基于CAN总线的矿用机车网络设计与控制策略分析

Ｏｔ ｃ．
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基 于 Ｃ Ｎ 总线 的矿 用 机 车 网络 设 计 与控 制 策 略分 析 Ａ
周广利 ，王远波 ，郭冀岭 （ 西南交通大学 电气工程学院，四川成都 ６０３） １ １ ０
摘 要 阐述 了矿用机 车网络应用 的必要性 ，设 计 出了基于 Ｃ Ｎ总线 的矿用 机车列 车控制 网络 ，在此基 础上 Ａ Ｃ Ｎ总线 ；工矿机车 ；智 能网络 ；控制策略 Ａ
文 献标 志 码 ：Ａ
分析 了实现机车智能控制 的策略 。该 系统 已应 用在某铁矿公司双机 重联 牵引中 。 关键词
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ３ １ Ｐ９ ．
目前 ，大多数 的矿用电力机 车仍然采用传统 的模 拟控制方式 ，随着铁矿开采深度加大 ，铁路坡度逐渐
增加 ，为提高 机 车 的爬 坡 能力 ，必须 增 加 机 车 的牵 引 力 ，如果 继续 用原 有 机 车 进 行 深 部 开 采 ，双 机 或 者 多
以后会 自动退
Ｃ Ｎ数据 收发 采用 ８字 节 的短 帧格 式 ，受 干 扰 的 可 能 Ａ
性相对较小 ，８ 字节 的数据长度也满足 了矿用机 车内
部通信数 据量 的需求 ；Ｃ Ｎ总线采 用多主工 作方式 ， Ａ
增加或者减少节点时软件不会做很大 的改动 ，为机 车
两车之间通过列车总线相连实现车辆之间的通信 ， 车 内运用 车辆 总线 把 所 有 与控 制相 关 的设 备 都 连 接 起
来 。 由此 在机 车 内引 入 智 能 网络 控 制 系 统 ，不 仅 可 以 实现双 机重 联 以提 高 机 车 爬 坡 能 力 ，而且 可 以对 机 车 进行 智能 控制 ，提 高 机 车 运 行 的可 靠 性 。在 原 有 的 系
的辅机系统改造留出了冗余 。图 １ 是以 Ｃ Ｎ总线组成 Ａ
的机 车 网络控 制 系统 的节 点 图 。 ２２ 节 点功 能说 明 ． 按 照 各节 点功 能 不 同 ，下 面分 别 对 各 个 节 点 功 能 进 行说 明 。
周广利 （９１ ）女 ，四川威远人 ， １ 一 ８ 硕士 生 （ 收稿 日期 ：２０ ～ ３ ９ ０７ ０ —１）
杂 ，并存在隐患和维修不便 的困难 ，采用总线连接方 式 只需要两根线作为通信线 ，简化 了布线 ，使系统结 构清晰 ，同时增加了系统的灵活性 ，可以方便 的增减
节点 。
统中，驾驶员需要依靠各种数量繁多 的仪表来给 出行 车指令 ，引入了网络控制系统后 ，可 以减少驾驶员 的 操作难度和误操作概率 。因此 ，在机 车内引入智能 网 络 控制 系统 以及 分 析机 车 的控 制 策 略 可 以有 效 地 解 决 矿 山进 一 步开 采所 面 临的 问题 。
境 相对 较差 ，Ｃ Ｎ采用 Ｃ Ｃ校验 和位 校 验 ，可 以保 证 Ａ Ｒ 数 据 的可靠 性 ，当某 个 节 点 侦 测 到 错 误 数 达 到 ２６次 ５
机车网络控制系统是根据驾驶员指令和机车 自身
状态 来实 现机 车 自动 调 速 的一 种 智 能 网络 控 制 模 式 。
它以司机 的指令为控制 目标 ，借助微机按照经验控 制
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铁 道 机 车 车 辆
第 ２ 卷 ７
开 关量 ¨传感器信号 Ｉ 传感器信号 Ｉ 开 ｌ １ 关量
字控 制方 式 ，网络连接 的方法 进行 双 机重 联 。
制 ，减少人为的误操作 ，同时可以保护某些重要设备。
（ ）实现 双机 或者 多机 重联 。 ３ ２ 机 车 网络控 制 系统 布局 机 车 内部 网络控 制 系 统 采 用 了 总线 型 的分 布 式 网 络结 构 ，由于机 车 内部 参 与 控 制 的 节 点分 布 在 两 端 的 司机 室 和高 压室 ，采 用 点 对 点 的连 接 方 式 造 成 布 线 复
１ 机 车 网络 控 制 系统 的 目标
２ １ 采用 Ｃ Ｎ总线布局 的优点 ． Ａ
该 系统采 用 了 Ｃ Ｎ总线分 布 式 网络 结 构 ，Ｃ 总 Ａ Ｎ Ａ
线 由于价格低廉 ，结构简单 ，可靠性 高，已经越来越
广泛地应用在列车以及工业制造等场合 ，Ｃ Ｎ总线采 Ａ 用两线制作为通信线 ，布线简单 ；矿用机车 的电磁环
车 的所有 数 据 ，一 个 驾驶 员 可 以 同 时控 制 两 台机 车 ，
而不必担心因为看不 到仪表信息导致机车故障。由此
可见 建立 机 车 网络控 制 系 统 的 目标 是 ： （ ）实现 车 内 １ 设备 之 间的相 互通 信 。 （ ）主控 设 备 可 以参 与机 车控 ２
机重联是提高机车牵引力最有效 的方式 ，但如果继续 使用 原有 的控 制方 式 把 所 有 与 总线 相 关 的导 线 都 连 接 起来进行双机重联显然是不合适 的，由此提 出了用数
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第 ２ 卷第 ５期 ７
２ ０ 年 １ 月 ０ ７ ０ 文章 编 号 ：１０ —７４ （０７ ５—０２ —０ ０ ８ ８２ ２Ｏ ）０ ０９ ２
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡ ＷＡ Ｉ ＯＭ Ｉ Ｅ ＆ Ｃ ⅡＩ Ｙ ＤＣ Ⅳ ＡＲ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ． １２ ５
实现机车的 自动升级 、降级、停车、起步 等 目的，防 止驾驶员误操作的同时提高机车运行 的可靠性 。 建立矿用机车网络控制系统 是在传统 的模拟控制 基础上引入 了数字化智能控制 ，实现 车 内信息共 享 ， 传统的机车控制是 驾驶 员通过 司控器 发 出行车命 令 ，
司控器 的输 出通过 机械方 式直接连 接到电空接触 器 ， 机车的速度调节完全依靠驾驶员对各种仪表观测后给 出指令 ，引入了数字化智能控制以后 ，控制系统可 以 采集仪表信息加入到控制策略中，减少 了对驾驶员经 验的过分依赖。当双机重联 时，控制系统能够 接收它