РАСПРЕДЕЛЕННАЯ СИСТЕМА ЗАПУСКА ДЛЯ ЛОКОМОТИВА ИЛИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ПОВЫШЕННОЙ ПРОХОДИМОСТИ
DISTRIBUTED STARTING SYSTEM FOR LOCOMOTIVE OR HIGHER-CROSS-COUNTRY CAPACITY VEHICLE

Область техники
Настоящее изобретение относится к системе для использования с процессором локомотива, управляющим вспомогательным устройством локомотива. В частности, изобретение относится к сети контроллеров, использующей систему распределения энергии для управления вспомогательными устройствами локомотива. Систему также можно применять для транспортных средств повышенной проходимости (ТСПП).
Уровень техники
Первоначально управление большинством вспомогательных устройств осуществлялось непосредственно путем избирательной подачи питания или избирательного прекращения подачи питания к вспомогательному устройству. Такой подход требовал наличия отдельного набора питающих проводов к каждому вспомогательному устройству и переключателей большой мощности для соединения каждого набора питающих проводов с источником питания.
По мере модернизации локомотивных систем возникла потребность в использовании сети для связи с вспомогательным оборудованием и управления им. Существует также потребность в том, чтобы в таких сетях применялись последовательные соединения, которые менее восприимчивы к шумам и другим факторам окружающей среды. Существует также потребность в том, чтобы такая система была простой и дешевой в реализации. Существует также потребность в том, чтобы такая система взаимодействовала и была совместимой с другими сетями, которые могут быть составной частью вспомогательного оборудования локомотива или использоваться совместно с ним. Существует также потребность в том, чтобы такая система была выполнена таким образом, чтобы ею можно было оснастить существующие системы.
Сущность изобретения
Технической задачей настоящего изобретения является создание распределенной системы запуска локомотива, которая обеспечивает меньшую восприимчивость к шумам, при этом простой и дешевой в реализации и совместимой с другими сетями.
В одном варианте осуществления изобретения поставленная задача решена путем создания системы для использования с процессором локомотива или транспортного средства повышенной проходимости (ТСПП), причем процессор управляет вспомогательным устройством локомотива или ТСПП. Устройство запуска избирательно подключает вспомогательное устройство локомотива или ТСПП. Переключатель устройства запуска избирательно включает устройство запуска. Микроконтроллер сети контроллеров (CAN) устройства запуска управляет переключателем устройства запуска. Панельный переключатель избирательно подает питание к микроконтроллеру CAN устройства запуска и к переключателю устройства запуска. Система распределения энергии соединяет микроконтроллер CAN устройства запуска и переключатель устройства запуска с панельным переключателем. Микроконтроллер CAN панели, реагирующий на процессор, управляет панельным переключателем.
В другом варианте осуществления изобретения предложена система для использования с процессором локомотива или транспортного средства повышенной проходимости (ТСПП), управляющим вспомогательным устройством локомотива или ТСПП. Устройство запуска открывает и закрывает устройство для избирательного подключения вспомогательного устройства локомотива или ТСПП. Микроконтроллер сети микроконтроллеров (CAN) устройства запуска связан с переключателем устройства запуска. Панельный переключатель избирательно подает питание к устройству запуска. Система распределения энергии соединяет устройство запуска с панельным переключателем. Микроконтроллер CAN панели, связанный с процессором, осуществляет взаимодействие с микроконтроллером CAN устройства запуска.
В еще одном варианте осуществления изобретения предложена модифицированная система для использования с процессором локомотива или транспортного средства повышенной проходимости (ТСПП), причем процессор управляет вспомогательным устройством локомотива или ТСПП. Локомотив содержит устройство запуска для избирательного подключения вспомогательного устройства локомотива или ТСПП, панельный переключатель для избирательной подачи питания к устройству запуска и систему распределения энергии, соединяющую устройство запуска с панельным переключателем. Модифицированная система содержит переключатель устройства запуска, выполненный с возможностью избирательного включения устройства запуска, и микроконтроллер сети контроллеров (CAN) устройства запуска для управления панельным переключателем. Микроконтроллер CAN устройства запуска предназначен для получения питания от системы распределения энергии и соединения с системой распределения энергии. Система также содержит микроконтроллер CAN панели, реагирующий на процессор, для управления панельным переключателем. Микроконтроллер CAN панели выполнен с возможностью приема питания от системы распределения энергии и связи с ней. Микроконтроллер CAN устройства запуска и микроконтроллер CAN панели осуществляют связь друг с другом через систему распределения энергии.
В следующем варианте осуществления изобретения предложена модифицированная система для использования с процессором локомотива или транспортного средства повышенной проходимости ТСПП, управляющим вспомогательным устройством локомотива или ТСПП, причем указанные локомотив или ТСПП содержат устройство запуска для избирательного подключения вспомогательного устройства локомотива или ТСПП, панельный переключатель для избирательной подачи питания к устройству запуска и систему распределения энергии, соединяющую устройство запуска с панельным переключателем. Модифицированная система содержит микроконтроллер сети контроллеров (CAN) устройства запуска, связанный с устройством запуска и соединенный с системой распределения энергии, и микроконтроллер CAN панели, связанный с процессором и соединенный с системой распределения энергии. Микроконтроллер CAN устройства запуска и микроконтроллер CAN панели осуществляют связь друг с другом через систему распределения питания.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых
фиг.1 изображает электрическую схему известной локомотивной системы, в которой устройство запуска с цифровым выходом управляет катушкой контактора посредством системы распределения энергии (СРЭ);
фиг.2 - электрическую схему одного варианта осуществления локомотивной распределенной системы устройства запуска на основе CAN, в которой микроконтроллер контроллерной сети (CAN) панели, реагирующий на центральное процессорное устройство (ЦПУ) локомотива, взаимодействует с микроконтроллером CAN устройства запуска, который избирательно подключает устройство, такое как катушка контактора и связанный с нею контактор, через систему распределения энергии, согласно изобретению;
фиг.3 - электрическую схему другого варианта осуществления распределенной локомотивной системы устройства запуска на основе CAN, в которой устройство запуска с цифровым выходом управляет устройством, таким как катушка контактора, для размыкания и замыкания контакторов через систему распределения энергии (СРЭ), причем микроконтроллер CAN панели, связанный с ЦПУ локомотива, взаимодействует с микроконтроллером CAN устройства запуска, связанным с катушкой контактора, посредством модулированных сигналов, наложенных на СРЭ, согласно изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 приведена электрическая схема известной локомотивной системы, в которой устройство 102 запуска с цифровым выходом управляет устройством, таким как катушка 104 контактора, и связанными с ней контакторами, через систему 106 распределения энергии (СРЭ). Показанная система 106 распределения энергии имеет один соединительный провод, который соединяет катушку 104, которая размыкает и замыкает контактор 108, с источником 122 питания через полевой транзистор (ПТ) 110 на панели 112 управления. ПТ 110 избирательно открывается и закрывается для избирательного возбуждения катушки 104, которая размыкает и замыкает контакторы 108. Управление ПТ 110 осуществляют при помощи фотоэлектрического изолятора 114 (ФЭИ) или изолирующего устройства иного типа, предназначенного для изолирования управляющего ЦПУ (центрального процессорного устройства) 116 и других электронных устройств от напряжений переходного процесса в системе 106 распределения энергии, вызываемых цепью катушки или устройствами, соединенными с системой 106 распределения энергии.
ЦПУ 116 управляет катушкой 104 контактора и контактором 108 для избирательного подключения первого вспомогательного устройства 118 и избирательного подключения второго вспомогательного устройства 120. Во время работы ЦПУ 116 подает сигнал на фотоэлектрический изолятор 114, который в свою очередь преобразует этот сигнал в напряжение, подаваемое на базу ПТ 110, которое избирательно закрывает ПТ и соединяет источник 122 питания с катушкой 104 посредством системы 106 распределения энергии. При подаче питания на катушку 104 один или несколько контакторов 108 замыкаются, подключая первое вспомогательное устройство 118 и/или второе вспомогательное устройство 120.
На фиг.2 представлена электрическая схема одного варианта осуществления системы распределительного устройства запуска для локомотива на основе сети контроллеров (CAN), согласно изобретению. Хотя приведенное здесь описание изобретения относится к локомотиву, подразумевается, что изобретение включает также систему, являющуюся составной частью транспортного средства повышенной проходимости (ТСПП). Устройство 202 запуска с цифровым выходом управляет катушкой 204 контакторов посредством системы 206 распределения энергии. В этом варианте осуществления система 206 распределения энергии имеет один соединительный провод, который соединяет катушку 204 контактора 208 с источником 222 питания через ПТ 210 на панели 212 управления. ПТ открывается и закрывается, включая и отключая систему 206 распределения энергии и избирательно подавая питание на схему справа от штриховой линии, которая удалена от схемы управления слева от штриховой линии. Управление ПТ 210 осуществляют при помощи фотоэлектрического изолятора 214 или изолирующего устройства иного типа, предназначенного для изолирования схемы управления от любых напряжений переходного процесса в цепи контактора. В описываемом варианте осуществления схема управления содержит микроконтроллер 215 сети контроллеров (МК CAN) панели, реагирующий на команды ЦПУ (центрального процессорного устройства) 216. МК 215 CAN панели соединен также с системой распределения энергии для подачи модулированных сигналов связи в систему 206 распределения энергии и для приема модулированных сигналов связи, поданных в систему 206 распределения энергии.
В удаленном месте справа от штриховой линии к системе распределения энергии присоединены переключатель 224 устройства запуска и МК 226 CAN устройства запуска для управления избирательным включением катушки 204 и контактора 208. В данном варианте осуществления устройство МК 226 CAN устройства запуска управляет ПТ 228, который соединен с системой 206 распределения энергии и избирательно подает питание к катушке 204. МК 226 CAN устройства запуска также соединен с системой 206 распределения энергии для получения модулированных сигналов связи, которые поданы в систему 206 распределения энергии, и для подачи сигналов связи в систему 206 распределения энергии.
В процессе работы ЦПУ 216 управляет МК 215 CAN панели и подает к нему центральные сигналы управления, которые используются для управления ПТ 210 через фотоэлектрический изолятор 214. Кроме того, центральные сигналы управления преобразуются в сигналы связи СAN, которые модулируются в системе 206 распределения энергии для связи с другими устройствами CAN устройства запуска, например, с МК 226 CAN устройства запуска, соединенного с системой 206 распределения энергии. Например, ЦПУ 216 может дать команду МК 215 CAN панели закрыть ПТ 210 и дать команду МК 226 CAN устройства запуска закрыть ПТ 228. Это приводит к подаче питания на катушку 204 и связанные с нею контакторы 208, так что первое вспомогательное устройство 218 и второе вспомогательное устройство 220 оказываются избирательно подключенными.
Другой характерный признак некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения (фиг.2) включает информацию обратной связи, подаваемую МК 226 CAN запуска на ЦПУ 216 панели через МК 215 CAN панели. Например, первый датчик 230 может контролировать эксплуатационный параметр первого вспомогательного устройства 218 и подавать первые измерительные сигналы к МК 226 CAN устройства запуска. Аналогично, второй датчик 232 может быть связан со вторым вспомогательным устройством 220 для определения параметра или другой характеристики устройства и подавать второй измерительный сигнал к МК 226 CAN устройства запуска. МК 226 CAN устройства запуска преобразует первые и вторые сигналы датчика в модулированные сигналы связи, которые налагаются на систему 206 распределения энергии. МК 215 CAN панели принимает модулированные сигналы связи, представляющие собой первые и вторые сигналы датчика, и направляет модулированные сигналы информации в ЦПУ 216. Таким образом, ЦПУ 216 имеет возможность реагировать на первые и вторые датчики 230, 232. Например, ЦПУ 216 может подтвердить, что первое вспомогательное устройство надлежащим образом действует (или бездействует) на основе первого сигнала, поступившего от первого датчика 230. Если устройство ненадлежащим образом действует или бездействует, ЦПУ может предпринять определенные действия, например, сбросить систему или уведомить оператора о потенциальной неисправности.
В описываемом варианте осуществления система, изображенная на фиг.2, предназначена для использования с ЦПУ 216 локомотива, управляя первым и вторым вспомогательными устройствами 218 и 220 локомотива. Таким образом, катушка 204 входит в состав устройства запуска для размыкания и замыкания контактора 208 для избирательного включения первого и/или второго вспомогательного устройства 218 и 220 локомотива. Переключатель 224 устройства запуска избирательно подключает катушку 204 в ответ на сигналы управления и на управление со стороны МК 226 CAN устройства запуска, причем сигналы управления подаются через систему 206 распределения энергии. В этом варианте осуществления ПТ 210 входит в состав панельного переключателя для избирательной подачи питания к МК 226 CAN устройства запуска и к переключателю 224 устройства управления через систему 206 распределения энергии, которая соединяет оба прибора с источником питания. МК 215 CAN панели отвечает на сигналы ЦПУ 216 для управления панельным переключателем, представляющим собой ПТ 210, через фотоэлектрический изолятор 214.
Удаленные части системы справа от штриховой линии подают информацию обратной связи на управляющие части системы слева от штриховой линии. В частности, МК 226 CAN устройства запуска подает на МК 215 CAN панели через систему 206 распределения энергии один или несколько сигналов обратной связи. Этот сигнал обратной связи может быть просто подтверждением приема сигнала от МК 215 CAN панели, или он может быть сигналом, содержащим информацию о состоянии переключателя 224 устройства запуска, катушки 204, контактора 208, одного или обоих вспомогательных устройств 218, 220 или информацию, подаваемую к МК 226 CAN устройства запуска первым и вторым датчиками 230 и 232. Одной из целей этой обратной связи может также быть просто обеспечение связи между МК 226 CAN устройства запуска и МК 215 CAN панели. Кроме того, МК 215 CAN панели может подавать сигнал, соответствующий сигналу обратной связи, на ЦПУ 216 для обновления состояния удаленных частей на ЦПУ 216.
Согласно одному варианту осуществления изобретения информация обратной связи может содержать информацию обратной связи вспомогательного датчика. В частности, первый и второй датчики 230 и 232, связанные с первым и вторым вспомогательными устройствами 218 и 220, подают сигналы первого и второго датчиков на МК 226 CAN устройства запуска. В ответ МК 226 CAN устройства запуска подает на МК 215 CAN панели через систему 206 распределения энергии соответствующие сигналы обратной связи. Кроме того, МК 215 CAN панели может подавать на ЦПУ 216 сигнал, соответствующий сигналу обратной связи.
Предусматривается также, что изобретение может содержать модифицированную систему для использования с процессором 216 локомотива и/или ТСПП, причем процессор 216 управляет вспомогательным(и) устройством(ами) 218, 220 локомотива. В этом варианте осуществления устройство 204, 208 запуска избирательно включает вспомогательное(ые) устройство(а) 218, 220 локомотива. Панельный переключатель 210 избирательно подает питание на устройство 204, 208 запуска через систему 206 распределения энергии, которая соединяет устройство 204, 208 запуска с панельным переключателем 210. В этом варианте осуществления модифицированная система содержит переключатель 224 устройства запуска, микроконтроллер 226 CAN устройства запуска и микроконтроллер 215 CAN панели. Переключатель 224 устройства запуска включен последовательно между устройством 204, 208 управления и панельным переключателем 210 и выполнен с возможностью избирательного подключения устройства 204, 208 запуска. Микроконтроллер 226 CAN устройства запуска управляет переключателем 224 устройства запуска таким образом, чтобы микроконтроллер 226 CAN устройства запуска имел возможность получать питание от системы 206 распределения энергии и соединяться с нею. Микроконтроллер 215 CAN
панели реагирует на процессор 216 и управляет панельным переключателем 210. Микроконтроллер 215 CAN панели выполнен с возможностью получения питания от системы 206 распределения энергии и соединения с нею, и микроконтроллер 226 CAN устройства запуска и микроконтроллер 215 CAN панели осуществляют связь друг с другом через систему распределения энергии.
На фиг.3 представлена электрическая схема другого варианта осуществления распределенной системы устройства запуска локомотива и/или ТСПП на основе CAN согласно изобретению. Цифровой выход 302 устройства запуска управляет катушкой 304 контактора через систему 306 распределения энергии. В приведенном варианте осуществления распределение 306 энергии представляет собой сигнальный провод, который соединяет катушку 304 контактора 308 с источником 322 питания через ПТ 310 на панели 312 управления, которая изображена справа от штриховой линии и находится на удалении от элементов системы. В результате ПТ 310 включает и выключает катушку 304 и избирательно размыкает и замыкает контакторы 308. ПТ 310 управляется посредством фотоэлектрического изолятора 314 или иного типа устройства изоляции напряжения для изоляции управляющего ЦПУ 316 и соединенной с ним прочей электроники от напряжений переходного процесса в системе распределения энергии. В этом варианте осуществления МК 315 CAN панели, связанный с ЦПУ 316 локомотива, взаимодействует с МК 326 CAN устройства запуска, связанным с удаленными устройствами, такими как первое вспомогательное устройство 318 и второе вспомогательное устройство 320. МК 315 CAN панели осуществляет связь с МК 326 CAN устройства запуска посредством модулированных сигналов, налагаемых на систему 306 распределения энергии. В процессе работы ЦПУ 316 избирательно подключает и отключает подачу питания системой распределения энергии к удаленному оборудованию посредством управления фотоэлектрическим изолятором 314, который в свою очередь управляет ПТ 310, чтобы избирательно закрывать его и соединять источник 322 питания с катушкой 304. Кроме того, закрытие ПТ 310 устанавливает канал связи через систему 306 распределения энергии, причем этот канал связи обеспечивает обмен сигналами между МК 326 CAN устройства запуска и МК 315 CAN панели.
В варианте осуществления, приведенном на фиг.3, удаленное оборудование содержит первый датчик 330, контролирующий работу или состояние первого вспомогательного устройства 318, и второй датчик 332, контролирующий работу или состояние второго вспомогательного устройства 320. Датчики подают соответственно первый и второй сигналы датчиков на МК 326 CAN устройства запуска, которое преобразует сигналы датчиков в модулированные сигналы, подаваемые через систему распределения энергии на МК 315 CAN панели и затем на ЦПУ 316.
Таким образом, на фиг.3 приведена система для использования с ЦПУ 316 локомотива, управляющая первым и вторым вспомогательными устройствами 318 и 320 локомотива, которые являются удаленными по отношению к локомотиву. Удаленное оборудование содержит устройство запуска, например, катушку 304 для размыкания и замыкания одного или нескольких контакторов 308 для избирательного включения первого и второго вспомогательных устройств 318 и 320. МК 326 CAN устройства запуска связан с устройством запуска, а панельный переключатель, например, ПТ 310, избирательно подает питание к катушке 304. Система 306 распределения энергии через панельный переключатель ПТ 310 соединяет катушку 304 с источником 332 питания, который является удаленным по отношению к удаленному оборудованию. МК 315 CAN панели, связанный с ЦПУ 316 локомотива, взаимодействует с ним, а также взаимодействует с МК 326 CAN устройства запуска для подачи управляющих сигналов на МК 326 CAN устройства запуска и для приема сигнала о состоянии от МК 326 CAN устройства запуска.
Можно также предусмотреть, что изобретение содержит модифицированную систему для использования с процессором 316 локомотива, управляющую вспомогательным устройством 318, 320 локомотива. В этом варианте осуществления устройство 304, 308 запуска избирательно включает вспомогательное(ые) устройство(а) 318, 320 локомотива. Панельный переключатель 310 избирательно подает питание на устройство 304, 308 запуска. Система 306 распределения энергии соединяет устройство 304, 308 запуска с панельным переключателем 310. Модифицированная система содержит устройство запуска, микроконтроллер 326 CAN устройства запуска и микроконтроллер CAN 315 панели. Микроконтроллер 326 CAN устройства запуска связан с устройством 304, 308 запуска и соединен с системой 326 распределения энергии. Микроконтроллер 315 CAN панели связан с процессором 316 локомотива и соединен с системой 306 распределения энергии. Микроконтроллер 326 CAN устройства запуска и микроконтроллер 315 CAN панели осуществляют связь друг с другом через систему 306 распределения энергии.