李　新, 李　哲

(中車大連機(jī)車車輛有限公司， 遼寧大連 116022)

?

HXD3C型電力機(jī)車自主化控制與監(jiān)視系統(tǒng)(TCMS)研究與實(shí)現(xiàn)

李新, 李哲

(中車大連機(jī)車車輛有限公司， 遼寧大連 116022)

為了實(shí)現(xiàn)HXD3C型電力機(jī)車控制與監(jiān)視系統(tǒng)的硬件和軟件的自主化，掌握電力機(jī)車產(chǎn)品的核心技術(shù)，同時(shí)提高電力機(jī)車產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力，提出了HXD3C型電力機(jī)車控制與監(jiān)視系統(tǒng)完全自主化的解決方案。確定機(jī)車控制與監(jiān)視系統(tǒng)的自主研發(fā)原則，選定PowerPC X86系列及QNX操作系統(tǒng)的硬件和軟件體系，使用C語言進(jìn)行代碼編寫，實(shí)現(xiàn)硬件到軟件完全自主化。通過在沈局HXD3C機(jī)車的裝車試驗(yàn)和線路試驗(yàn)，整套系統(tǒng)工作正常，達(dá)到預(yù)期目的，完成了技術(shù)轉(zhuǎn)讓—消化吸收—自主創(chuàng)新的目標(biāo)。

HXD3C型電力機(jī)車; 自主化; 控制與監(jiān)視系統(tǒng); 硬件結(jié)構(gòu); 軟件結(jié)構(gòu)

HXD3C型機(jī)車是在六軸大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車技術(shù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上衍生出的具有列車供電功能的交流傳動(dòng)快速客運(yùn)電力機(jī)車。目前主要在全國(guó)鐵路局擔(dān)當(dāng)客運(yùn)主力牽引任務(wù)。HXD3C型電力機(jī)車?yán)^承了HXD3系列電力機(jī)車的技術(shù)體系，具有牽引力大、黏著性能好、恒定功率速度范圍寬、效率高、運(yùn)行速度快等特點(diǎn)。

該型機(jī)車的控制與監(jiān)視系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱TCMS)從日本東芝公司技術(shù)引進(jìn)，并經(jīng)過技術(shù)轉(zhuǎn)讓在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，但TCMS的核心技術(shù)一直被國(guó)外壟斷，近期，隨著車型和數(shù)量的不斷增加，TCMS已經(jīng)表現(xiàn)服務(wù)響應(yīng)慢，改善效果不佳的狀態(tài)，影響機(jī)車質(zhì)量的快速提升。為了打破國(guó)外機(jī)車生產(chǎn)商的技術(shù)壁壘，完全掌握機(jī)車的TCMS，提出了以HXD3C電力機(jī)車為起點(diǎn)，自主研發(fā)電力機(jī)車TCMS，并不斷深入研究其相關(guān)技術(shù)的目標(biāo)。

1　自主研發(fā)原則和開發(fā)路線

1.1開發(fā)原則

遵循成熟性、繼承性、自主性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性總體原則，TCMS需要結(jié)合國(guó)際最新一代網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從硬件到軟件的完全自主化設(shè)計(jì)，獨(dú)立編寫軟件代碼，達(dá)到整體替代的目標(biāo)。同時(shí)考慮到TCMS需要具有可繼承性和可移植性，以便將來推廣應(yīng)用到其他車型。

1.2開發(fā)路線

首先根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求確定HXD3C型電力機(jī)車TCMS的硬件系統(tǒng)配置，需要具有可靠性、處理速度快、存儲(chǔ)容量大等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)行機(jī)車部件級(jí)替換，要保證產(chǎn)品的接口與既有產(chǎn)品完全相同。為了微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部通信和其與機(jī)車設(shè)備之間的通信，添加了CAN通信板卡、HDLC通信板卡和以太網(wǎng)板卡。為了采集機(jī)車硬線數(shù)據(jù)，添加了數(shù)據(jù)傳輸模塊。

然后根據(jù)機(jī)車實(shí)際運(yùn)行情況，制定軟件控制規(guī)范，編寫應(yīng)用層軟件，軟件系統(tǒng)需要具有可移植性、開發(fā)方便、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，同時(shí)搭建仿真試驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)室級(jí)的仿真調(diào)試。仿真平臺(tái)相當(dāng)于整車控制系統(tǒng)的集成，它主要由機(jī)車的控制與監(jiān)視系統(tǒng)、工控機(jī)、電源模塊、信號(hào)發(fā)生器、指示燈顯示單元及顯示屏等硬件組成。仿真試驗(yàn)平臺(tái)采用全自動(dòng)信號(hào)反饋和手動(dòng)信號(hào)反饋兩種形式，可以通過仿真試驗(yàn)平臺(tái)模擬機(jī)車實(shí)際控制可能發(fā)生的各種工況。

最后進(jìn)行裝車試驗(yàn)。驗(yàn)證硬件系統(tǒng)，不斷完善軟件系統(tǒng)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，完成技術(shù)轉(zhuǎn)讓-消化吸收-自主創(chuàng)新的總體目標(biāo)。

2　硬件系統(tǒng)配置

2.1接口需求

對(duì)HXD3C機(jī)車TCMS接口進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定以下接口需求指標(biāo)：

接口數(shù)量、種類和功能：

①以太網(wǎng)：4路機(jī)車外重聯(lián)；

②RS485(HDLC)：12路車內(nèi)TCMS和部件級(jí)通訊；

③數(shù)字輸入：144路，DC 110 V設(shè)備狀態(tài)采集；

④數(shù)字輸出：70路設(shè)備控制；

⑤模擬輸入：6路，4～20 mA /±10 V模擬量采集；

⑥頻率量輸入：6路，0～15 V,0～24 V頻率量采集；

2.2硬件體系框圖(見圖1)

為實(shí)現(xiàn)接口需求，硬件系統(tǒng)至少應(yīng)該包括以下幾個(gè)部分：

(1) 因?yàn)镃PCI總線接口標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的可插拔性、高開放性、高可靠性、抗振性和通風(fēng)性，所以TCMS采用CPCI總線接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通訊板卡和總控制板卡之間的通訊?？偪刂瓢蹇ê屯ㄓ嵃蹇ú宓紺PCI插槽上，通過CPCI總線傳輸信息。通訊板卡把接收到的機(jī)車實(shí)時(shí)信息通過CPCI總線傳輸?shù)娇偪刂瓢蹇ㄉ希侔芽偪刂瓢蹇ㄉ习l(fā)布的命令傳輸?shù)礁魍ㄓ嵃蹇ㄉ稀?/p>

(2) 因?yàn)镃AN控制局域網(wǎng)絡(luò)，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串口通信協(xié)議，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。所以TCMS的內(nèi)部板卡級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用CAN總線傳輸，實(shí)時(shí)傳輸機(jī)車硬線信息。

(3) 因?yàn)镠DLC高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制是一種面向比特的數(shù)據(jù)鏈路鏈路層。無論是數(shù)據(jù)還是單獨(dú)的控制信息，均以幀單位傳輸，傳輸快捷、準(zhǔn)確。所以TCMS與機(jī)車外部設(shè)備通信采用HDLC總線傳輸，實(shí)時(shí)傳輸機(jī)車設(shè)備信息。

(4) 因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)使用CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測(cè))技術(shù)，以10 Mbit/s的速率運(yùn)行多種類型的電纜上，具有傳輸速率快、傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，所以機(jī)車外重聯(lián)的通信距離較遠(yuǎn)，所以外重聯(lián)通信采用以太網(wǎng)板卡通信，傳輸重聯(lián)機(jī)車總控制板卡的信息。

(5) 總控制板卡是TCMS的處理部分和邏輯運(yùn)算部分，負(fù)責(zé)將采集到的信息處理，輸出運(yùn)算結(jié)果。總控制板卡的CPU的頻率為1 GHz，內(nèi)存為512 M，硬盤為2 G，硬件配置高、處理速度快，同時(shí)內(nèi)設(shè)外部接口，可以接收和傳遞以太網(wǎng)板卡、CAN板卡和HDLC板卡的信息。

圖1　硬件體系框圖

硬件板卡從阿爾斯通技術(shù)引進(jìn)，經(jīng)消化吸收，已完全可以實(shí)現(xiàn)板卡的自主化，獨(dú)立編寫板卡的底層驅(qū)動(dòng)程序，板卡間的通訊程序，板卡的自檢程序，為TCMS的自主化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

板卡之間的聯(lián)接關(guān)系如圖2所示，總控制板卡負(fù)責(zé)接收機(jī)車實(shí)時(shí)信息，并進(jìn)行邏輯分析判斷和輸出判斷結(jié)果，整個(gè)接收和發(fā)送信息過程通過CPCI總線協(xié)議實(shí)現(xiàn)； CAN板卡負(fù)責(zé)通過CAN總線發(fā)送和接收通過CAN串口通信協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并且將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行解析；數(shù)據(jù)傳輸模塊負(fù)責(zé)接收機(jī)車當(dāng)前的模擬量信息、數(shù)字量信息和頻率量信息，并且通過CAN總線發(fā)送給CAN板卡。HDLC板卡負(fù)責(zé)與機(jī)車設(shè)備之間通過HDLC串口通信高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議或RS422通信協(xié)議進(jìn)行通信，同時(shí)負(fù)責(zé)根據(jù)HDLC串口通信高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議將機(jī)車數(shù)據(jù)解析并且傳遞。以太網(wǎng)板卡負(fù)責(zé)機(jī)車外重聯(lián)之間的通信，將重聯(lián)機(jī)車的信息傳遞到本務(wù)機(jī)車TCMS的總控制板卡。

2.3產(chǎn)品構(gòu)成

TCMS由背板、托架和內(nèi)箱組成。背板用于與機(jī)車電氣系統(tǒng)連接；托架用于機(jī)械結(jié)構(gòu)定位和支撐單內(nèi)箱；內(nèi)箱為主控單元MCC。主控單元的工作電壓為DC 110 V，最大功率小于500 W。

圖2　板卡連接關(guān)系

主控單元采用3U21機(jī)箱結(jié)構(gòu)，由19塊電路板插件模塊、母板及箱體結(jié)構(gòu)件組成，各電路板為3U標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(100 mm×220 mm)。MCC中的母板是總線集成板，包括4個(gè)CPCI插槽、3個(gè)電源插槽、12個(gè)I/O插槽。

其中：1號(hào)和4號(hào)插槽的電源板卡為機(jī)車微機(jī)供電；5號(hào)插槽的電源板卡為機(jī)車外部提供24V電源；4號(hào)插槽的總控制板卡控制整車運(yùn)行；6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)插槽為通信板卡，負(fù)責(zé)為總控制板卡傳輸信息；其余板卡負(fù)責(zé)數(shù)字量、模擬量、和頻率量的輸入和輸出。

3　軟件系統(tǒng)

3.1軟件開發(fā)平臺(tái)

因?yàn)镼NX提供進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程間通信、底層網(wǎng)絡(luò)通信和中斷處理，提供了標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程調(diào)度，同時(shí)規(guī)定了255個(gè)進(jìn)程優(yōu)先級(jí)，是目前廣泛采用的軟件開發(fā)平臺(tái)。所以TCMS的應(yīng)用層軟件的底層開發(fā)平臺(tái)采用QNX。應(yīng)用層軟件可以根據(jù)實(shí)際機(jī)車功能需求，將不同的功能代碼分配到不同的優(yōu)先級(jí)中，實(shí)時(shí)性高的功能代碼分配的相對(duì)優(yōu)先級(jí)高的代碼中，如：升弓控制、主斷路器控制等；實(shí)時(shí)性低的功能代碼分配的相對(duì)優(yōu)先級(jí)低的代碼中，如：顯示屏數(shù)據(jù)顯示，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄等。同時(shí)進(jìn)程間可以進(jìn)行通信傳遞信息，可以根據(jù)中斷處理，確保優(yōu)先級(jí)高的進(jìn)程可以實(shí)時(shí)處理。

3.2軟件邏輯結(jié)構(gòu)(見圖3)

根據(jù)實(shí)際機(jī)車運(yùn)行需求，以及便于團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)的執(zhí)行。將整個(gè)執(zhí)行軟件編寫部分分成11個(gè)小部分，首先是輸入設(shè)備檢測(cè)和運(yùn)行控制部分，獲取機(jī)車當(dāng)前實(shí)時(shí)信息，包括機(jī)車硬線信息、機(jī)車設(shè)備信息和司機(jī)的實(shí)時(shí)操作信息；然后是機(jī)車設(shè)備控制，TCMS根據(jù)不同設(shè)備的保護(hù)邏輯和控制邏輯進(jìn)行設(shè)備控制；接著是工況控制、工況選擇、維護(hù)模式、通訊總線控制、速度控制、輸出信號(hào)控制、接觸器邏輯判斷進(jìn)行控制，TCMS根據(jù)實(shí)時(shí)機(jī)車信息選擇進(jìn)入不同的工況模式，對(duì)機(jī)車設(shè)備，接觸器狀態(tài)和運(yùn)行情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)邏輯控制；最后是故障邏輯診斷，實(shí)時(shí)報(bào)出機(jī)車故障信息，司機(jī)可以根據(jù)故障類型采取不同的操作。

圖3　軟件邏輯結(jié)構(gòu)

4　裝車試驗(yàn)

4.1裝車方案

原TCMS的裝車方案如圖4所示，接口CN7-CN10不是直接接入機(jī)車配線，而是通過INF1和INF2連入機(jī)車配線。INF1和INF2的作用是電平轉(zhuǎn)換，將內(nèi)箱110 V電壓轉(zhuǎn)換為24 V電壓，然后再連入機(jī)車配線。

自主化TCMS內(nèi)部增加電源板卡3，電源板卡3的作用是將110 V轉(zhuǎn)換為24 V，所以接口不需要通過INF1和INF2，可以直接接入機(jī)車配線。

圖4　原TCMS裝車方案

圖5　自主化TCMS裝車方案

4.2軟件試驗(yàn)情況

采用QNX的軟件開發(fā)平臺(tái)。QNX是一種分布式、嵌入可規(guī)模擴(kuò)展的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。由于其核心內(nèi)核非常小，而且運(yùn)行速度非常快，所以可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行裁剪，裁剪之后的也非常小，減少對(duì)主控制板卡硬件的需求。

首先進(jìn)行了庫內(nèi)靜態(tài)調(diào)試，主要包括TCMS和機(jī)車各部件之間的通信狀態(tài)，TCMS的各類開關(guān)輸入指令DI的確認(rèn)，操縱臺(tái)鑰匙開關(guān)的連鎖控制各類標(biāo)志燈、輻照燈等的控制。

然后通過主回路庫用電源為機(jī)車提供600 V直流電源，進(jìn)行庫內(nèi)牽引試驗(yàn)，查看牽引力和牽引力矩的數(shù)值是否正確，接著進(jìn)行靜態(tài)動(dòng)車試驗(yàn)，查看機(jī)車通信是否正常，輸出的實(shí)際牽引力和牽引力矩是否正確。

最后是在高壓網(wǎng)下完成高壓試驗(yàn)，受電弓試驗(yàn)、主斷保護(hù)試驗(yàn)、高壓隔離開關(guān)試驗(yàn)，接著讓機(jī)車在線路上運(yùn)行，查看機(jī)車實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。

4.3線路考核

2015年下半年HXD3C型電力機(jī)車的自主化TCMS在沈陽鐵路局進(jìn)行了實(shí)際線路運(yùn)用考核，重點(diǎn)進(jìn)行了過分相試驗(yàn)和定速試驗(yàn)，機(jī)車TCMS與機(jī)車各部件通信正常，機(jī)車整體運(yùn)行平穩(wěn)，圓滿的完成了自主化的任務(wù)目標(biāo)。

5　調(diào)試經(jīng)驗(yàn)

5.1定速穩(wěn)定性

HXD3C型電力機(jī)車具有定速功能，即司機(jī)在機(jī)車任意行駛工況下，可以通過點(diǎn)擊定速按鈕實(shí)現(xiàn)機(jī)車恒定速度運(yùn)行。由于運(yùn)行線路環(huán)境復(fù)雜，部分路段會(huì)出現(xiàn)連續(xù)起伏，因此對(duì)定速控制功能的穩(wěn)定性要求很高。

原始設(shè)計(jì)的TCMS定速控制模型加入了比例環(huán)節(jié)，對(duì)速度偏差能夠即時(shí)反應(yīng)，偏差一旦出現(xiàn)，調(diào)節(jié)器立即采取對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)的大小，系數(shù)越大，調(diào)節(jié)速度越快但容易產(chǎn)生殘余穩(wěn)態(tài)誤差。加大比例系數(shù)可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，但過大會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量變壞，引起輸出力震蕩，系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此在機(jī)車模擬實(shí)際線路運(yùn)行的過程中多次發(fā)生了控制精度欠佳的情況。

基于此對(duì)原始的定速控制模型進(jìn)行優(yōu)化，采用PI調(diào)節(jié)同時(shí)加入積分環(huán)節(jié)，以便消除比例環(huán)節(jié)中的殘余穩(wěn)態(tài)誤差。整個(gè)定速控制模型具有累積成分，只要偏差不為零，將通過累積作用影響輸出力，從而減小偏差，直至偏差為0。

定速狀態(tài)下牽引制動(dòng)力計(jì)算：定速控制根據(jù)定速狀態(tài)觸發(fā)的設(shè)定速度與實(shí)際機(jī)車速度的偏差，采用PI閉環(huán)調(diào)節(jié)進(jìn)行控制。其輸入量為速度偏差E，輸出量為牽引或制動(dòng)力F，通過牽引或制動(dòng)力的變化改變速度值的大小從而形成閉環(huán)控制。調(diào)節(jié)依據(jù)為牽引或制動(dòng)力輸出的波動(dòng)性和響應(yīng)速度。將增量式PI公式離散化得到如下公式：

其中;ΔFn為第n次的力增量，KP為比例系數(shù)，En為第n次的速度差，En-1為第n-1次的速度差，Ki為積分系數(shù)。

5.2定速極值計(jì)算

當(dāng)速度偏差始終大于或小于0時(shí)，牽引或制動(dòng)力根據(jù)速度偏差值產(chǎn)生相應(yīng)變化。如果不對(duì)力矩的限界進(jìn)行約束，可能會(huì)超過變流器最大輸出力矩，報(bào)出過流、過壓或者門級(jí)電路等故障，甚至對(duì)變流器產(chǎn)生損傷。

原始設(shè)計(jì)的TCMS力矩極值模型將牽引力力矩和制動(dòng)力力矩的最大級(jí)位全部設(shè)定為12級(jí)，在線路模擬試驗(yàn)中發(fā)生了在牽引力最大級(jí)位的情況下，牽引力無法到達(dá)最大值的情況；在制動(dòng)力最大級(jí)位的情況下，電制力可以到達(dá)最大值。

基于此對(duì)TCMS的力矩極值模型進(jìn)行修改，修改牽引特性曲線，牽引特性曲線的最大值改為13級(jí)，當(dāng)在12級(jí)時(shí)，牽引力矩可以達(dá)到最大值，在其他級(jí)位時(shí)，級(jí)位對(duì)應(yīng)的牽引力矩值保持不變。同時(shí)對(duì)定速工況下牽引制動(dòng)力的調(diào)節(jié)極限進(jìn)行計(jì)算，具體情況分為以下4類：

當(dāng)在牽引狀態(tài)下實(shí)施定速且實(shí)際速度始終大于設(shè)定速度，則牽引力矩值先減小至0并轉(zhuǎn)換為電制力矩值繼續(xù)增大，其增大極值為該設(shè)定速度及電制工況下，最大級(jí)位12時(shí)的力矩值(即極值位于最大級(jí)位時(shí)對(duì)應(yīng)的電制特性曲線力矩值)。

當(dāng)在牽引狀態(tài)下實(shí)施定速且實(shí)際速度始終小于設(shè)定速度，則牽引力矩值始終增大，其增大極值為該設(shè)定速度及牽引狀態(tài)下，最大級(jí)位13時(shí)的力矩值(即極值位于最大級(jí)位時(shí)對(duì)應(yīng)的牽引特性曲線力矩值)。

當(dāng)在電制狀態(tài)下實(shí)施定速且實(shí)際速度始終大于設(shè)定速度，則電制力矩值始終增大，其增大極值為該設(shè)定速度及電制狀態(tài)下，最大級(jí)位12時(shí)的力矩值(即極值位于最大級(jí)位時(shí)對(duì)應(yīng)的電制特性曲線力矩值)。

當(dāng)在電制狀態(tài)下實(shí)施定速且實(shí)際速度始終小于設(shè)定速度，則電制力矩值先減小至0，然后轉(zhuǎn)換為牽引狀態(tài)繼續(xù)增大，其增大極值為該設(shè)定速度及牽引工況下，最大級(jí)位13時(shí)的力矩值(即極值位于最大級(jí)位時(shí)對(duì)應(yīng)的牽引特性曲線力矩值)。

在4種狀態(tài)下，當(dāng)速度偏差為0時(shí)，牽引力矩值或制動(dòng)力矩值保持不變。

5.3與顯示屏數(shù)據(jù)通信

HXD3C機(jī)車將采用自主化的TCMS與原裝的機(jī)車顯示屏通信，因此需要解析TCMS與顯示屏之間的數(shù)據(jù)流，以便完成TCMS與顯示屏的數(shù)據(jù)交互。顯示屏處理器沒有邏輯運(yùn)算功能，也沒有信息存儲(chǔ)功能，每個(gè)顯示界面內(nèi)不同圖標(biāo)的顯示狀態(tài)全部與內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)SR、SM寄存器一一對(duì)應(yīng)。顯示屏顯示的界面數(shù)多，每個(gè)界面顯示的圖標(biāo)數(shù)多，因此需要解析的數(shù)據(jù)量大。

制作數(shù)據(jù)收發(fā)儀模擬TCMS同顯示屏通信，由于TCMS與顯示屏的通訊方式采用硬線RS485，所以數(shù)據(jù)收發(fā)儀通過RS485連接機(jī)車顯示屏，通過發(fā)送不同的數(shù)據(jù)值查看顯示屏界面不同圖標(biāo)的顯示狀態(tài)變化，觸發(fā)顯示屏不同的按鍵，查看接收顯示屏數(shù)據(jù)的變化，并記錄發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)信息，最終解析出顯示屏與TCMS的整個(gè)數(shù)據(jù)流。

5.4經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

自主化TCMS的應(yīng)用考核非常成功，首次考核完成了全部試驗(yàn)項(xiàng)目，機(jī)車進(jìn)行了上線運(yùn)用試驗(yàn)，機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)。應(yīng)用考核的成功依賴于軟件在HXD3C試驗(yàn)平臺(tái)的反復(fù)調(diào)試。HXD3C試驗(yàn)平臺(tái)模擬了所有機(jī)車設(shè)備，在試驗(yàn)平臺(tái)上，可以通過硬線開關(guān)模擬機(jī)車所有硬線信號(hào)，通過模擬軟件模擬所有機(jī)車設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)流信息，模擬了機(jī)車可能遇到的各種工況，對(duì)自主化TCMS提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

6　結(jié)束語

針對(duì)控制與監(jiān)視系統(tǒng)自主化的要求，從硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個(gè)角度考慮控制與監(jiān)視系統(tǒng)所需要達(dá)到的要求，再考慮需要同時(shí)可以對(duì)已經(jīng)上線機(jī)車進(jìn)行部件級(jí)替換的要求。提出了同原硬件接口、硬件尺寸等做到相同的標(biāo)準(zhǔn)，采用原機(jī)車通信協(xié)議，模擬仿真機(jī)車實(shí)際運(yùn)行情況編寫軟件的總體解決思路。

2015年HXD3C型電力機(jī)車自主化控制與監(jiān)視系統(tǒng)在沈陽鐵路局897號(hào)HXD3C型電力機(jī)車上進(jìn)行了載客運(yùn)用考核，取得了圓滿成功，自主化控制與監(jiān)視系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)整車的邏輯控制，為后期HXD3D型電力機(jī)車控制與監(jiān)視系統(tǒng)的自主化和后續(xù)其他電力機(jī)車控制與監(jiān)視系統(tǒng)的自主化提供了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

[1]李哲, 李新, 趙鑫, 等. HXD3D型電力機(jī)車冬季寒冷地區(qū)升弓技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 鐵道機(jī)車車輛，2015, 35(2)：87-89.

[2]王偉群, 楊偉君, 王鵬飛. 動(dòng)車組升弓控制系統(tǒng)[J]. 鐵道機(jī)車車輛，2011, 31(5)：115-117.

[3]謝春華. 對(duì)韶山系電力機(jī)車操縱控制電路的改進(jìn)建議[J]. 鐵道機(jī)車車輛，2010, 30(2)：88-89.

[4]李新, 謝陳剛. HXD3C型電力機(jī)車輔助變流器水冷卻技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 鐵道機(jī)車車輛，2012, 32(3)：57-59.

[5]于萬聚. 高速電氣化鐵路接觸網(wǎng) M]. 成都: 西南交通大學(xué)出版社, 2003.

[6]杜建波. HXD3C型機(jī)車受電弓故障的查找和原因分析[J]. 鐵道機(jī)車車輛，2013, 33(4)：113-116.

Research and Realization of TCMS Localization Development on HXD3C Type Electric Locomotive

LIXin,LIZhe

(CRRC Dalian Co.,Ltd.,Dalian 116022 Liaoning, China)

In order to achieve localization development of the HXD3C type electric locomotive control and monitoring system include related hardware and software, furthermore master core technology products of electric locomotive, improve the core competitiveness of electric locomotive products at the same time, puts forward solutions to local develop the HXD3C type electric locomotive control and monitoring system completely. Determine the locomotive control and monitoring system of the principle of independent research and development, selected PowerPC X86 series and QNX operating system, related hardware and software of the system for writing code, using C language to realize development locally completely from hardware to software. Through HXD3C locomotive loading test and line test in Shenyang Bureau, the system working properly, achieved the desired purpose, completed the transfer of technology, digestion, absorption, distribution, the goals of the independent innovation.

HXD3C type electric locomotive; development; TCMS; hardware; software

1008-7842 (2016) 03-0028-06

男，高級(jí)工程師(

2016-01-13)

U264.91+1

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.03.06