[发明专利]新型分布式网络控制制动机电子制动阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀。

背景技术

列车运行时，司机需要根据实际运行情况对列车进行制动控制，包括运转，初制动，全制动，抑制，重联，紧急以及缓解解除制动等控制操作。制动闸的不同位置代表不同的制动命令。制动阀用来采集制动闸的角度信息，同时传输信号给列车制动控制单元，进行制动操作。

传统的制动阀，采用机械传递刹车指令，这就使得该终端体积庞大、易出现指令错误、故障率高、响应慢等缺点，随着机车设备的发展，不再适合于新一代的高速铁路交通系统。此外，传统的制动阀采用电位器采集制动闸角度信息，电位器阻值易受温度影响，采集信息也会受到AD采样精度的影响，制动信号的采集稳定性较差。并且传统的制动阀无法检测BCU故障，当BCU出现故障时，不具有故障容错功能。因此，如何稳定可靠的采集制动闸信息，同时准确的传输给制动控制单元，并且在BCU出现故障时，替代BCU进行制动功能是机车制动面临的难题和挑战，更是当前迫切要解决的问题。

该系统的开发由国家自然科学基金项目61379111，61672537，61672539，61402538，61403424，61602529，61502055和61503048提供部分支持。

发明内容

本发明要解决的技术问题是设计一种新型制动阀，可以稳定可靠的采集制动闸信息，同时准确的传输给制动控制单元，并且能够检测制动控制单元故障，替代制动控制单元进行紧急制动。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，

一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，包括

一用于提供稳压电源的电源转换模块；

一用于无触点输出的PWM输出模块；

一用于采集制动闸侧压信号和硬线识别的信号输入模块；

一用于判断输入信号，控制PWM输出，接收机车内部网络信号，进行信号滤波处理的控制模块；

一用于机车内部通信的通信模块；

一用于存储制动闸校准信息和机车制动显示控制率的存储模块；

二用于控制制动的制动闸；

二用于采集制动闸角度信息的角度传感器；

一用于采集制动缸压力信号的模拟量采集模块。

所述的控制模块为MCU，并通过MCU通用IO口连接输入模块，通过MCU的一PWM接口连接PWM输出模块，通过MCU外部地址数据总线连接通信模块，通过IIC接口连接存储模块，所述的角度传感器安装在制动闸上，所述的制动闸通过角度传感器连接到通信模块，所述的通信模块同时连接到列车内部CAN网络，所述的电源转换模块为整个电子制动阀提供电源。

所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，所述的通信模块包括

一CAN网络通信模块；

一SPI网络通信模块；

所述的控制模块分别通过CAN网络通信模块和SPI网络通信模块连接列车内部CAN网络和制动闸。

所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，所述的CAN网络通信模块冗余双芯片CAN通信模块,包括，

一用于实现控制模块与CAN网络通信模块数据交换的双口RAM；

二用于实现CAN网络通讯的CAN通讯芯片；

二用于实现与列车内部其他CAN网络设备之间进行数据接收和发送的数据收发器；

二用于实现抑制共模和差模干扰的滤波模块；

二用于实现数据隔离的隔离模块；

所述的二CAN通讯芯片分别通过二CAN网络数据收发器通信连接列车内部其他CAN网络设备，控制模块外部地址数据总线和一双口RAM与CAN通讯芯片通信连接。

所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，其特征在于，所述的SPI通信模块包括，

一用于实现与外部编码器实现数据交换的双口RAM；

二用于实现SPI通信的SPI控制芯片；

二用于实现电平转换的RS485模块；

所述的二SPI模块分别通过二RS485电平转换器连接到用于采集制动闸信息的二角度传感器，控制模块通过外部地址数据总线和一双口RAM来与SPI控制芯片通信连接。

所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，所述的控制模块采用滑动平均滤波算法用来对制动闸角度传感器采集到的角度信号进行优化处理。

所述的一种新型分布式网络控制制动机电子制动阀，所述的控制模块包括校准模式和正常工作模式两种模式，两种模式根据CAN网络通信模块接收到的CAN报文命令来进行选择。