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GMC16A型钢轨打磨列车网络控制系统研究

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于明凯陈留金张松

摘?要：文章简要介绍GMC16A型钢轨打磨列车，研究了本车网络控制系统的硬件布置和软件设计功能。最后对现车控制系统运用情况进行总结。

关键词：钢轨打磨列车;网络控制系统;GMC16A型

：U216.65???文獻标志码：A???????：2095-2945（2019）17-0049-03

Abstract：Inthispaper，theGMC16Arailgrindingtrainisbrieflyintroduced，andthehardwarelayoutandsoftwaredesignfunctionofthenetworkcontrolsystemarestudied.Finally，theapplicationoftheexistingvehiclecontrolsystemissummarized.

Keywords：railgrindingtrain;networkcontrolsystem;GMC16A

1概述

十一五期间，原铁道部通过技术引进与合作生产的形式引进了两种96磨头钢轨打磨车，RR96M和RMS96。瑞士SPENO公司的RR96M的国内型号定为GMC-96B，由中车北京二七机车有限公司（下称“二七公司”）引进生产，目前主要用于正线非道岔区域打磨作业，作业效果良好，是国铁钢轨打磨列车的主型产品。

GMC16A型钢轨打磨列车（如图1）是二七公司在GMC-96B型打磨列车的技术基础上，于2013年自主设计制造的地铁短编组16磨头打磨列车，兼具正线和道岔打磨功能。作为最早实现完全国产化设计生产的打磨列车之一，该车结构紧凑，功能全面，其网络控制系统具有很强的代表性。

2系统硬件分析

GMC16A型钢轨打磨列车由A1车、A2车两节车编组而成，每节车上装有1个8头打磨小车。两节车结构基本成中心对称、功能相同。

本车网络控制系统由牵引控制系统和打磨作业控制系统组成，主控单元均是贝加莱X20系列PLC主机。牵引和作业系统相对独立的形式，能够有效降低系统设计难度，提高系统安全性。全车网络拓扑如图2所示。

系统列车级总线采用以太网，车辆级总线由以太网，X2Xlink，CAN等多种形式构成。下面以单节车为例，对牵引控制和打磨作业控制的两套系统硬件构成进行说明介绍。

2.1牵引控制系统构成

牵引控制系统安装于司机室牵引控制B柜，并通过总线中继器采集打磨控制D柜中的远程IO模块信号。

牵引控制主机是整个控制系统的核心，主要组成包括1台CPU基本单元，1台触摸屏，1个CAN通信模块，1组总线中继与接收模块，以及若干用于采集数字量与模拟量的IO模块。

其中，CAN通信模块用于与发动机控制器和行车恒速控制器通讯，负责采集发动机运行状态并对作业工况下列车走行低恒速进行控制。总线中继模块的与总线接收模块组合使用，采集和控制接入远程PLC的功能模块数据。远程PLC功能模块安装在D柜，用于采集和控制距司机室较远的IO功能模块。

2.2打磨作业控制系统构成

作业控制系统包括1套控制系统主机和1套控制系统从机，分别安装于司机室打磨控制A柜和远端打磨控制D柜，通过以太网交换机进行通讯，共同构成打磨作业控制系统。

打磨作业控制主机安装在A柜，包括1台CPU基本单元，1台触摸屏和若干IO模块。打磨作业控制从机安装在D柜，包括1台CPU基本单元，1个CAN通信模块，以及若干IO模块。其中，CAN通信模块用于与作业气动阀岛建立通讯，对打磨作业气动机构进行控制。

2.3数据交互说明

牵引控制系统与作业控制系统分别通过继电器、以太网和CAN总线进行了硬件形式上的连接。但事实上，系统之间的数据传输主要是通过以继电器为主的外围硬线电路实现的，例如方向、控权、工况、以及紧急状态信号等。在CAN通讯网络中，牵引控制系统为作业控制屏提供了一个有关发电机运行参数的数据包。除此之外，两套系统间并没有其他数据互通，这种设计理念如今看来相对保守，有一定的局限性。

3系统软件功能分析

网络控制系统主要有基本逻辑控制、开环控制、动态闭环控制、数据记录与处理、安全连锁、报警机制、通讯管理以及信息维护等软件功能构成。其中逻辑控制是系统主体，动态闭环控制是系统核心。

3.1基本逻辑控制

列车网络控制系统的出现，是人们希望通过控制器（电路板等）代替传统继电器实现控制功能。因此直到现

在，列车的功能需求大多是对开关信号的控制，开关信号控制通过基本逻辑控制实现。这部分功能可以概括为：（1）控权转换：系统操作控制权为本车控制或它车控制。本车控制时，本车显示屏上能够操作控制，本车司