CRH380B高速動車組網絡控制試驗臺操縱臺設計

李庚 張麗麗 孫景輝 王遠霏

摘要：文章針對CRH380B高速動車組網絡控制試驗臺，設計一個具有人機界面、列車控制手柄、司機控制按鈕等設備的司機操縱臺。該操縱臺主要分為左右兩部分，并以中心線對稱，每個部分都能夠看作完整的司機臺，能夠實現對列車的控制功能。通過對操縱臺的設計，節省了試驗臺的空間、降低了成本，同時方便了試驗人員對網絡控制試驗臺的操縱。

關鍵詞：CRH380B；高速動車組；網絡控制；司機操縱臺；人機界面；控制手柄 文獻標識碼：A

中圖分類號：U270 文章編號：1009-2374（2016）05-0094-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.048

CRH380B高速動車組是目前我國最為先進的動車組，其網絡控制系統是國內的重點研究對象。建立CRH380B動車組網絡控制試驗臺能夠深入分析列車網絡控制原理，模擬實際列車故障，驗證列車控制系統軟件。CRH380B高速動車組網絡控制試驗臺司機操縱臺主要對實際車型的司機控制部分進行仿真，操縱臺包括網絡設備HMI和相關硬件設備，能夠實現對列車的仿真控制。

1 CRH380B動車組網絡控制試驗臺

CRH380B網絡控制試驗臺架構主要包括兩部分：一部分是試驗臺機柜；另一部分是司機操縱臺。

1.1 試驗臺機柜

根據CRH380B型動車組網絡系統架構，整個試驗臺分為兩個牽引控制單元，所有設備均整合安裝在仿真控制柜中。仿真控制柜硬件設計主要包含機械和電氣兩個部分。機械部分包括柜體、安裝立柱、前后門、柜頂風扇、側板、固定托盤、承重腳輪、固定腳釘等。柜體采用優質冷軋鋼板，框架采用優質專用三通焊接而成，整體結構堅固，仿真控制柜通過四塊固定托盤，將內部空間分為五部分，根據需要，分別安裝不同的設備。

電氣部分安裝有網絡設備，包括一臺CCU、一臺HMI，為了使這些網絡設備能夠正常工作，需要為其搭建相應的外部環境。在仿真控制柜的接線設計中，通過采集卡為CCU提供外部信號；通過MVB網卡將網絡設備和軟件仿真模型聯系起來。試驗臺通過安裝在仿真控制柜中的一臺DC110V直流穩壓電源為仿真控制柜中的110V設備及回路供電。

1.2 司機操縱臺

司機操縱臺是操作人員對試驗臺進行操作的交互設備，具有試驗臺狀態顯示、模擬司機臺實際操作、操作人機交互界面HMI、駕駛列車運行、模擬控制類故障和測試驗證等功能。其主要部件包括人機交互界面HMI、牽引手柄、制動手柄、司機臺各類操作按鈕和扳鍵開關等。各部件通過硬線信號將手柄、按鈕和開關等信息連接至采集板卡，采集板卡將數據傳送給仿真測試一體機。

2 司機操縱臺設計

2.1 操縱臺外形結構設計

1.儀表臺；2.臺面；3.構架；4.旋轉門；5.萬向腳輪

操縱臺整體高度為1073mm，臺面高度為740mm，外形結構（如圖2所示）主要由五部分組成，分別是儀表臺、臺面、構架、旋轉門和萬向腳輪。

為了操縱臺的美觀和輕便，儀表臺和臺面的材料選為玻璃鋼，而內部構架和旋轉門則選用鋼結構制作，以便保證司機操縱臺的整體強度。儀表臺上面布置四個HMI顯示屏和一些控制按鈕，其余按鈕、開關、牽引手柄和制動手柄則布置在臺面上。操縱臺臺面長為2200mm、寬為850mm，設計臺面尺寸充分考慮了實驗臺的放置環境和控制設備的擺放位置。旋轉門可以用鑰匙打開，打開后操縱人員可以對操縱臺內部的端子排進行操作，為操縱臺前期調試和后期維修提供保證。萬向腳輪起到支撐司機臺作用，并使司機臺能夠方便地移動。

2.2 操縱臺設備布置

針對380B高速動車組網絡控制實驗臺的要求，司機操縱臺和實際列車司機臺相比簡化了部分控制功能，例如照明、風笛、恒速等。由于操縱臺功能簡化，臺面的設備相應減少，為了節省成本，方便試驗人員操作，把列車兩端的司機臺組合成一體。本項目設計的操縱臺分左右兩個部分，每個部分可以實現一個司機操縱臺的基本功能，在一個操縱臺上就能實現列車的換端操作。

根據實驗臺的功能要求，操縱臺需要布置如下設備，如表1所示：

在符合UIC 651-2002標準要求的基礎上，考慮到試驗人員操作的便利性和控制設備的重要性，對操縱臺的設備布置設計如圖3所示：

1.制動手柄；2.牽引手柄；3.緊急制動按鈕；4.扳鍵開關；5.組合按鈕；6.HMI

3 操縱臺重要設備設計

制動手柄和牽引手柄是操縱臺最重要同時也是最復雜的設備。為了滿足實驗臺的控制要求，本文對兩個控制手柄的功能進行了詳細設計。

3.1 制動手柄設計

制動手柄設12級檔位，分別是過沖檔位OC，零位REL，常用制動1A、1B、2、3、4、5、6、7，緊急制動EB，緊急制動UB。

制動手柄初始位為ERL位。制動手柄過沖位為自動恢復位，當手柄打到過沖位時檔位不能保持，自動回到REL位。制動手柄檔位3至檔位10為常用制動位，手柄由10檔常用制動7級到11檔緊急制動EB位時需要有一個明顯的阻尼，避免司機誤操作。手柄由11檔緊急制動EB位到12檔緊急制動UB位時需要有一個明顯的阻尼，避免司機誤

操作。

3.2 牽引手柄設計

牽引手柄設8級檔位，分別是零位，緩解位EN，牽引等級P0、P1、P2、P3、P4和最大牽引位PMAX，每檔均能定位，初始位為零位。

3.3 手柄電源設計

制動手柄和牽引手柄的控制信號通過電信號傳送給列車控制系統，考慮到信號的穩定性和安全性，將手柄額定工作電壓設計為24V直流，電壓的波動范圍為16.8～30V。

4 結語

本文設計的操縱臺滿足CRH380B高速動車組網絡控制試驗臺要求，并能夠實現兩個普通司機操縱臺的基本控制功能，既節約了實驗臺成本，又方便了實驗人員的

操縱。

參考文獻

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（責任編輯：黃銀芳）