控制线重联和微机网络总线重联。

1.2.1控制线重联这种控制方式应用于开行单元式重载列车及长址坡道单台机车牵引力不足的列车上。

多机牵引时，机车间通过机车前端的重联插座及电气控制电缆连接形式进行操纵指令的传递,这种重联方式因为需要经常装、拆重联导线,比较繁琐，一般运用于固定重联的机车及动车组上，例如SS4、SS3B等车型。

1.2.2微机网络总线重联随着计算机和通信技术的发展，新型交流传动机车及动车组普遍配置了基于网络的分布式计算机控制系统，即列车控制和管理系统TCMS(Train control and Mana-gemeng System)o目前歹!1车中典型的网络控制技术有：TCN,W orld Fip.Lon Works.CAN总线。

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“新一代重载组合列车无线同步操控系统研究与应用”是由太原局集团公司 2019年立项研究的科研课题。

经过对国产化H XD1型电力机车（DK-2制动机）加装改造，在完成瓦日线270公里区段万吨组合列车线路试验的基础上，于1〇月 29曰在大秦铁路湖东站至袁树林站间102公里线路上，成功开行了首趟采用新一代 无线同步操控系统的“1+1”2万吨重载组合列车运行试验。

各项性能指标全部达到 课题目标，为推动大秦线重载技术升级和核心技术的自主创新，取得了历史性突破。

(重载铁路技术研究中心李元军报道）。

无线重联控制系统常见故障处理办法库内试车时，出现故障后：1、确保机车工作正常。

2、所有车重启无线重联设备，即将电源柜“无线重联”开关断开后再合上。

3、重新编组，注意核对所有车的编组设置信息。

一、进行编组时常见故障1、编组设置后，IDU上出现“未设”。

（1）IDU故障，导致无法完成编组设置。

现象为IDU上无车型、车号、AB端，处理办法参见“IDU常见故障处理”。

（2）IDU上显示信息与机车信息不相符或编组设置错误，导致无法完成编组设置。

检查IDU 上，本车车型，本车车号，A、B端，编组设置等信息是否与操作端信息一致，若有不一致现象需及时更正。

更正方法：①A、B端（A、B节）设置为按7号键更改，更改后需重启；②本车车型、本车车号在OCE内PPC板中更改。

（3）592QS开关上的线路故障，导致无法完成编组设置。

检查592QS，将操作端592QS置于“重联位”，非操作端592QS置于“单机位”，操作正常的情况下，仍无法显示“未设”，对照下表检查OCE内插件指示灯状态，* 操作端592QS置于“重联位”，非操作端592QS置于“单机位”的情况下的状态。

* 插件指示灯点亮，线路上的电压为110V。

（3）电钥匙位置错误，导致无法完成编组设置。

需确认主车操作端给上电钥匙，从车取出电钥匙，主车和从车非操作端取出电钥匙。

（4）监控显示屏内数据有误，导致无法完成编组设置。

#（5）MVB通讯不良。

如OCE机箱上MVB插头松动，能显示车型车号，但是编组设置后显示未设。

案例：在重联开关打到重联位，IDU进入重联界面，但是操作端OCE面板上2A 灯不亮。

#（6）OCE检测不到BCU生命信号，即OCE面板上3A灯不亮。

2、主从车无法建立连接。

主车按编组键后，主车车型车号显示一下后消失。

（1）确认主从车车辆编组参数。

（2）检查OCE内第一块UART板（）上的跨接套。

（3）检查电台收发状态：做主车时，设置完成后，按“编组”键时，400k和800M将发射两次信号（第2号灯和第4号灯连续亮红灯），仅做测试时从车信息可随意填写，这样有利于观察。

万吨机车无线重联系统的应用技术随着朔黄铁路运量逐年大幅度上涨，线路运输能力基本饱和，为了进一步提高运输能力，结合朔黄铁路实际情况，借鉴大秦铁路的重载运输经验，决定开行万吨列车。

机车无线重联系统技术是开行万吨组合列车的关键技术。

为了确保从普通列车向万吨列车的平稳过渡，必须正确对无线重联系统进行掌握、运用。

标签：机车无线重联系统；技术；万吨列车；同步控制1 概述随着我国经济的持续快速发展，对煤炭需求量不断上升，朔黄铁路作为晋煤东运的重要铁路，运输任务逐年攀升，而运输能力基本达到饱和，这无疑给煤炭资源的开发、利用和地区经济的发展带来不利影响。

为了提高运输能力，开行万吨组合列车是发展的方向，而开行万吨组合列车首先需要解决机车远程分布动力牵引控制问题。

机车无线重联同步控制技术是实现重载组合列车机车远程分布动力牵引运行的关键技术，它可以改善列车操作，增加牵引能力，减少列车内相互作用力，实时对列车状态监测与诊断，并为列车诊断和事件记录提供数据下载功能。

2 机车无线重联系统的组成该系统由数据传输单元DTE、操纵控制单元OCE、信息显示及人机接口单元IDU、制动系统及BCU单元、机车牵引与制动相关的其他系统。

2.1 数据传输单元数据传输單元DTE在列车重联控制方面以无线电台工作模式为主，GSM-R 模式为辅，两种工作模式相对独立，系统结构采用独立单元装置，并采用统一的天线系统来发送和接受无线数据。

2.2 操纵控制单元OCE操纵控制单元OCE采用双机热备冗余模式，系统内部通过背板进行数据交换，通过独立散热及屏蔽外壳构成独立单元装置。

2.3 信息显示及接口单元IDU信息显示及人机接口单元IDU采用目前机车通用显示装置，具备MVB（中继器）通信接口，增加了机车无线重联编制设置和状态显示界面，具有更好的可靠性。

2.4 制动系统及BCU单元系统改造后的DK-1型机车空电制动机由原DK-1型机车制动机的主要部件（包括电空制动控制器、中继阀、109型分配阀、重联阀、中立电空阀、排1电空阀、排2电空阀、重联电空阀等）及新增加部件（包括单独制动控制器、单缓与单制电空阀、制动控制单元BCU、高速电空开关阀两个、保护电空阀、流量计、均衡风缸压力传感器、总风压力传感器、制动风缸压力传感器等）组成。

TG400机车重联感应通讯无线数传电台系统方案一、简介重联指多机牵引时一个司机室/操作台自动控制多台机车。

大秦线的组合式重载列车，前方的和中部的机车之间用的是无线电式外重联；列车前部的机车用的是缆线式外重联；每台机车的A节和B节用的是缆线式内重联。

由一个司机室控制的动车组的动车也算一种重联。

如果每台机车都有司机值乘，并且只靠呼叫、汽笛等手段进行联控，则不是重联。

发令车为本务机，其他机车为补机。

目前的无线电式外重联靠400MHz电台进行数据传输，在山区隧道等弱场区无法满足正常的机车重联数据通信，因此我们引入了400kHz感应通信，其400kHz信号通过天线感应到接触网，通过接触网进行传输，只要有接触网的地方都能传输400KHz信号，不受地形的影响。

400KHz感应通信可彻底解决电力区段弱场强通信，理论上可覆盖整个区间。

400KHz感应电台采用频率合成技术，控制电路高度软件化，体积小，性能稳定可靠，话音清晰，数据传输可靠率高，安装维修方便。

二、方案设计针对当前机车无线重联存在的缺陷对系统进行改造，增加400kHz同频单工感应通信。

利用400kHz感应信号沿接触网传输，不受山区隧道影响的特点，将机车重联信号通过400kHz 电台进行空中无线数据传输，解决原系统存在缺陷。

三、设备组成TG400感应通讯无线数传电台由400KHz感应电台、400KHz机车天线、天线调谐盒、控制电缆、控制盒、送话器、喇叭、电源等组成。

四、工作原理机车重联装置提供一RS232串口与感应电台RS232串口相连接，重联装置将需要发送的数据通过串口传送至电台，每5秒发送一次串口数据，电台接收到串口数据将数据整理打包通过电台以FFSK调制方式发送至其它牵引机车，以100个字节数据计算，从电台启动发射到数据发送完成需要将近400ms时间，因此从本务机重联装置发送串口信号完到接收到一台补机应答，需要800ms时间，每增加一个车需要再增加400ms才能完成所有机车应答。

同步操控及自动过分相系统说明一、无线同步控制系统设备组成(一)同步(株洲电力研究所)机车状态显示屏（IDU）、中继器（D429R）、逻辑控制单元（OCE）、无线传输单元（DTE）（注：包括电台R-DTE,G网模块G-DTE）、电缆一至电缆十四。

(二)电台（铁科院）多频段天线、425K天线、G网天线、425K调谐盒、多频段合路器、电台（R-DTE）(三)制动机新增设备（株洲联成）制动控制单元（BCU）、电小闸（3AC）、制动状态指示灯(39EL)、总风压力传感器(205BP)、均衡风缸压力传感器(204BP)、列车管压力传感器(206BP)、制动缸压力传感器（207BP）、作用管压力传感器（208BP）、压力开关（93KP）、总风流量计(310)、PE均衡模块（组成：缓解高速电空阀258YV、制动高速电控阀257YV 及电空阀安装座）、切控阀、单制电空阀（244YV）、单缓电空阀(246YV)、304调压阀、保护电空阀、150塞门、303塞门二、编组连接(一)准备工作1.本务机车为主车，重联机车为从车。

2.双机断主断，降受电弓，双机连接的两根外重联线断开。

3.全车系统设备电源打开。

4.确认全车系统设备端向与机车实际相符（即设备定义A、B节与机车实际A、B节一致）。

5.从1、从3车93重联阀与本务机车运行方向的同向端转到补机位；反向端也转补机位。

6.从2车93重联阀与本务机车运行方向的同向端转到本机位；反向端转到补机位。

7.主车操纵端93重联阀转到本机位，非操纵端转到补机位。

8.主车操纵端监控及机车状态显示器电源闭合；监控屏、状态显示屏得电工作。

9.与本务机车运行方向同端的监控及机车状态显示器电源闭合；监控屏、状态显示屏得电工作。

10.确认OCE机箱1A、4A指示灯闪烁，3A指示灯长亮。

(二)编组设置1.从车机车1)断开电钥匙570QS，并将钥匙、换向手柄及大小闸把取出。

2)将重联隔离开关592QS转到重联位（图1）。

机车无线重联控制系统
周军;王志毅
【期刊名称】《铁路技术创新》
【年(卷),期】2013(000)002
【摘要】正1概述重载铁路运输的核心技术之一是重载列车动力分布无线重联控制技术。

现代重载列车控制技术逐步向电控制动及动力分布控制、驾驶同步操纵的方式发展。

采用ECP及分布动力控制技术、新型交流传动机车及机车遥控监测系统和基于无线通信技术的列车控制系统及网络计算机技术、实现有效的运输指挥及安全监控等重载列车新型技术装备正在重载发达国家得到普遍的应用。

机车同步操控技术是重载列车中的关键技术。

【总页数】4页(P95-98)
【作者】周军;王志毅
【作者单位】朔黄铁路发展有限责任公司运输部,河北肃宁,062350;朔黄铁路发展有限责任公司,河北肃宁,062350
【正文语种】中文
【相关文献】
1.“机车重载无线重联控制系统工程化研究”通过验收
2.重载组合列车分布动力机车重联控制系统无线传输同步性研究
3.朔黄铁路电力机车无线重联系统研发与应用
4.基于自组网的机车近距离无线重联控制系统研究
5.矿用电机车无线重联同步控制系统的研究与应用
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基于DSPN的重载铁路机车同步操控性能研究重载铁路运输技术目前已经成为国际上公认的铁路货运发展方向,通过加长列车编组、多机车同步牵引的工作方式可以大幅度提高运输能力,而多机车牵引对于各机车间的同步性要求非常高。

同步操控是指各机车在允许的时间范围内按照主控机车的指令同时进行启动、加速、减速和制动等作业,如果牵引机车间的操控不同步,就可能引起车辆间的挤压或拉钩现象,严重影响铁路运输生产安全和运输效率,因此同步操控技术对于保障重载运输安全运行至关重要。

为实现机车同步操控,主控机车与从控机车间需要实时传递控制命令,当前世界上解决列车同步操纵问题主要采用机车无线动力分布式控制(Locotrol)和电控空气制动(ECP)两种技术。

根据我国重载铁路以及重载机车车辆现状,我国选用Locotrol系统作为重载组合列车的同步操控系统。

本文将同步操控命令的传递分为两部分,一是主控机车通过无线数据传输系统将控制命令传送给从控机车,二是控制命令以制动波的形式通过列车管传递到各个车辆。

本文选用800MHz无线电台、GSM-R (Global System for Mobile Communications-Railway)网络以及LTE (Long Term Evolution)网络作为机车同步操控信息传输系统,介绍了各个数据传输系统的组成、特性,结合Petri网的特点,选用确定与随机Petri网(DSPN)作为建模工具,建立了800MHz无线电台、GSM-R网络、LTE网络作为机车同步操控信息传输系统的故障及恢复DSPN模型、数据传输DSPN模型,并运用TimeNET4.0对所建立的模型进行仿真,根据仿真结果分析、比较不同通信方式下无线数据传输时延特性,同时分析了列车运行速度对通信的影响。

结果表明三种通信方式在现有条件下可以满足同步操控系统的要求,但是LTE网络的数据传输时延更小。

由于制动波的传输时延受到列车管长度、三通阀性能等多种因素的影响,本文建立了简化的制动波传输DSPN模型,分析了制动波传输时延对列车同步操控性能的影响,同时也分析了通信故障、列车编组长度、制动波速对制动波传输时延的影响,并运用试验的方法验证了模型的可行性。

多机牵引无线同步控制的混合ARQ数据传输系统铁路是我国国民经济的大动脉,铁路运输能力直接影响着我国国民经济的发展。

从20世纪80年代起,铁道部瞄准世界铁路科技发展前沿,把发展重载运输作为主攻方向之一。

采用多机牵引开行组合列车,是实现重载运输的一个重要途径。

另一方面,我国存在着大量线路复杂的山区铁路,其线路坡度陡,弯道多,隧道多,不具备建立
GSM_R网络的条件。

有必要研究适用于这些线路的无线同步智能控制技术,从而在现有线路和机车配置基础上实现多机车牵引开行组合列车,提高线路的运输能力、降低成本。

本论文是根据成都机务段“机车无线重联同步操纵系统”项目要求,以SS_3B电力机车为研究对象,针对现阶段电气重联中存在的问题,结合山区
铁路无线信道的特点,开发了基于无线传输的多机牵引无线同步操控系统的数据传输子系统,为提高机车的牵引能力及机车的可靠运行提供了保障。

本论文介绍了无线同步控制系统的功能及系统的组成模块;讨论了短距离无线通信技术在铁路无线数据传输中的优势;随后给出了系统的硬件设计,并对无线传输模块及接口电路设计进行了详细的阐述。

为保证无线传输的可靠性,本文采用了目前热门的HARQ数据传输系统,并通过仿真对比,选择出了适合铁路无线环境的编码策略,验证了HARQ数据传输系统良好的纠错性能。

在第四章所讨论的硬件平台上,本文分析了系统的软件控制流程,并基于C语言设计了CAN通信与无线通信的软件。

最后对无线传输系统进行了实验验证,总结了所取得的成果。