CN217206669U - 一种内燃机车控制系统和内燃机车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及内燃机车控制领域，公开了一种内燃机车控制系统和内燃机车，包括：主控制器、备用控制器，模式调节装置、接口，其中接口与各类内燃机车的输入信号与输出信号相对应，以保证控制系统能够与各型号内燃机车相适配连接以获取信号或输出信号。主控制器与模式调节装置连接，用于获取模式指令，并运行与模式指令相对应的应用控制程序，以使主控制器中运行的应用控制程序与机车匹配，备用控制器与主控制器连接，以检测主控制器是否故障，并在主控制器故障时生成控制信号。由此可见，本申请所提供的内燃机车控制系统能够运行与机车类型匹配的应用控制程序，同时，在主控制器故障时使备用控制器获取控制权限，以提高系统稳定性和可靠性。

Description

一种内燃机车控制系统和内燃机车

技术领域

本实用新型涉及内燃机车控制领域，特别是涉及一种内燃机车控制系统和内燃机车。

背景技术

内燃机车运行过程中，需要通过控制器调节励磁发动机的励磁电流，从而调节内燃机车主发动机输出的励磁电流，最终实现调节主发动机的输出功率的目的。但由于内燃机车技术发展较快，内燃机车的控制器也进行了多次迭代，目前使用的内燃机车上存在多种不同型号的控制器，各型号控制器的接口和控制方案均不相同，给内燃机车的维护带来不便。

由此可见，如何提供一种能够应用于各种类内燃机车的内燃机车控制系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种内燃机车控制系统和内燃机车，以应用于各种型号的内燃机车，从而降低内燃机车的维护成本。

为了解决上述技术问题，本申请提供一种内燃机车控制系统，该系统包括：

主控制器1、备用控制器2、模式调节装置3、接口4，

所述接口4与各类内燃机车的输入信号与输出信号相对应；

所述主控制器1与所述模式调节装置3连接，用于获取模式指令，并运行与所述模式指令相对应的应用控制程序；

所述主控制器1与各所述接口4均连接，以获取实际功率信号、转速信号并输出控制信号，以控制发动机及其负载，其中，所述控制信号为所述应用控制程序根据所述实际功率信号、所述转速信号生成的信号；

所述备用控制器2与所述主控制器1连接，以检测所述主控制器1是否故障，所述备用控制器2还与所述模式调节装置3、所述接口4连接，以在所述主控制器1故障时生成所述控制信号。

优选的，还包括传感器和环境调节装置5；

所述传感器和各所述环境调节装置5均设置于所述发动机处，以测量所述发动机所在环境的环境数据；

所述主控制器1、所述备用控制器2均与所述传感器连接以获取所述环境数据；

所述主控制器1、所述备用控制器2均与各所述环境调节装置5连接，以根据所述环境数据控制各所述环境调节装置5的开启和关闭。

优选的，还包括输出保护电路；

所述输出保护电路与所述环境调节装置5的供电线路连接；

当检测到所述供电线路中电流大于电流阈值时，控制所述供电线路断开。

优选的，所述输出保护电路包括：

电流检测电路6、开关器件7、比较器8、重启电路9、与门电路；

所述电流检测电路6与所述供电线路连接，以获取电流检测值；

所述比较器8的反相输入端与所述电流检测电路6连接，以获取所述电流检测值，所述比较器8的同相输入端接入基准电流；

所述与门电路的第一输入端与所述比较器8的输出端连接，所述与门电路第二输入端与所述主控制器1、所述备用控制器2均连接，所述与门电路的输出端与所述开关器件7的控制端连接；

所述开关器件7的第一端与所述供电线路的电源的输出端连接，所述开关器件7的第二端与所述环境调节装置5的供电端连接；

所述重启电路9与所述比较器8的清零端连接。

优选的，还包括通信记录装置；

所述通信记录装置与所述主控制器1、所述备用控制器2均连接，以记录所述内燃机车的运行数据，并将所述运行数据发送至远程服务器。

优选的，还包括人机交互装置，所述人机交互装置与所述主控制器1、所述备用控制器2均连接。

优选的，还包括显示屏，所述显示屏与所述主控制器1、所述备用控制器2均连接，以获取并显示所述内燃机车的运行数据。

优选的，所述模式调节装置3为三开关量输入模块。

优选的，还包括预警装置；

所述预警装置与所述主控制器1和所述备用控制器2均连接，用于在所述发动机的转速高于转速阈值时向管理人员发出警报。

为了解决上述技术问题，本申请还提供一种内燃机车，包括所述的内燃机车控制系统。

本申请所提供的内燃机车控制系统，包括：主控制器、备用控制器，模式调节装置、接口，其中接口与各类内燃机车的输入信号与输出信号相对应，以保证控制系统能够与各信号内燃机车相适配连接以获取信号或输出信号。主控制器与模式调节装置连接，用于获取模式指令，并运行与模式指令相对应的应用控制程序，以使主控制器中运行的应用控制程序与机车匹配，主控制器还与接口连接，以获取实际功率信号，并根据实际功率生成控制信号，从而控制主发动机的输出功率，备用控制器与主控制器连接，以检测主控制器是否故障，并在主控制器故障时生成控制信号，以替代原主控制器。由此可见，本申请所提供的内燃机车控制系统具有能够适配各类型机车的接口，以便于通过获取模式指令运行与机车类型匹配的应用控制程序，从而控制机车主发动机的输出功率，同时，在主控制器故障时使备用控制器获取发动机控制权限和内燃机车其他装置的控制权限，以提高控制系统的稳定性和可靠性。

此外，本申请还提供了一种内燃机车，包括上述的内燃机车控制系统，效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种内燃机车控制系统的结构图；

图2为本申请实施例所提供的一种输出保护电路的结构图；

附图标记如下：1为主控制器，2为备用控制器，3为模式调节装置，4为接口，5为环境调节装置，6为电流检测电路，7为开关器件，8为比较器，9为重启电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

本实用新型的核心是提供一种内燃机车控制系统和内燃机车，以应用于各种型号的内燃机车，从而统一各型号内燃机车的控制器类型，从而降低内燃机车的维护成本。

在内燃机车控制系统的应用场景中，控制器通过接收指令信号和发动机的实际转速信息调节励磁电机输出的励磁电流，从而调节内燃机车发动机的输出功率。由于各型号的内燃机车的控制系统不同，为了维护控制系统，需要常备各种类型的配件，提高维护成本。为了解决这一问题，本申请提供了一种内燃机车控制系统，包括主控制器1、备用控制器2、模式调节装置3、接口4，接口4与各类内燃机车的输入信号与输出信号相对应，以使控制系统能够应用于各型号的内燃机车。主控制器1与模式调节装置3连接，用于获取模式指令，并运行与模式指令相对应的应用控制程序，以使主控制器1中运行的应用控制程序与机车匹配，主控制器1还与接口4连接，以获取实际功率信号，并根据实际功率生成控制信号，从而控制主发动机的输出功率，备用控制器2与主控制器1连接，以检测主控制器1是否故障，并在主控制器1故障时生成控制信号，以替代原主控制器1。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1为本申请实施例所提供的一种内燃机车控制系统的结构图，如图1所示，内燃机车控制系统包括：

主控制器1、备用控制器2、模式调节装置3、接口4，接口4与各类内燃机车的输入信号与输出信号相对应；

主控制器1与模式调节装置3连接，用于获取模式指令，并运行与模式指令相对应的应用控制程序；

主控制器1与各接口4均连接，以获取实际功率信号并输出控制信号，以控制发动机的输出功率，其中，控制信号为应用控制程序根据实际功率信号生成的信号；

备用控制器2与主控制器1连接，以检测主控制器1是否故障，备用控制器2还与模式调节装置3、接口4连接，以在主控制器1故障时生成控制信号。

在具体实施中，主控制器1和备用控制器2选用可编程控制器(Programmablelogic Controller，PLC)。在具体实施中，备用控制器2可以选用与主控制器1相同的微处理器，也可以选用性能较差的微处理器。

选用相同型号的微处理器时，可以使主控制器1与备用控制器2同时获取实际功率信号和各接口4发送的其他信号，并均生成控制信号，但仅将主控器生成的控制信号发送至发动机以控制发动机的输出功率，备用控制器2的生成的控制信号仅用于检验主控制器1生成的控制信号是否正确，若二者输出的控制信号的差值高于差值阈值，则表明主控制器1或备用控制器2存在故障，需要及时检修。

当选用性能较差的微处理器作为备用控制器2时，备用处理器可以仅用于在主控制器1故障时工作，从而降低设备成本。

需要注意的是，主控制器1与备用控制器2间通过控制器局域网络(ControllerArea Network,CAN)总线连接，主控制器1每隔预设时间向备用控制器2发送工作信号，若备用控制器2在预设数量周期内未获取到工作信号，则表明主控制器1出现故障，此时备用控制器2获取控制权限，通过输出控制信号以控制发动机输出功率，同时，备用控制器2向维护人员发送报警信息。

在具体实施中，模式调节装置3可以为键盘，也可以为开关模块。主控制器1获取模式调节装置3输出的模式指令，从而运行与模式指令相对应的应用控制程序。可以理解的是，由于内燃机车的应用场景中，主控制器1中的应用控制程序与内燃机型号为一一对应的关系，因此安装后不维护和拆卸时，通常不需要改变主控制器1中运行的应用控制程序，本实施例中选用三开关量输入模块作为模式调节装置3，能够适用于八种不同的应用场景。

人机交互装置用于向控制器输入功率调节指令，例如：增大发动机输出功率、减少发动机输出功率，以及设置控制器的其它软件程序。在具体实施中，人机交互装置可以是键盘、鼠标或者触摸式屏幕。

可以理解的是，内燃机车控制系统还包括显示屏，显示屏与主控制器1和备用控制器2均连接，以获取并显示内燃机车运行参数，例如：运行速度、运行时间、发动机工作状态等。在本实施例中，为了减少设备成本，选用触摸式屏幕同时作为人机交互装置和显示屏。

预警装置与控制器和备用控制器2均连接，以获取内燃机车的主发动机的转速，以用于在发动机的转速高于转速阈值时向管理人员发出警报，以防止内燃机车在危险状态下运行。

此外，本申请提供的内燃机车控制系统中还包括通信记录装置，通信记录装置可以为WIFI通信装置、5G通信装置等，此处不做限定。通信记录装置与内燃机车的主控制器1和备用控制器2均连接，以获取并记录内燃机车的运行数据，并将运行数据发送至远程服务器，便于远程监控人员及时了解内燃机车的工作状态。

本实施例中提供了一种内燃机车控制系统，该系统包括：主控制器、备用控制器，模式调节装置、接口，其中接口与各类内燃机车的输入信号与输出信号相对应，以保证控制系统能够与各信号内燃机车相适配连接以获取信号或输出信号。主控制器与模式调节装置连接，用于获取模式指令，并运行与模式指令相对应的应用控制程序，以使主控制器中运行的应用控制程序与机车匹配，主控制器还与接口连接，以获取实际功率信号，并根据实际功率生成控制信号，以替代原主控制器，从而控制主发动机的输出功率，备用控制器与主控制器连接，以检测主控制器是否故障，并在主控制器故障时生成控制信号。由此可见，本申请所提供的内燃机车控制系统具有能够适配各类型机车的接口，以便于通过获取模式指令运行与机车类型匹配的应用控制程序，从而控制机车主发动机的输出功率，同时，在主控制器故障时使备用控制器获取发动机控制权限和内燃机车其他装置的控制权限，以提高控制系统的稳定性和可靠性。

在具体实施中，为了保证内燃机车的正常运行，内燃机车中还设置有传感器和环境调节装置等，以为控制器、发动机等器件创建良好的工作环境，例如：温度传感器和排风扇，用于调节发动机所在环境的温度，防止发动机过热。

在具体实施中，传感器和各环境调节装置5均设置于发动机处，以测量发动机所在环境的环境数据；

主控制器1与传感器连接以获取环境数据；

主控制器1与各环境调节装置5均连接，以根据环境数据控制各环境调节装置5的开启和关闭。

在本实施例中，通过设置传感器和环境调节装置，为发动机创造合适的工作环境，以防止发动机过热损坏。

在具体实施中，内燃机车的主控制器输出控制信号以控制环境调节装置5的导通和关断，但环境保护装置容易因为电压或电流过大而烧毁。为了保证环境调节装置5的正常工作，还包括输出保护电路；

输出保护电路与环境调节装置5的供电线路连接；

当检测到供电线路中电流大于电流阈值时，控制供电线路断开。

图2为本申请实施例所提供的一种输出保护电路的结构图，如图2所示，该输出保护电路包括：

电流检测电路6、开关器件7、比较器8、重启电路9、与门电路；

电流检测电路6与供电线路连接，以获取电流检测值；

比较器8的反向输入端与电流检测电路6连接，以获取电流检测值，比较器8的同相输入端接入基准电流；

与门电路的第一输入端与比较器8的输出端连接，与门电路第二输入端与主控制器1连接，与门电路的输出端与开关器件7的控制端连接；

开关器件7的第一端与供电线路的电源的输出端连接，开关器件7的第二端与环境调节装置5的供电端连接；

重启电路9与比较器8的清零端连接。

在具体实施中，采用霍尔电流传感器检测环境调节装置5与控制器间的电流信号，开关器件7可以为单片机，也可以为开关管，此处不做限定。

当电流检测电路6检测到环境调节装置5与主控制器1(或备用控制器2)间的电流信号大于基准电流时，控制比较器8锁死，比较器8输出端为低电平信号，此时开关器件7关断，主控制器1无法向环境调节装置5输出控制信号，直至电流检测值低于基准电流值，重启电路9控制比较器8解锁，比较器8输出端输出高电平信号，开关器件7导通。

在本实施例中，通过选用包含开关器件和比较器的输出保护电路保护环境调节装置，防止环境调节装置因电流过大而损坏。

为了解决上述技术问题，本申请还提供了一种内燃机车，该内燃机车包括发动机外，还包括上述内燃机车控制系统。

本实施例提供了一种内燃机车，包括上述内燃机车控制系统，该内燃机车控制系统包括：主控制器、备用控制器，模式调节装置、接口，其中接口与各类内燃机车的输入信号与输出信号相对应，以保证控制系统能够与各信号内燃机车相适配连接以获取信号或输出信号。主控制器与模式调节装置连接，用于获取模式指令，并运行与模式指令相对应的应用控制程序，以使主控制器中运行的应用控制程序与机车匹配，主控制器还与接口连接，以获取实际功率信号，并根据实际功率生成控制信号，从而控制主发动机的输出功率，备用控制器与主控制器连接，以检测主控制器是否故障，并在主控制器故障时生成控制信号以替代原主控制器。由此可见，本申请所提供的内燃机车控制系统具有能够适配各类型机车的接口，以便于通过获取模式指令运行与机车类型匹配的应用控制程序，从而控制机车主发动机的输出功率，同时，在主控制器故障时使备用控制器获取发动机控制权限和内燃机车其他装置的控制权限，以提高控制系统的稳定性和可靠性。

以上对本实用新型所提供的一种内燃机车控制系统和内燃机车进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种内燃机车控制系统，其特征在于，包括：

主控制器(1)、备用控制器(2)、模式调节装置(3)、接口(4)，

所述接口(4)与各类内燃机车的输入信号与输出信号相对应；

所述主控制器(1)与所述模式调节装置(3)连接，用于获取模式指令，并运行与所述模式指令相对应的应用控制程序；

所述主控制器(1)与各所述接口(4)均连接，以获取实际功率信号、转速信号并输出控制信号，以控制发动机及其负载，其中，所述控制信号为所述应用控制程序根据所述实际功率信号、所述转速信号生成的信号；

所述备用控制器(2)与所述主控制器(1)连接，以检测所述主控制器(1)是否故障，所述备用控制器(2)还与所述模式调节装置(3)、所述接口(4)连接，以在所述主控制器(1)故障时生成所述控制信号。

2.根据权利要求1所述的内燃机车控制系统，其特征在于，还包括传感器和环境调节装置(5)；

所述传感器和各所述环境调节装置(5)均设置于所述发动机处，以测量所述发动机所在环境的环境数据；

所述主控制器(1)、所述备用控制器(2)均与所述传感器连接以获取所述环境数据；

所述主控制器(1)、所述备用控制器(2)均与各所述环境调节装置(5)连接，以根据所述环境数据控制各所述环境调节装置(5)的开启和关闭。

3.根据权利要求2所述的内燃机车控制系统，其特征在于，还包括输出保护电路；

所述输出保护电路与所述环境调节装置(5)的供电线路连接；

当检测到所述供电线路中电流大于电流阈值时，控制所述供电线路断开。

4.根据权利要求3所述的内燃机车控制系统，其特征在于，所述输出保护电路包括：

电流检测电路(6)、开关器件(7)、比较器(8)、重启电路(9)、与门电路；

所述电流检测电路(6)与所述供电线路连接，以获取电流检测值；

所述比较器(8)的反相输入端与所述电流检测电路(6)连接，以获取所述电流检测值，所述比较器(8)的同相输入端接入基准电流；

所述与门电路的第一输入端与所述比较器(8)的输出端连接，所述与门电路第二输入端与所述主控制器(1)、所述备用控制器(2)均连接，所述与门电路的输出端与所述开关器件(7)的控制端连接；

所述开关器件(7)的第一端与所述供电线路的电源的输出端连接，所述开关器件(7)的第二端与所述环境调节装置(5)的供电端连接；

所述重启电路(9)与所述比较器(8)的清零端连接。

5.根据权利要求1所述的内燃机车控制系统，其特征在于，还包括通信记录装置；

所述通信记录装置与所述主控制器(1)、所述备用控制器(2)均连接，以记录所述内燃机车的运行数据，并将所述运行数据发送至远程服务器。

6.根据权利要求1所述的内燃机车控制系统，其特征在于，还包括人机交互装置，所述人机交互装置与所述主控制器(1)、所述备用控制器(2)均连接。

7.根据权利要求1所述的内燃机车控制系统，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏与所述主控制器(1)、所述备用控制器(2)均连接，以获取并显示所述内燃机车的运行数据。

8.根据权利要求1所述的内燃机车控制系统，其特征在于，所述模式调节装置(3)为三开关量输入模块。

9.根据权利要求1所述的内燃机车控制系统，其特征在于，还包括预警装置；

所述预警装置与所述主控制器(1)和所述备用控制器(2)均连接，用于在所述发动机的转速高于转速阈值时向管理人员发出警报。

10.一种内燃机车，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的内燃机车控制系统。

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