电子控制技术在车辆工程中的应用分析

电子控制技术在车辆工程中的应用分析

李磊

广东省518400深圳市地铁集团运营总部

摘要：轨道交通行业实现蓬勃式发展的原因除了经济的发展，还有一个重要原因就是电子控制技术在车辆工程中的应用，大大提升了车辆的可靠性，提高了行车的安全性，从而有效降低交通事故的发生率。因此，要大力发展电子控制技术在车辆工程中的应用，进而促进车辆的发展。

关键词：电子控制技术；车辆工程；应用

引言

为了满足社会发展的需要，轨道交通行业正朝着速度更快、稳定性更高、成本更低廉的方向发展。尤其是电子控制技术在轨道交通中的应用，优化了轨道交通的结构和性能，提高了运输的效率。因此，研究分析电子控制技术在车辆工程中的应用具有重要的现实意义。

1电子控制技术的概述

1.1电子控制系统的概念

电子控制系统，主要分为两个系统，即闭环控制系统和开环控制系统。开环控制系统的作用主要是在计算机系统下，对相应的控制系统进行处理，即在相应系统的程序结束后，对其进行数据的收集、整理、整合和分析，但并不会干扰控制系统。此外，对于后期产生的相关数据，开环系统控制可以自行的处理，不必向上级系统反映。在闭环系统中，当被处理过的系统输出量到达执行系统后，可以直接对数据进行有效的控制。

1.2电子控制技术的控制过程

电子技术的控制过程主要包括三个部分，即数据的实时采集、实时决策的控制和实时控制这三个方面。首先，要对电子控制技术实行操作的控制，这时首要的任务是对数据进行实时的采集。电子控制技术的应用是依靠许多的数据而得来的，因此，相关的技术人员应该熟练的掌握计算机的应用技术，准确的把握计算机系统控制的特点，这样才能对控制的对象进行有效的管理的监督，即便及时的对相关的数据进行收集、分析，将这些数据作为识别的依据。其次，要对实时控制进行一定的决策，即当系统采集到有关的数据后，电子控制系统可以对这些数据进行系统化的分析和处理，以便将整理后的数据更好的应用到适当的位置上。最后，进行实时的控制，即当计算机人员利用系统收集到有关的数据后，系统会向上级的系统进行反映，这两者会产生一定的作用，从而起到互相影响的作用，以便更好的实施电子控制的技术。

2电子控制技术在车辆工程中的应用

近年来，传统的交流电控制牵引力模式，已经难以满足轨道交通设备实际运行的要求，很多地区都积极引入了新技术和新材料，以期满足当前社会发展的需要，实现轨道交通系统的可持续发展。利用电力电子技术，可以优化轨道交通机车牵引与制动之间的关系，例如，利用设置在轨道交通机车上的位置转换开关，可以实现了在主电路上对牵引、制动的自动转换，有效的避免了人工操作所可能存在的错误，提高了转换的效率，使得整个操作过程更加的简便和可靠。

2.1轨道运输装备牵引/制动特性

在城轨运输中，牵引/制动特性是最基本、最重要的性能，装备运输是首要考虑的一个因素，运输的速度、加速性能等都要满足城轨运输的需求。在运输装备牵引/制动时，优先采取再生制动，电机回馈的电能通过交流装置回馈给电网，在这个系统控制中，高功率的密度变流装置，能控制电机和矩阵电机，从而能顺利实现对电机的牵引/制动。整个技术应用中，直流电动机转动，产生交流异步传动，将直流电动转为交流传动，最终能将转差电流控制发展成为矢量电流控制，相较于传统的控制技术，现代电子牵引/制动系统的优势更加明显。

2.2CBTC电子通信系统的应用

CBTC属于现代先进的电子技术，在城轨控制系统中发挥着重要的作用，其中的监控和连续控制作用，能实现轨道交通的移动闭塞制运行模式，能实现实时的双向通信信息交流，减少了城轨工程中的硬件工程设备的投入，从而更有效节约安装和维护的成本，系统的安装和调试等工作更加便捷，更加低成本的全寿命运行。整个CBTC系统主要包括地面设备（轨旁设备以及联锁系统），还有车载设备系统等。当地面设备向车载设备传输控制信息时，通过控制城轨列车的运行时间和速度等，能形成闭环信息传输和控制。这种电子通信技术的应用能进一步提升城轨安全性，结构更加简便。

2.3脉冲宽度调制技术（PWM）应用

这种交流技术在现代城轨交通工程建设中的应用，主要是对轨道交通进行变频调节，降低能耗，实现其绿色节能发展。通过改变输出的脉冲占比，实现输出电压与频率之间的转换，从而能将交流脉冲转变为直流脉冲，最终形成能量的转换，采用空间适量的脉冲调制系统，在三相对称正弦波电压供电时，最终合成旋转的空间电压矢量，形成脉冲波。

2.4无触点逻辑控制技术应用

无触点逻辑控制技术属于现代电力电子技术和现代计算机控制技术实现的一种车载控制和设备驱动的技术，在轨道交通车载控制方面的应用很广泛，其主要采用分布式的逻辑控制单元（LCU）构建控制系统，在每一个逻辑单元的内部使用控制器和输入、输出电路，替代原来电气柜内的大量中间继电器，通过时间继电器和迂回线路对车辆进行有效的控制。LCU的核心就是微机控制单元和大集成电路，其中微机控制单元主要是对各种电器的逻辑联锁关系进行控制，采用功率场效应管等电力电子元器件，对继电器进行代替，能直接驱动电磁控制器和控制线圈绕组，从而将指令传递给各个单元，并且执行指令。

具体应用时，根据车辆的控制需求，在每一个节点相应的位置，选择相应数量的LCU，LCU之间借助硬连线连接，并且可以相互通信，可以布置可靠的网络系统，例如MVB、RS485及CAN总线等。驾驶司机通过操作信号进行操作，并且根据系统监控信号和指令进行行车过程中的操作。在硬连线端可以直接进入LCU输入的操作端口，经过LCU的逻辑语言运算，将驱动信号通过输出电路直接传达到相应的功能器件上面，实现功能要求。在这个过程中输入信号的采集一般可以分为4类：（1）司控器的控制信号，当司机操作后，各个司控器行程结束，钥匙、旋钮状态信号等都将处于关闭状态；（2）司机台、屏柜的按钮，当信号灯亮起的时候，司机和维护人员可以根据指示完成操作，根据各操作器件的状态信号进行检查，保证正常运行；（3）执行部件的监控信号，这个部分的信号主要是各执行部件的行程开关、位置等状态信息，如门、制动系统的阀等状态信号；（4）网络信号，在车辆运行的过程中，LCU通过网络能与其他系统相互连接，在这个过程中会获取其他系统通过网络发射的信号和控制指令等，并且获得相关的监控信号。在这个系统中，为了抗干扰，可以将各硬线传来的输入信号定义，根据逻辑直流的有效信号，最终能提升系统的抗干扰能力。这种技术在现代轨道交通工程中正逐渐应用，其结构紧凑、占用空间小，冗余度高，可编程逻辑响应速度快，非常能满足切实的需求。

结束语

随着经济社会的快速发展、城市化进程的不断加快，我国交通行业实现爆炸式发展，尤其是城轨交通的快速发展，基于此，提高行车安全至关重要。现阶段，电子控制技术在轨道交通工程中的应用已日趋成熟和广泛，大大提高了车辆的安全性、可靠性，同时为人们创造了更优质的行车体验。

参考文献：

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