矿用机车双机重联列车通信网络研究与设计

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随着铁矿开采深度加大,采矿场铁路坡度逐渐增加,为提高机车的爬坡能力,必须增加机车的牵引力,双机或者多机重联是提高机车牵引力最有效的方式。由此提出了用数字控制方式,网络连接的方法进行双机重联。本文主要针对矿用机车的双机重联列车通信网络进行研究,并最终设计了150吨韶峰机车的双机重联。本文首先分析了国内韶山和韶峰系列机车的电气结构;紧接着分析了矿用电传动机车的列车通信网络设备以及每一类设备的数据流量;最后从物理层、数据链路层两层分析了现有的列车通信网络的特点。从而为最终采用CAN和MVB实现矿用机车的双机重联提供了理论依据。结合我国铁路运输的现状,提出了针对原有机车的双机重联方案,以提高机车的重载爬坡能力。本论文详细阐述了双机重联的设计方法。该系统中列车总线采用了TCN的MVB总线实现车辆间的相互通信,车辆总线采用了强实时性的CAN总线,实现了电机状态采集节点、司机指令采集节点、主控节点以及显示器节点之间的相互通信。机车主控节点作为网关连接两类总线,接收两机车的所有数据后判断机车的状态,调用相应的控制策略模块控制机车运行。MVB网卡采用超大容量FPGA芯片为核心,实现了Ⅰ类设备的通信。CAN网络硬件设计采用带CAN控制器的C8051F040单片机,CAN用户层协议根据机车数据流量自行定义。使用了MCGS工控组态软件实现了触摸屏显示器的界面设计、数据存储和数据下载。该双机重联经过了重载爬坡实验,CAN作为车辆总线传输间隔和速度比作为列车总线的MVB低,机车运行时,电空阀动作时间一致,能够很好的发挥两车的牵引力,提高机车爬坡能力,试验证明了该列车通信网络具有很好的应用前景。
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