RU187920U1 - Microprocessor control system and diagnostics of a locomotive with a hybrid drive - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к многофункциональным средствам управления и обеспечения безопасности транспортных средств, в частности к микропроцессорным системам управления и диагностики локомотива.The utility model relates to multifunctional controls and vehicle safety, in particular to microprocessor control systems and diagnostics of a locomotive.

Микропроцессорная система управления и диагностики (МПСУиД) локомотива с гибридным приводом, выполненная в виде блоков и устройств, распределенных группами по отсекам локомотива и соединенных между собой в сеть по последовательному дублированному интерфейсу, согласно полезной модели дополнительно в дизельное помещение введены четыре блока, первый из которых блок контроля и диагностирования турбокомпрессора (БКДТ) соединен с тремя парами датчиков температуры и давления на входе и выходе компрессора и турбины турбокомпрессора, с датчиком частоты вращения ротора турбокомпрессора, и с датчиком расхода воздуха на входе в компрессор турбокомпрессора; второй блок контроля и диагностирования дизеля (БКДД) соединен с двумя датчиками расхода топлива на входе и выходе дизеля, датчиком частоты вращения коленчатого вала дизеля, с двумя парами датчиков температуры и давления наддувочного воздуха в воздушном ресивере и отработанных газов в выпускном коллекторе по цилиндрам; третий блок управления гибридным приводом (БУГП) соединен с системой электродинамического торможения (ЭДТ) и системой накопителя электрической энергии гибридного привода, которая состоит из молекулярных конденсаторов и литий-железофосфатных аккумуляторов; четвертый блок регистрации текущего времени (БРТВ), соединен с датчиками частоты вращения турбокомпрессора и коленчатого вала дизеля, со всеми датчиками давления и температуры, с датчиками расхода воздуха турбокомпрессора, с датчиками давления и температуры наддувочного воздуха в воздушном ресивере, с датчиками отработанных газов в выпускном коллекторе по цилиндрам, с датчиками расхода топлива на входе и выходе в дизеле, задатчиком текущего времени, причем все датчики четырех блоков соединены с блоком центрального вычислителя (БЦВ), а все блоки последовательно соединены с дублированным интерфейсом.The microprocessor control and diagnostic system (MPSUiD) of the hybrid locomotive locomotive, made in the form of blocks and devices distributed in groups along the locomotive compartments and connected to each other via the serial duplicated interface, according to the utility model, four blocks were added to the diesel room, the first of which the turbocompressor control and diagnosis unit (BKDT) is connected to three pairs of temperature and pressure sensors at the inlet and outlet of the compressor and the turbocharger turbine, from the sensor com of the rotor speed of the turbocompressor, and with an air flow sensor at the inlet to the compressor of the turbocompressor; the second diesel monitoring and diagnostics unit (BCD) is connected to two fuel consumption sensors at the inlet and outlet of the diesel engine, a diesel engine speed sensor, and two pairs of temperature and pressure sensors for charge air in the air receiver and exhaust gases in the exhaust manifold by cylinders; the third hybrid drive control unit (BUHP) is connected to the electrodynamic braking system (EDT) and the hybrid drive electrical energy storage system, which consists of molecular capacitors and lithium-iron phosphate batteries; the fourth current-time recording unit (BRTV) is connected to the sensors of the rotational speed of the turbocompressor and the crankshaft of the diesel engine, to all pressure and temperature sensors, to the air flow sensors of the turbocompressor, to the pressure and temperature sensors of the charge air in the air receiver, to the exhaust gas sensors in the exhaust a collector in cylinders, with fuel consumption sensors at the inlet and outlet of the diesel engine, a current time controller, and all the sensors of the four blocks are connected to the central computer unit (BCV), and in All blocks are connected in series with the duplicated interface.

Предлагаемая микропроцессорная система управления и диагностики локомотива с гибридным приводом позволяет повысить информативность на 25% за счет контроля и диагностирования и оптимизации работы турбокомпрессора, дизеля, системы электродинамического тормоза, гибридного привода и учета временных интервалов, характеризующих продолжительность работы локомотива.

The proposed microprocessor control system and diagnostics of a locomotive with a hybrid drive can increase information content by 25% by monitoring and diagnosing and optimizing the operation of a turbocompressor, diesel, electrodynamic brake system, hybrid drive and taking into account time intervals characterizing the duration of the locomotive.

Description

Полезная модель относится к многофункциональным средствам управления и обеспечения безопасности транспортных средств, в частности к микропроцессорным системам управления и диагностики локомотива.The utility model relates to multifunctional controls and vehicle safety, in particular to microprocessor control systems and diagnostics of a locomotive.

Известна микропроцессорная система управления и диагностики локомотива (МПСУиД), которая содержит мониторный блок (МБ), предназначенный для отображения текущей информации об измеряемых параметрах локомотива и аварийных сообщений, блок центрального вычислителя (БЦВ), предназначенный для выполнения алгоритмов системы и для обмена по интерфейсу между мониторным блоком МБ и блоком центрального вычислителя БЦВ, блоки управления контакторами (БУК), предназначенные для управления электромагнитными и электропневматическими клапанами локомотива в соответствии с управляющими сигналами БЦВ и диагностики включаемых аппаратов, блоки связи с пультом (БСП), предназначенные для обработки сигналов, поступающих от органов управления локомотива, и обеспечивающие информационный обмен по интерфейсу с БЦВ, устройства входных сигналов (БВС), преобразователи напряжения в код (ПНКВ), предназначенные для преобразования постоянного напряжения в цифровой формат и передачи по интерфейсу результатов измерений, блок управления возбуждением (БУВ), предназначенный для измерения частоты вращения коленчатого вала дизеля по сигналу тахогенератора дизеля, для формирования напряжения возбуждения тягового генератора с помощью управления тиристорами управляемого выпрямителя, блок связи с датчиками давления (БС-ДД), предназначенный для преобразования сигналов с датчиков напряжения, установленных на локомотиве, в последовательный код и передачи их по интерфейсу в БЦВ, блоки связи с датчиками давления токовыми (БС-ДД-Т), предназначенные для преобразования сигналов с датчиков давления и температуры, установленных на локомотиве, в последовательный код и передачи его по интерфейсу в БЦВ, а также для обеспечения питания датчиков и диагностики нарушений их работы, блок связи с датчиками пути скорости (БС-ДПС-БЗС), предназначенный для преобразования импульсного сигнала с датчика пути скорости в цифровой код и передачи обработанных сигналов в БЦВ, при этом мониторный блок выполнен с дополнительными функциями диагностики систем и аппаратов локомотива и всех блоков, входящих в микропроцессорную систему управления, сохранения архива параметров с возможностью последующего просмотра архива, дополнительно содержит устройство взаимодействия с локомотивом посредством цифровой технологической радиосвязи (СВЛ-ТР), а устройства входных и выходных сигналов выполнены в виде блоков, все блоки и устройства, входящие в МПСУиД, распределены группами по отсекам локомотива и связаны между собой в сеть по последовательному дублированному интерфейсу, блоки ПНКВ соединены с БЦВ через блок управления возбуждением БУВ по отдельным каналам связи для сбора и передачи данных с ПНКВ в БЦВ [РФ полезная модель №116114, МПК B61L 29/00, опубл. 20.05.2011, автор Федоров Е.В. «Микропроцессорная система управления и диагностики локомотива»].Known microprocessor control system and diagnostics of the locomotive (MPSUiD), which contains a monitor unit (MB), designed to display current information about the measured parameters of the locomotive and alarm messages, a central computer unit (BCV), designed to perform system algorithms and for exchange via the interface between MB monitor unit and BTsV central calculator unit, contactor control units (BUK) designed to control electromagnetic and electro-pneumatic valves with a lock fuel in accordance with the control signals of the BCV and diagnostics of the switched on devices, communication units with the remote control (BSP), designed to process signals from the locomotive controls, and providing information exchange via the interface with the BCV, input signal devices (BVS), voltage converters in code (PNKV), intended for converting direct voltage to digital format and transmitting measurement results via the interface, excitation control unit (CUV), designed to measure speed I the diesel crankshaft by the signal of the diesel tachogenerator, to generate the excitation voltage of the traction generator by controlling the thyristors of a controlled rectifier, a communication unit with pressure sensors (BS-DD), designed to convert signals from voltage sensors installed on the locomotive into a serial code and transmissions them through the interface in the BCV, communication units with current pressure sensors (BS-DD-T), designed to convert signals from pressure and temperature sensors installed on the locomotive to the last a delay code and its transmission via the interface to the BCV, as well as to provide power to the sensors and diagnose violations of their operation, a communication unit with speed track sensors (BS-DPS-BZS), designed to convert a pulse signal from a speed track sensor to a digital code and transmit processed signals in the BCV, while the monitor unit is made with additional diagnostic functions of the systems and devices of the locomotive and all units included in the microprocessor control system, save the parameter archive with the possibility of subsequent inspection of the archive, additionally contains a device for interacting with the locomotive through digital technological radio communications (SVL-TR), and input and output signal devices are made in the form of blocks, all the blocks and devices included in the MPSUiD are distributed in groups along the locomotive compartments and connected to each other in a network via a serial duplicated interface, the PNKV units are connected to the BCV through the control unit of excitation of the BUV through separate communication channels for collecting and transmitting data from the STIP to the BTsV [RF utility model No. 116114, IPC B61L 29/00, publ. . 05/20/2011, author Fedorov E.V. “Microprocessor control system and diagnostics of a locomotive”].

Недостатком известной системы является ограниченная функциональность, что не позволяет получать диагностическую информацию.A disadvantage of the known system is limited functionality, which does not allow to obtain diagnostic information.

Известна микропроцессорная система управления и диагностики локомотива (МПСУиД) с гибридным приводом, которая выполнена в виде блоков и устройств, распределенных группами по отсекам локомотива и соединенных между собой в сеть по последовательному дублированному интерфейсу, причем блоки входных сигналов (БВС), предназначенные для ввода в систему дискретных сигналов от цепей управления локомотивом, выполнены как отдельные модули, а один из них установлен в дизельном помещении, содержит мониторный блок (МБ), установленный на основном пульте кабины машиниста и предназначенный для отображения текущей информации об измеряемых параметрах локомотива и аварийных сообщений, диагностики систем и аппаратов локомотива и всех блоков, входящих в микропроцессорную систему управления, сохранения архива параметров е возможностью его последующего просмотра, для обеспечения связи отдельных секций при работе локомотива по системе многих единиц, блок центрального вычислителя (БИВ), предназначенный для выполнения алгоритмов управления системой и для обмена по интерфейсу с мониторным блоком МБ, блоки управления контакторами и пневмовентилями (БУК), предназначенные для управления электромагнитными и электропневматическими клапанами локомотива в соответствии с управляющими сигналами БЦВ и диагностики включаемых аппаратов, при этом один из них установлен в дизельном помещении, блоки связи с пультом (БСП), смонтированные на основном и вспомогательном пультах кабины машиниста и предназначенные для обработки сигналов, поступающих от органов управления локомотивом, и обеспечения информационного обмена с БЦВ, дополнительно снабжены CAN - интерфейсом для связи с внешними устройствами, блок связи с датчиками давления (БС-ДД), установленный в дизельном помещении и предназначенный для преобразования сигналов с датчиков напряжения, установленных на локомотиве, в последовательный код и передачи их по интерфейсу в БЦВ, блоки связи с датчиками давления токовыми (БС-ДД-Т), один из которых установлен в дизельном помещении, предназначенные для преобразования сигналов с датчиков давления и температуры, установленных на локомотиве, в последовательный код и передачи его по интерфейсу в БЦВ, для обеспечения питания датчиков и диагностики нарушений их работы, блок связи с датчиками пути скорости (БС-ДПС-БЗС), предназначенный для преобразования импульсного сигнала с датчика пути скорости в цифровой код и передачи обработанных сигналов в БЦВ, блок индикации локомотива (БИ), установленный на вспомогательном пульте и предназначенный для отображения режимов работы силовой схемы локомотива и аварийных сигналов, а также дополнительно содержит блок интеллектуального предсказания профиля пути (БИПП), предназначенный для создания и сохранения профиля трасс на основе информации GLONASS/GPS и для оптимизации расходования энергетических ресурсов путем передачи сформированных команд в БЦВ, блок связи с системой микроклимата (БС-СМ), предназначенный; для обеспечения двустороннего обмена данными между системой микроклимата и БЦВ, блок связи устройств измерения (БС-СИ), при этом блок БС-СМ связан входом-выходом с блоком БС-СИ по отдельному последовательному каналу связи для сбора и передачи данных в БЦВ, устройства управления с функцией задания бесступенчатого изменения силы тяги и торможения, блок связи «токовая петля» (БС-ТП), предназначенный для обеспечения двустороннего обмена данными между БТДВ и дизелем, блок речевых информационных сообщений (БРИС), предназначенный для голосового воспроизведения особо важных сообщений [РФ полезная модель №123345, МПК В61С 17/12, опубл. 27.04.2013, авторы Мурашкин А.В., Федоров Е.В. «Микропроцессорная система управления и диагностики локомотива с гибридным приводом»].Known microprocessor control system and diagnostics of the locomotive (MPSUiD) with a hybrid drive, which is made in the form of blocks and devices distributed in groups of compartments of the locomotive and connected to each other via a serial duplicated interface, and blocks of input signals (BVS) intended for input into a system of discrete signals from locomotive control circuits, made as separate modules, and one of them is installed in a diesel room, contains a monitor unit (MB) mounted on the main bullets those driver’s cabs and designed to display current information about the measured parameters of the locomotive and alarm messages, diagnose the systems and apparatus of the locomotive and all the units included in the microprocessor control system, save the parameter archive and the possibility of its subsequent viewing, to ensure the connection of individual sections during locomotive operation a system of many units, a central calculator unit (BIV), designed to perform system control algorithms and to exchange via an interface with a monitor b MB lock, control units for contactors and pneumatic fans (BUK) designed to control the electromagnetic and electro-pneumatic valves of the locomotive in accordance with the control signals of the BCV and diagnostics of the switched on devices, one of them being installed in a diesel room, communication units with the remote control (BSP) mounted on the main and auxiliary control panels of the driver’s cab and designed to process signals from the locomotive controls and to ensure information exchange with the CCV, additional but equipped with a CAN interface for communication with external devices, a communication unit with pressure sensors (BS-DD) installed in a diesel room and designed to convert signals from voltage sensors installed on the locomotive into a serial code and transmit them via the interface to the BCV, communication units with current pressure sensors (BS-DD-T), one of which is installed in a diesel room, designed to convert signals from pressure and temperature sensors installed on the locomotive into a serial code and transmit it via the interface in the digital signal converter, to provide power to the sensors and diagnose disturbances in their operation, a communication unit with speed track sensors (BS-DPS-BZS), designed to convert a pulse signal from a speed sensor to a digital code and transmit processed signals to the digital signal converter, display unit locomotive (BI), installed on the auxiliary console and designed to display the operating modes of the power circuit of the locomotive and alarms, and also contains an intelligent predictor path profile (BIPP), data for creating and saving a track profile on the basis of GLONASS / GPS information and for optimizing the expenditure of energy resources by transferring the generated commands to the CCV, the communication unit with the microclimate system (BS-SM), intended; to ensure two-way data exchange between the microclimate system and the BCV, a measuring device communication unit (BS-SI), while the BS-SM unit is connected by an input-output to the BS-SI unit via a separate serial communication channel for collecting and transmitting data to the BTsV, devices control with the function of setting infinitely variable traction and braking forces, the “current loop” communication unit (BS-TP), designed to provide two-way data exchange between the BDTV and the diesel engine, the voice information message block (BRIS), designed for voice reproduction of particularly important messages [RF utility model No. 123345, IPC V61C 17/12, publ. 04/27/2013, authors Murashkin A.V., Fedorov E.V. “Microprocessor-based control and diagnostic system for a locomotive with a hybrid drive”].

К недостаткам известного технического решения относятся ограниченные функциональные возможности микропроцессорной системы управления и диагностики.The disadvantages of the known technical solutions include the limited functionality of the microprocessor control and diagnostic system.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.This technical solution is selected by the authors as a prototype.

Технической целью является расширение функциональных возможностей, за счет дополнительной диагностической информации выводимой на дисплеи во время работы.The technical goal is to expand the functionality, due to additional diagnostic information displayed on the displays during operation.

Технический результат достигается тем, что в микропроцессорную систему управления и диагностики локомотива с гибридным приводом дополнительно введено согласно полезной модели в дизельное помещение введены четыре блока, первый из которых блок контроля и диагностирования турбокомпрессора (БКДТ) соединен с тремя парами датчиков температуры и давления на входе и выходе компрессора и турбины турбокомпрессора, с датчиком частоты вращения ротора турбокомпрессора, с датчиком расхода воздуха на входе в компрессор турбокомпрессора; второй блок контроля и диагностирования дизеля (БКДД) соединен с двумя датчиками расхода топлива на входе и выходе дизеля, датчиком частоты вращения коленчатого вала дизеля, с двумя парами датчиков температуры и давления наддувочного воздуха в воздушном ресивере и отработанных газов в выпускном коллекторе по цилиндрам; третий блок управления гибридным приводом (БУГП) соединен с системой электродинамического торможения (ЭДТ) и системой накопителя электрической энергии гибридного привода, которая состоит из молекулярных конденсаторов и литий-железофосфатных аккумуляторов; четвертый блок регистрации текущего времени (БРТВ), соединен с датчиками частоты вращения турбокомпрессора и коленчатого вала дизеля, со всеми датчиками давления и температуры, с датчиками расхода воздуха турбокомпрессора, с датчиками давления и температуры наддувочного воздуха в воздушном ресивере, с датчиками отработанных газов в выпускном коллекторе по цилиндрам, с датчиками расхода топлива на входе и выходе в дизеле, задатчиком текущего времени, причем все датчики четырех блоков соединены с блоком центрального вычислителя (БЦВ), а все блоки последовательно соединены с дублированным интерфейсом.The technical result is achieved by the fact that four units are additionally introduced into the diesel room according to the utility model in the microprocessor control and diagnostic system of a locomotive with a hybrid drive, the first of which is a turbocompressor control and diagnosis unit (BKDT) connected to three pairs of inlet temperature and pressure sensors and the output of the compressor and turbine of the turbocompressor, with a rotor speed sensor of the turbocompressor, with an air flow sensor at the inlet to the compressor of the turbocompressor; the second diesel monitoring and diagnostics unit (BCD) is connected to two fuel consumption sensors at the inlet and outlet of the diesel engine, a diesel engine speed sensor, and two pairs of temperature and pressure sensors for charge air in the air receiver and exhaust gases in the exhaust manifold by cylinders; the third hybrid drive control unit (BUHP) is connected to the electrodynamic braking system (EDT) and the hybrid drive electrical energy storage system, which consists of molecular capacitors and lithium-iron phosphate batteries; the fourth current-time recording unit (BRTV) is connected to the sensors of the rotational speed of the turbocompressor and the crankshaft of the diesel engine, to all pressure and temperature sensors, to the air flow sensors of the turbocompressor, to the pressure and temperature sensors of the charge air in the air receiver, to the exhaust gas sensors in the exhaust a collector in cylinders, with fuel consumption sensors at the inlet and outlet of the diesel engine, a current time controller, and all the sensors of the four blocks are connected to the central computer unit (BCV), and in All blocks are connected in series with the duplicated interface.

Введение блока контроля и диагностирования турбокомпрессора (БКДТ) предназначенного для регистрации и обработки параметров, характеризующих работу турбокомпрессора; блока контроля и диагностирования дизеля (БКДД) предназначенного для регистрации и обработки систем дизеля; блока управления гибридным приводом (БУГП) предназначенного для управления совместной работой систем электродинамического торможения (ЭДТ) и гибридного привода и блока регистрации текущего времени (БРТВ) предназначенного для регистрации текущего времени работы локомотива и характерных временных интервалов, характеризующих продолжительность работы систем локомотива позволяют расширить информативность микропроцессорной системы управления и диагностики локомотива с гибридным приводом.Introduction of a turbocompressor control and diagnosis unit (BKDT) designed for recording and processing parameters characterizing the operation of a turbocompressor; diesel monitoring and diagnostics unit (BKDD) designed for registration and processing of diesel systems; a hybrid drive control unit (BUGP) designed to control the joint operation of electrodynamic braking systems (EDT) and a hybrid drive and a current-time recording unit (BRTV) designed to record the current operating time of a locomotive and characteristic time intervals characterizing the duration of a locomotive's systems can extend the microprocessor's information content hybrid locomotive control and diagnostic systems.

На фигуре 1 представлена блок-схема микропроцессорной системы управления и диагностики локомотива с гибридным приводом.The figure 1 presents a block diagram of a microprocessor control system and diagnostics of a locomotive with a hybrid drive.

Микропроцессорная система управления и диагностики локомотива с гибридным приводом включает: блок центрального вычислителя (БЦВ) - 1, блоки связи с пультом (БСП) - 2.1, 2.2, блоки входных сигналов (ВВС) - 3.1, 3.2, блок связи с системой микроклимата (БС-СМ) - 4, блок связи систем измерения (БС-СИ) - 5, блок связи с датчиками угла поворота (БС-ДПС-БЗС) 6, блоки управления контакторами и пневмовентилями (БУК) - 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, блоки связи с датчиками давления токовыми (БС-ДД-Т) - 8,1, 8.2, 8.3, 8.4, блок связи с датчиками давления (БС - ДД) - 9, блок индикации локомотива (БИ) - 10, блок связи «токовая петля» (БС-ТП) - 11, блок интеллектуального предсказания профиля пути (БИПП) - 12, мониторный блок (МБ) - 13, блок речевых информационных сообщений (БРИС) - 14, устройства управления с функцией задания бесступенчатого изменения силы тяги и торможения (джойстик) - 15.1, 15.2, блок контроля и диагностирования турбокомпрессора (БКДТ) - 16, блок контроля и диагностирования дизеля (БКДД) - 17, блок управления гибридным приводом (БУГП) - 18, блок регистрации текущего времени (БРТВ) - 19.The microprocessor control system and diagnostics of a locomotive with a hybrid drive includes: a central computer unit (BCV) - 1, communication units with a remote control (BSP) - 2.1, 2.2, input signal units (BBC) - 3.1, 3.2, a communication unit with a microclimate system (BS) -CM) - 4, communication unit for measurement systems (BS-SI) - 5, communication unit with angle sensors (BS-DPS-BZS) 6, control units for contactors and pneumatic fans (BUK) - 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, communication units with pressure sensors current (BS-DD-T) - 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, communication unit with pressure sensors (BS-DD) - 9, locomotive indication unit (BI) - 10, block current loop communication (BS-TP) - 11, intelligent path profile predictor (BIPP) - 12, monitor unit (MB) - 13, voice information message block (BRIS) - 14, control devices with a function for setting stepless force change traction and braking (joystick) - 15.1, 15.2, turbocharger control and diagnosis unit (BKDT) - 16, diesel control and diagnostic unit (BKDD) - 17, hybrid drive control unit (BUGP) - 18, current time recording unit (BRTV) - 19.

Микропроцессорная система управления и диагностики локомотива с гибридным приводом работает следующим образом.A microprocessor control and diagnostic system for a hybrid locomotive operates as follows.

Во время работы локомотива БЦВ - 1 принимает от блоков БСП - 2.1,2.2, БКДТ- 16, БКДД - 17 БУГП - 18, БРТВ - 19 информацию о состоянии органов управления и вводит ее в систему в виде дискретных сигналов. Кроме этого, блоки БСП по САN - интерфейсу осуществляют связь с внешними устройствами. Блоки ВВС - 3.1, 3.2, передают в БЦВ информацию о состоянии электрических аппаратов и дискретных датчиков. Блок 4 БС-СМ по отдельному каналу СИ через блок 5 БС-СИ принимает и передает в БЦВ информацию о состоянии системы микроклимата. БС-СИ обрабатывает информацию, поступающую от измерительной аппаратуры, и передает ее в БЦВ. Блок БС-ДПС-БЗС - 6 по дублированному интерфейсу К.8-485 передает информацию о скорости и пройденном пути локомотива. На основании данной информации, а также в соответствии с заложенными алгоритмами, БЦВ вырабатывает команды для блоков БУК - 7.1, 7.2, 7.3, 7.4. В соответствии с этими командами блоки БУК управляют электромагнитными и электропневматическими контакторами, а также электропневматическими клапанами локомотива. Также в БЦВ поступает информация от БС-ДД-Т - 8.1,8.2, 8.3,8.4 о значении уровней датчиков температуры и давления. Блок БС-ДД - 9 передает в БЦВ информацию о сопротивлении изоляции цепей управления. БС-ДД преобразовывает сигналы от 0 до 5 В в последовательный код для передачи по интерфейсу RS-485. Также БС-ДД обеспечивает диагностику подключенных датчиков. Блок 10 индикации (БИ) получает данные от блока БЦВ и, с помощью индикаторов, осуществляет вывод машинисту на вспомогательный пульт визуальной информации о текущих режимах электропередачи, номерах позиций, сигналов о скольжении колесных пар. Индикатор представляет собой пиктограмму, нанесенную на цветную пленку со светодиодной подсветкой. Размер одной пиктограммы не менее 10×10 мм, размер шрифта надписей не менее 7 мм. Предусмотрена регулировка яркости индикаторов. Блок 11 связи «токовая петля» (БС-ТП) осуществляет двусторонний обмен данными между БЦВ и дизелем. Для определения наиболее энергетически выгодных режимов работы гибридного привода локомотива информацию о текущих координатах, поступающую с приемника GLONASS/GPS по интерфейсу CAN, принимает блок 12 интеллектуального предсказания профиля пути (БИПП). В процессе движения локомотива происходит создание массива трасс, содержащего большой объем информации, в том числе координаты начала и конца блок-участков, средние, максимальные и минимальные мощности, реализуемые на участках и пр. После статистической обработки информации БИПП выдает сигналы на управление оборотами дизеля, а также зарядкой - разрядкой накопителя, т.е. перераспределяет используемые мощности дизель-генераторной установки и мощность накопителя энергии. Мониторный блок 13 (МБ) непрерывно считывает всю информацию, присутствующую в линии обмена для сохранения данных в энергозависимую память, для отображения текущих параметров локомотива, а также предупредительных и аварийных сообщений о неисправностях оборудования. Просмотр регистрируемых параметров осуществляется в виде графиков непосредственно на МБ или на стандартном компьютере с операционной системой Windows 98 и более поздних. МБ также осуществляет функцию диагностирования всех блоков МПСУиД. Вся информация выводится в графическом и текстовом виде на жидкокристаллическую панель. На дисплей постоянно выводится основная информация, необходимая для ведения поезда. Кроме того, по запросу машиниста выводится дополнительная диагностическая информация. При отказе оборудования и аварийной ситуации предусмотрен экстренный приоритетный вывод на дисплей аварийных сообщений в виде всплывающих окон. Блок 14 речевых информационных сообщений (БРИС) в дополнение к визуальной информации озвучивает наиболее важные сообщения, такие как, например, «не включение компрессора», «не включение вентилятора», «боксование осей локомотива» и пр. Основная информация содержит: состояние контролируемого оборудования и цепей локомотива, заданный режим управления, состояние силовой схемы локомотива. Дополнительная диагностическая информация отображает состояние цепей управления локомотива, а также заданные и фактические значения токов в каждом тяговом двигателе, заданные и фактические значения тока возбуждения, скорость локомотива, состояние каналов связи, архив сообщений, выводимых на дисплей во время работы. Диагностические (аварийные) сообщения отображают наименование участка цепи, дату сообщения, наименование отказа или неисправности, вероятную причину отказа или неисправности и сохраняются для последующего анализа. Устройство 15.1, (джойстик), получает команды от БЦВ и, в соответствии с командой, плавно изменяет силу тяги или торможения. Устройство 15.2, (джойстик), также плавно изменяет силу тяги или торможения по команде от БЦВ, но при движении локомотива в противоположную сторону. Блок контроля и диагностирования турбокомпрессора (БКДТ) - 16 получает и преобразовывает информацию от датчиков давления и температуры на входе компрессора и турбины турбокомпрессора, датчиков частоты вращения ротора турбокомпрессора, датчика расхода воздуха в компрессор турбокомпрессора и передает информацию через дублированный интерфейс RS-485 в блок центрального вычислителя (БЦВ) - 1 о показаниях всех датчиков. Блок контроля и диагностирования дизеля (БКДД) - 17 получает и преобразовывает информацию с датчиков расхода топлива на входе и выходе дизеля, датчика частоты вращения коленчатого вала дизеля, датчиков температуры и давления наддувочного воздуха в воздушном ресивере и отработанных газов в выпускном коллекторе по цилиндрам, а так же выдает сообщения об отклонениях работы дизеля по дублированному интерфейсу RS-485 в блок центрального вычислителя (БЦВ) - 1, который отражает информацию на мониторном блоке (МБ) - 13. Блок управления гибридным приводом (БУГП) - 18 управляет совместной работой системы электродинамического торможения и системой накопителя электрической энергии гибридного привода и передает информацию через дублированный интерфейс RS-485 в блок центрального вычислителя (БЦВ) - 1. Блок регистрации текущего времени (БРТВ) - 19 регистрирует текущее время работы локомотива и характерных временных интервалов, характеризующих продолжительность работы систем локомотива при запуске, прогреве, работе на установившихся переходных режимах, в том числе при остановке дизеля, а так же моментов поступления событий и передает всю информацию в режиме реального времени через дублированный интерфейс RS-485 в блок центрального вычислителя (БЦВ) - 1 с последующим выводом информации на мониторный блок (МБ) - 13.During operation, the BTsV-1 locomotive receives from the BSP-2.1,2.2, BKDT-16, BKDD-17, BUGP-18, BRTV-19 blocks the information on the state of the controls and enters it into the system in the form of discrete signals. In addition, the BSP units via the CAN interface communicate with external devices. Air Force units - 3.1, 3.2, transmit to the BCV information on the status of electrical devices and discrete sensors. Block 4 BS-SM through a separate channel SI through block 5 BS-SI receives and transmits to the BCV information about the state of the microclimate system. BS-SI processes the information received from the measuring equipment and transmits it to the BCV. The BS-DPS-BZS - 6 block transmits information about the speed and the distance traveled by the locomotive via the K.8-485 redundant interface. Based on this information, as well as in accordance with the laid down algorithms, the BCV generates commands for the BUK blocks - 7.1, 7.2, 7.3, 7.4. In accordance with these commands, the BUK blocks control the electromagnetic and electro-pneumatic contactors, as well as the electro-pneumatic valves of the locomotive. Also, information from BS-DD-T - 8.1.8.2, 8.3.8.4 about the value of the levels of temperature and pressure sensors is received in the BCV. The BS-DD-9 block transmits to the BCV information on the insulation resistance of the control circuits. BS-DD converts signals from 0 to 5 V into a serial code for transmission over the RS-485 interface. BS-DD also provides diagnostics for connected sensors. The indication unit 10 (BI) receives data from the BCV unit and, using indicators, provides the driver with an auxiliary console with visual information about the current transmission modes, position numbers, and wheel pair slip signals. The indicator is an icon printed on a color film with LED backlight. The size of one pictogram is not less than 10 × 10 mm, the font size of the inscriptions is not less than 7 mm. The brightness of the indicators is provided. The current loop communication unit 11 (BS-TP) carries out two-way data exchange between the BCV and the diesel engine. To determine the most energy-efficient operating modes of the hybrid locomotive drive, information about the current coordinates coming from the GLONASS / GPS receiver via the CAN interface is received by the block 12 intelligent path profile prediction (BIPP). In the process of locomotive movement, an array of tracks is created containing a large amount of information, including the coordinates of the beginning and end of block sections, average, maximum and minimum powers sold in sections, etc. After statistical processing of information, the BIPP issues signals to control the engine speed, as well as charging - discharging the drive, i.e. redistributes the used power of the diesel generator set and the power of the energy storage. The monitor unit 13 (MB) continuously reads all the information present on the exchange line for storing data in a volatile memory, to display the current parameters of the locomotive, as well as warning and alarm messages about equipment malfunctions. Viewing registered parameters is carried out in the form of graphs directly on the MB or on a standard computer with the operating system Windows 98 and later. MB also carries out the function of diagnosing all blocks MPSUiD. All information is displayed in graphic and text form on the liquid crystal panel. The display constantly displays the basic information needed to guide the train. In addition, at the request of the driver additional diagnostic information is displayed. In case of equipment failure and emergency, an emergency priority display of emergency messages in the form of pop-up windows is provided. Block 14 of voice informational messages (BRIS), in addition to visual information, voices the most important messages, such as, for example, “not turning on the compressor”, “not turning on the fan”, “blocking of the axles of the locomotive”, etc. Basic information contains: the state of the controlled equipment and locomotive circuits, a given control mode, the condition of the locomotive power circuit. Additional diagnostic information displays the status of the control circuits of the locomotive, as well as the set and actual values of the currents in each traction motor, the set and actual values of the excitation current, the speed of the locomotive, the state of the communication channels, the archive of messages displayed on the display during operation. Diagnostic (alarm) messages display the name of the circuit section, the date of the message, the name of the failure or malfunction, the probable cause of the failure or malfunction and are stored for later analysis. The device 15.1, (joystick), receives commands from the BCV and, in accordance with the command, smoothly changes the force of traction or braking. Device 15.2, (joystick), also smoothly changes the traction or braking force on command from the BCV, but when the locomotive moves in the opposite direction. Turbocharger monitoring and diagnostics unit (BKDT) - 16 receives and converts information from pressure and temperature sensors at the inlet of the compressor and turbocharger turbine, turbocharger rotor speed sensors, air flow sensor to the turbocharger compressor and transmits information through a duplicated RS-485 interface to the central unit calculator (BCV) - 1 on the readings of all sensors. The control unit and diagnostics of the diesel engine (BKDD) - 17 receives and converts information from the fuel consumption sensors at the inlet and outlet of the diesel engine, the engine speed sensor, the temperature and pressure sensors of charge air in the air receiver and exhaust gases in the exhaust manifold by cylinders, and It also gives messages about diesel engine deviations via the duplicated RS-485 interface to the central computer unit (BCV) - 1, which reflects information on the monitor unit (MB) - 13. The hybrid drive control unit m (BUGP) - 18 controls the joint operation of the electrodynamic braking system and the electrical energy storage system of the hybrid drive and transmits information via the duplicated RS-485 interface to the central computer unit (BCV) - 1. The current time recording unit (BRTV) - 19 records the current time the operation of the locomotive and the characteristic time intervals characterizing the duration of the locomotive systems during start-up, warm-up, operation at steady-state transient conditions, including when the diesel engine is stopped, as well as events receiving events and transmits all the information in real time through the duplicated RS-485 interface to the central computer unit (BCV) - 1 with the subsequent output of information to the monitor unit (MB) - 13.

Предлагаемая микропроцессорная система управления и диагностики локомотива с гибридным приводом позволяет повысить информативность на 25%, за счет контроля и диагностирования и оптимизации работы турбокомпрессора, дизеля, системы электродинамического тормоза, гибридного привода и учета временных интервалов, характеризующих продолжительность работы локомотива.The proposed microprocessor control system and diagnostics of a locomotive with a hybrid drive can increase information content by 25%, due to the control and diagnosis and optimization of the turbocompressor, diesel, electrodynamic brake system, hybrid drive and time intervals characterizing the duration of the locomotive.

Claims (1)

Микропроцессорная система управления и диагностики (МПСУиД) локомотива с гибридным приводом, выполненная в виде блоков и устройств, распределенных группами по отсекам локомотива и соединенных между собой в сеть по последовательному дублированному интерфейсу, причем блоки входных сигналов (БВС), предназначенные для ввода в систему дискретных сигналов от цепей управления локомотивом, выполнены как отдельные модули, а один из них установлен в дизельном помещении, содержит мониторный блок (МБ), установленный на основном пульте кабины машиниста и предназначенный для отображения текущей информации об измеряемых параметрах локомотива и аварийных сообщений, диагностики систем и аппаратов локомотива и всех блоков, входящих в микропроцессорную систему управления, сохранения архива параметров с возможностью его последующего просмотра, а также для обеспечения связи отдельных секций при работе локомотива по системе многих единиц, блок центрального вычислителя (БЦВ), предназначенный для выполнения алгоритмов управления системой и для обмена по интерфейсу с мониторным блоком МБ, блоки управления контакторами и пневмовентилями (БУК), предназначенные для управления электромагнитными и электропневматическими клапанами локомотива в соответствии с управляющими сигналами БЦВ и диагностики включаемых аппаратов, блоки связи с пультом (БСП), смонтированные на основном и вспомогательном пультах кабины машиниста и предназначенные для обработки сигналов, поступающих от органов управления локомотивом, и обеспечения информационного обмена с БЦВ, снабжены CAN - интерфейсом для связи с внешними устройствами, блок связи с датчиками давления (БС-ДД), установленный в дизельном помещении и предназначенный для преобразования сигналов с датчиков напряжения, установленных на локомотиве, в последовательный код и передачи их по интерфейсу в БЦВ, блоки связи с датчиками давления токовыми (БС-ДД-Т), один из которых установлен в дизельном помещении, предназначенные для преобразования сигналов с датчиков давления и температуры, установленных на локомотиве, в последовательный код и передачи его по интерфейсу в БЦВ, а также для обеспечения питания датчиков и диагностики нарушений их работы, блок связи с датчиками пути скорости (БС-ДПС-БЗС), предназначенный для преобразования импульсного сигнала с датчика пути скорости в цифровой код и передачи обработанных сигналов в БЦВ, блок индикации локомотива (БИ), установленный на вспомогательном пульте и предназначенный для отображения режимов работы силовой схемы локомотива и аварийных сигналов, содержит блок интеллектуального предсказания профиля пути (БИПП), предназначенный для создания и сохранения профиля трасс на основе информации GLONASS/GPS, а также для оптимизации расходования энергетических ресурсов путем передачи сформированных команд в БЦВ, блок связи с системой микроклимата (БС-СМ), предназначенный для обеспечения двустороннего обмена данными между системой микроклимата и БЦВ, блок связи устройств измерения (БС-СИ), при этом блок БС-СМ связан входом-выходом с блоком БС-СИ по отдельному последовательному каналу связи для сбора и передачи данных в БЦВ, устройства управления с функцией задания бесступенчатого изменения силы тяги и торможения, блок связи «токовая петля» (БС-ТП), предназначенный для обеспечения двустороннего обмена данными между БЦВ и дизелем, а также блок речевых информационных сообщений (БРИС), предназначенный для голосового воспроизведения особо важных сообщений, в дизельном помещении локомотива смонтированы группа блоков управления контакторами и пневмовентилями БУК, блок связи «токовая петля», второй блок входных сигналов БВС, а также блок связи с датчиками давления токовыми БС-ДД-Т, отличающийся тем, что в дизельное помещение дополнительно введены четыре блока, первый из которых блок контроля и диагностирования турбокомпрессора (БКДТ), с тремя парами датчиков температуры и давления, которые установлены на входе и выходе компрессора и турбины турбокомпрессора, с датчиком частоты вращения ротора турбокомпрессора и с датчиком расхода воздуха на входе в компрессор турбокомпрессора; второй блок контроля и диагностирования дизеля (БКДД) с двумя датчиками расхода топлива, которые установлены на входе и выходе дизеля, с датчиком частоты вращения коленчатого вала дизеля, с двумя парами датчиков температуры и давления наддувочного воздуха в воздушном ресивере и отработанных газов в выпускном коллекторе по цилиндрам; третий блок управления гибридным приводом (БУГП) с системой электродинамического торможения (ЭДТ) и системой накопителя электрической энергии гибридного привода, которая выполнена из молекулярных конденсаторов и литий-железофосфатных аккумуляторов; четвертый блок регистрации текущего времени (БРТВ) - соединен с датчиками частоты вращения турбокомпрессора и коленчатого вала дизеля, со всеми датчиками давления и температуры, с датчиками расхода воздуха турбокомпрессора, с датчиками давления и температуры наддувочного воздуха в воздушном ресивере, с датчиками отработанных газов в выпускном коллекторе по цилиндрам, с датчиками расхода топлива на входе и выходе в дизеле, задатчиком текущего времени, причем все датчики четырех блоков соединены с блоком центрального вычислителя (БЦВ), а все блоки последовательно соединены с дублированным интерфейсом.The microprocessor control and diagnostic system (MPSUiD) of the hybrid locomotive locomotive, made in the form of blocks and devices distributed in groups along the locomotive compartments and interconnected into the network via a serial duplicated interface, and the input signal blocks (BVS) intended for input into the discrete system signals from the control circuits of the locomotive, made as separate modules, and one of them is installed in a diesel room, contains a monitor unit (MB) installed on the main console of the cab issta and designed to display current information about the measured parameters of the locomotive and alarm messages, diagnose systems and devices of the locomotive and all units included in the microprocessor control system, save the parameter archive with the possibility of its subsequent viewing, as well as to ensure the connection of individual sections during operation of the locomotive a system of many units, a central computer unit (BCV), designed to perform system control algorithms and to exchange via an interface with a monitor unit M , control units for contactors and pneumatic fans (BUK), designed to control the electromagnetic and electro-pneumatic valves of the locomotive in accordance with the control signals of the BCV and diagnostics of the switched on devices, communication units with the remote control (BSP) mounted on the main and auxiliary control panels of the driver’s cab and intended for signal processing coming from the locomotive controls, and providing information exchange with the CCV, equipped with CAN - interface for communication with external devices, a communication unit with pressure sensors (BS-DD) installed in a diesel room and designed to convert signals from voltage sensors installed on the locomotive into a serial code and transmit them via the interface to the BCV, communication units with current pressure sensors (BS-DD-T), one of which is installed in a diesel room, designed to convert signals from pressure and temperature sensors installed on the locomotive into a serial code and transmit it via the interface to the BCV, as well as to supply sensors and diagnostics disturbances in their operation, a communication unit with speed track sensors (BS-DPS-BZS), designed to convert a pulse signal from a speed track sensor to a digital code and transmit processed signals to a BCV, a locomotive indication unit (BI) installed on the auxiliary console and designed to display the operating modes of the locomotive power circuit and alarms, it contains an intelligent path profile prediction unit (BIPP) designed to create and save a track profile based on GLONASS / GPS information, as well as for optimizing energy consumption by transferring the generated commands to the CCV, the communication unit with the microclimate system (BS-SM), designed to provide two-way data exchange between the microclimate system and the CCV, the communication unit of the measurement devices (BS-SI), while the BS-SM unit connected by an input-output to the BS-SI unit via a separate serial communication channel for collecting and transmitting data to the BCV, a control device with the function of setting stepless changes in traction and braking force, the “current loop” communication unit (BS-TP), designed To ensure two-way data exchange between the BCV and the diesel engine, as well as a voice information message block (BRIS), designed for voice playback of especially important messages, a group of control units for contactors and pneumatic fans BUK, a current loop communication unit, are mounted in the diesel locomotive room a block of input signals of the BVS, as well as a block of communication with current pressure sensors BS-DD-T, characterized in that four blocks are additionally introduced into the diesel room, the first of which is a control unit and a diagnosis tirovanie turbocharger (BKDT) with three pairs of temperature and pressure sensors that are installed at the inlet and outlet of the compressor and the turbine, with a rotor speed sensor and turbocharger air flow sensor at the inlet of the turbocharger compressor; the second diesel monitoring and diagnostic unit (BCD) with two fuel flow sensors that are installed at the inlet and outlet of the diesel engine, with a diesel engine speed sensor, with two pairs of temperature and pressure sensors for charge air in the air receiver and exhaust gases in the exhaust manifold cylinders; the third hybrid drive control unit (BUGP) with an electrodynamic braking system (EDT) and a hybrid drive electrical energy storage system, which is made of molecular capacitors and lithium-iron phosphate batteries; fourth current time recording unit (BRTV) - connected to sensors of the turbocharger and diesel crankshaft rotational speed sensors, to all pressure and temperature sensors, to turbocompressor air flow sensors, to pressure sensors and charge air temperature in the air receiver, to exhaust gas sensors in the exhaust a collector in cylinders, with fuel consumption sensors at the inlet and outlet of the diesel engine, a current time controller, and all the sensors of the four blocks are connected to the central computer unit (BCV), and ce blocks connected in series with the duplicated interface.

Images