【正文】 。通過操作人員手動選擇或者通信處理模塊CPM自動選擇，系統(tǒng)可以使用GSMR無線網(wǎng)絡(luò)或者無線電臺來傳輸信號控制從控機車。通信處理模塊 (CPM)為每臺機車上的LOCOTROL分布動力系統(tǒng)的設(shè)備和通信媒體之間提供了車載接口，裝備了LOCOTROL分布式動力系統(tǒng)CPM模塊的機車可以用作主控機車或從控機車，但是只有機車的A端才配置CPM模塊。當(dāng)列車設(shè)置為LOCOTROL工作模式時，CPM模塊判斷MIPM模塊的選用，并與之建立通信鏈路。在LOCOTROL工作過程中，CPM提供使用GSMR網(wǎng)絡(luò)或者800MHz電臺發(fā)送和接收LOCOTROL消息的功能，支持自動切換。通過操作員手動選擇或者通信處理模塊CPM自動選擇，系統(tǒng)可以使用GSMR無線網(wǎng)絡(luò)或者無線電臺來傳輸信號以控制從控機車。CPM與A端的MIPM、OCU、RDTE模塊及B端的MIPM和RDTE模塊相連。CPM分別給A端和、B端的MIPM模塊和RDTE模塊提供一個LOCOTROL數(shù)據(jù)接口。CPM接收從MIPM得到的消息，然后將消息發(fā)送到當(dāng)前有效的通信路徑OCU或者RDTE，同時接收來自O(shè)CU或者RDTE的消息并傳送給MIPM，這些信息包括發(fā)送和接收串口信息、電臺A/B選擇信號、電臺信道選擇信號和電臺A/B鍵控信號。CPM模塊還為位于A端機車的GSMR網(wǎng)絡(luò)終端OCU提供一個LOCOTROL數(shù)據(jù)接口和GSMR終端控制與狀態(tài)接口，該接口包括發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號和控制信號。每一臺機車的A端和B端分別配置一套RDTE模塊，用來實現(xiàn)機車之間的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)前LOCOTROL系統(tǒng)中，主控機車和從控機車之間的通信采用甚高頻或超高頻無線電波，數(shù)據(jù)無線傳輸采用頻移鍵控信號方式，傳輸速率9600bps。各無線數(shù)據(jù)設(shè)備之間以單頻點接力轉(zhuǎn)發(fā)方式，實現(xiàn)組合列車主控機車和從控機車之間的數(shù)據(jù)通信。CPM通過OCU控制接口提供對GSMR終端的控制，包括使用主控機車號和本機車號建立數(shù)據(jù)會議、當(dāng)LOCOTROL狀態(tài)從DP有效和己鏈接轉(zhuǎn)換到DP無效和斷開鏈接時拆鏈數(shù)據(jù)會議以及恢復(fù)數(shù)據(jù)會議等。另外，CPM模塊還根據(jù)A、B端的MIPM模塊的輸入狀態(tài)判斷哪一個是控制模塊。第一個具備下列條件的MIPM模塊會被判斷是正在進行DP控制:(1)與CPM建立通信；(2)其DP設(shè)置從控屏幕有效或者DP已經(jīng)使能。CPM確認(rèn)當(dāng)前起控制作用的MIPM模塊之后，另外一端的MIPM模塊的DP設(shè)置/操作功能便被鎖定，并且，通過面板上的LED指示燈顯示控制端。在對MIPM進行選擇時，還需要所有從控機車參照列車運行方向?qū)IPM進行同向或反向設(shè)置。具體設(shè)置方法如圖53所示。圖53 從控方向設(shè)置 在CPM模塊的前面板上有10個LED指示燈，提供系統(tǒng)狀態(tài)的反饋信息。從上往下依次是上電指示、CPM自檢通過指示、電臺A發(fā)送、電臺A接收、電臺B發(fā)送、電臺B接收、GSMR數(shù)據(jù)會議狀態(tài)指示、GSMR發(fā)送、GSMR接收及A舊端控制指示。正常狀態(tài)下上電指示燈和CPM自檢通過指示燈均常亮綠燈。如果GSMR數(shù)據(jù)會議狀態(tài)指示燈常亮紅燈說明已建立GSMR數(shù)據(jù)會議組。發(fā)送/接收燈紅燈閃爍說明正在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。 CPM總共有7個對外的航空插頭。其中，J9與A節(jié)機車的MIPM模塊相連，J8與B節(jié)機車的MIPM模塊相連，各通過2組差分串行通信信號接口，用來實現(xiàn)與MIPM之間發(fā)送和接收LOCOTROL數(shù)據(jù)，1條電臺A/B選擇信號線以及電臺選擇信息反饋線，4條電臺信道選擇信號線和1條電臺與信道選擇信息反饋信號線。J10和Jll均通過RS422差分信號與電臺進行通信和控制，J10是CPM模塊與A節(jié)機車的RDTE模塊之間的數(shù)據(jù)接口，J11是CPM模塊與B節(jié)機車的RDTE模塊之間的數(shù)據(jù)接口，RDTE模塊通過CPM模塊讀取MIPM的輸出狀態(tài)信號。在CPM模塊內(nèi)部，J9和J10直接相連，J8和J11直接相連。J4口為A節(jié)機車的GSMR網(wǎng)絡(luò)終端OCU提供一個數(shù)據(jù)接口和控制與狀態(tài)接口，該接口包括1組接收和發(fā)送串口數(shù)據(jù)線、1組串口控制信號線和公共地信號。J6口是CMP與通信處理器模塊斷路器(CPMCB)相連接的接口，CMP模塊經(jīng)過CPMCB由110V直流電源供電。(4) 集成MVB處理器模塊（MIPM） MIPM模塊是LOCOTROL系統(tǒng)的核心，它帶有一個運行DP和EAB用軟件和這兩個軟件與LOCOTROL顯示設(shè)備(LCDM)通信的主系統(tǒng)處理器。MIPM模塊通過繼電器接口模塊 (RIM)管理與機車控制和安全裝置電路連接的空氣制動系統(tǒng)接口，通過MVB總線接口與CCU相連，檢測和控制機車的控制功能。它還帶有連接CPM的RS422串行通信接口，用于控制A節(jié)和B節(jié)的RDTE模塊和GSMR電臺，向列車上的其它DP設(shè)備發(fā)送或者接收射頻信號。RDTE模塊內(nèi)部有兩個收發(fā)器，收發(fā)器A工作在822MHz，收發(fā)器B工作在867MHz，MIPM模塊通過輸出的RADIO A和RADIO B使能信號選擇RDTE模塊中的A電臺或者B電臺作為接收數(shù)據(jù)的電臺，通過輸出KEY A和KEY B信號選擇RDTE模塊中的哪個電臺作為發(fā)送數(shù)據(jù)的電臺，為確保兩個工作在不同頻率下的電臺能夠同時發(fā)送數(shù)據(jù)，用來確定RDTEA和RDTEB的扳鍵信號邏輯必須是相對的，例如，KEY A信號使能，RDTEA就會選擇電臺A發(fā)送數(shù)據(jù)，RDTEB則會選擇收發(fā)器B發(fā)送數(shù)據(jù)。每個收發(fā)器可以配置為8個頻點，并且將其存儲在可用的8個信道中，MIPM通過CHOCHZ信號對信道進行配置。MIPM還包括LON電路與EPCU通信，用于控制和監(jiān)測空氣制動功能。MIPM模塊共有8個接口。其中，J3直接與CPM的J9接口相連，通過2對標(biāo)準(zhǔn)的RS422信號線與CPM模塊相連，用來傳輸LOCOTROL工作時需要的數(shù)據(jù)，以及電臺狀態(tài)信號等。J2是一個DB9的接口，提供便攜式計算機與MIPM CPU通信，用以下載程序及訪問空氣制動和分布式動力系統(tǒng)記錄以及 PTU(Portable Test Unit 便攜式測試單元)功能。J1與機車駕駛室的LCDM模塊相連，通過4對同步串行通信方式將機車狀態(tài)信息反饋到LCDM模塊，并轉(zhuǎn)換成直觀、易于讀取的圖HXD1機車LOCOTROL系統(tǒng)操作及測試平臺關(guān)鍵技術(shù)研究形標(biāo)示，供駕駛員實時監(jiān)控機車運行狀態(tài)，也可以將駕駛員的操作動作轉(zhuǎn)換成機車信號，傳送到MIPM模塊。J4是空氣制動接口，與RIM模塊的J2引腳相連，J6是LON網(wǎng)絡(luò)接口，與RIM模塊的Jl引腳相連，具體信號類型可參考上面對RIM模塊的描述，J5接口與PDM模塊相連，12條引線只有+66V直流電源線和+66V電壓狀態(tài)反饋線，為MIPM提供+66V直流工作電壓，JJ8是兩個MVB通信接口，提供LOCOTROL模塊與多功能車輛總線的接口。 (5) GSMR車載通信單元（OCU） 車載通信單元(OCU)是GSMR網(wǎng)絡(luò)的車載通信終端，為LOCOTROL系統(tǒng)提供各機車之間傳遞消息的透明無線傳輸通道。車載通信單元主要包括GSMR無線模塊，控制模塊，接口模塊和電源模塊。車載通信單元負(fù)責(zé)建立和維護與應(yīng)用節(jié)點間的電路連接，向CPM報告電路連接狀態(tài)，以及在CPM和應(yīng)用節(jié)點之間傳遞數(shù)據(jù)。(6) 無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備（RDTE） 無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備(RDTE)是LOCOTROL列車上各機車之間的另一條無線傳輸通道。每個RDTE有2個收發(fā)信機。當(dāng)使用RDTE通信路徑時，在主控機車上，無線電發(fā)送指令到從控機車，并把對指令的響應(yīng)狀態(tài)解碼顯示給操作人員。在從控機車上，無線電接收來自主控機車的指令，并將從控機車的狀態(tài)信息返回。LOCOTROL系統(tǒng)通過GSMR網(wǎng)絡(luò)或者800MHz無線數(shù)據(jù)傳輸通道實現(xiàn)主控機車與從控機車之間傳輸控制命令。800MHz RDTE無線電通信設(shè)備安裝在A端和B端上，GSMR無線電通信設(shè)備只安裝在A端，A端和B端的RDTE和GSMR無線電通信設(shè)備全部與只安裝在A端的LOCOTROL系統(tǒng)的CPM模塊相連，A端和B端的 LOCOTROL MIPM模塊與CPM模塊相連，完成對無線通信設(shè)備的控制。80OMHz無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成如圖54所示。圖54 800MHz 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成圖 (7) 司機室顯示模塊（LCDM） 司機室顯示模塊 (LCDM)是CCBⅡ和LOCOTROL分布式動力系統(tǒng)的主要顯示設(shè)備。對于CCBⅡ系統(tǒng)，LCDM用于空氣制動模式，列車管投入/切除，均衡風(fēng)缸壓力設(shè)置點，列車管壓力補風(fēng)、不補風(fēng)，空氣制動診斷記錄，系統(tǒng)狀態(tài)和報警示等的選擇。對于LOCOTROL分布式動力系統(tǒng)，LCDM用于功能設(shè)置，主控機車與從控機車的鏈接，初始化測試和從控機車的操作指令，從控機車的狀態(tài)以及對系統(tǒng)報警和時間記錄的瀏覽。如圖65所示，LCDM實時顯示均衡風(fēng)缸，列車管，總風(fēng)缸和制動缸內(nèi)壓力數(shù)據(jù)，以及列車管的充風(fēng)流量和空氣制動模式的當(dāng)前狀態(tài)。圖65 LCDM主菜單 CCBⅡ制動系統(tǒng) HXD1型機車的空氣制動系統(tǒng)是LOCOTROL系統(tǒng)互相集成的重要系統(tǒng)之一，其采用了KNORR公司的CCBⅡ制動機系統(tǒng)，并包含其他成熟且較先進的技術(shù)，如空電聯(lián)合制動技術(shù)、制動防滑控制技術(shù)等。第二代微機控制制動系統(tǒng)（CCBⅡ）適用于客、貨運機車，該制動系統(tǒng)將26L型制動機和電子空氣制動（EAB）設(shè)備兼容，是基于微機處理器的電空制動控制系統(tǒng)，其控制原理如圖56所示。CCBⅡ包括5個主要部件：LCDM制動顯示屏，EPCU電控制動單元，XIPM集成處理器模塊，EBV電子控制閥，RIM繼電器接口模塊。 圖56 HXD1型機車制動原理 電空控制單元（EPCU）安裝在機車的制動控制柜，由控制所有空氣壓力變化的模塊化線路可更換單元（LRU180。s）組成。5個LRU180。s是智能的,可以警醒自檢并通過網(wǎng)絡(luò)通信，它們是：列車管控制部分（EPCP），用于控制列車管的各種狀態(tài)下的壓力；均衡風(fēng)缸控制部分（ERCP），用于控制均衡風(fēng)缸的壓力；13管控制部分（13CP），用于ER后備和單緩功能；16控制部分（16CP），產(chǎn)生16管壓力，間接控制制動；20控制部分（20CP），用于控制BCEP的壓力。EPCU也包括：制動缸控制部分（BCCP），接受16管和20管壓力，來控制制動缸；DB三通閥（DBTV）部分，用于空氣后備，電源接線盒（PSJB）。EPCU單元如圖57所示。圖57 EPCU單元HXD1型機車每個司機室各裝有1個電子制動閥，1個空氣制動閥，1個制動顯示器(LCDM)，1個緊急制動閥。電子制動閥上設(shè)置有1個自動制動控制手柄(大閘)和1個單獨制動控制手柄(小閘)。自動制動控制手柄的位置為運轉(zhuǎn)，初制動，常用全制動，抑制，重聯(lián)和緊急制動，在初制動和常用全制動之間是常用制動區(qū)。單獨制動控制手柄(小閘)的位置為緩解，運轉(zhuǎn)，初制動，全制動位，在初制動和全制動位之間是制動區(qū)。自動制動功能靠大閘手柄在不同位置來實現(xiàn)，大閘手柄在不同的位置決定列車管內(nèi)壓縮空氣的壓力之。電子制動閥附帶1個氣閥，當(dāng)大閘手柄置緊急位時，不管機車處于何種狀態(tài)，該氣動閥將通過機械聯(lián)動裝置直接實施緊急制動。單獨制動功能靠小閘手柄在不同位置實現(xiàn)，手柄在不同的位置決定制動缸的壓力。單獨制動還具有快速緩解功能，通過在制動區(qū)推小閘HXD1機車LOCOTROL系統(tǒng)操作及測試平臺關(guān)鍵技術(shù)研究手柄可以實現(xiàn)緩解自動制動所施加的機車制動缸壓A力，但會保持單獨制動所產(chǎn)生的制動力。后備制動功能是靠空氣制動閥手柄在不同位置的停留時間實現(xiàn)，其停留時間的長短決定了不同的列車管減壓量，后備制動作用僅在電空制動系統(tǒng)能夠失效后啟用，在正常運行狀態(tài)下，空氣制動閥手柄被取下并存放在指定的地方。制動顯示器為板式設(shè)計，可進行機車狀態(tài)的設(shè)置，顯示所有與制動相關(guān)的診斷功能，自檢，校準(zhǔn)，故障和事件記錄。中央處理模塊(IPM)，中繼接口模塊(RIM)，電空控制單元 (EPCU)集中布置于機械間制動柜中。中央處理模塊是制動控制裝置的重要部件，包含系統(tǒng)電子部件，處理器，繼電器驅(qū)動電路和I/O板，與制動顯示器，中繼接口模塊，電子制動閥，電空控制單元等通過電纜相連接。中繼接口模塊是制動系統(tǒng)與機車的電氣接口。電空控制單元是制動機的核心，共包含8個模塊，其中5個模塊是智能化的模塊，各個智能化模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)進行通信。電空控制單元的主要部件采用冗余設(shè)計，在運用中，一旦其中某個主要部件檢測出故障，制動機將實施懲罰制動，同時將在司機室顯示屏顯示故障信息，解除懲罰制動后，制動機將自動采用備份模式進行工作。電子制動閥與電空控制單元也通過專用電纜相連。結(jié)論論文是根據(jù)“大秦線列車制動同步技術(shù)的分析與研究”課題的要求，在參考了大量前人研究的基礎(chǔ)上，以HXD1機車為研究對象完成的。 本論文重點對大秦線HXD1型電力機車LOCOTROL系統(tǒng)進行研究，所做主要工作和取得的主要研究成果概括如下:（1）大秦線采用Locotrol技術(shù)開行2萬噸重載組合列車是可行的、安全的。Locotrol技術(shù)的采用，能夠有效提高制動作用在列車中的傳播速度，縮短制動距離、減小列車縱向作用力和縱向沖動；（2）采用HXD1機車為牽引動力時，采用1+1+1模式，從牽引、制動和縱向沖動角度均滿足大秦線開行2萬噸列車的要求。而采用l+l模式時，縱向力水平較SS4G的l+2+1和4x5000t模式均大，但仍可通過合理操縱控制在安全范圍內(nèi)；（3）采用HXD1機車時，3臺機車能夠滿足大秦線開行2萬噸列車的要求?？紤]到目前大秦線機車數(shù)量與運量要求的矛盾，也可采用2臺HXD1機車牽引2萬噸，但該牽引配置下，牽引能力不能充分滿足限制坡道停車后恢復(fù)正常運行的要求，在實際運用中，應(yīng)盡可能避免限制坡道停車，同時研究限制坡道起動操縱方法，制定限制坡道停車的緊急預(yù)案；（4）深入了解了LOCOTROL系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，包括LOCOTROL系統(tǒng)原理及構(gòu)成，CCBⅡ制動系統(tǒng)和列車通信網(wǎng)絡(luò)，完成對LOCOTROL系統(tǒng)同步工作模式下的分析。 （5）操縱技術(shù)是影響長大重載組合列車運行安全性的關(guān)鍵因素。研究和運用實踐表明，通過合理操縱方法，控制長大列車車間間隙，能夠有效減小縱向沖動。另外，根據(jù)地形合理控制制動、緩解時機、充分利用動力制動，是關(guān)系到長大列車運行安全性和減小能耗的重要措施。