鐵路客車電子防滑器仿真測試裝置的製作方法
2023-04-24 06:39:46 2
專利名稱：鐵路客車電子防滑器仿真測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種是在段修、臨修和廠修期間對鐵路客車所用防滑器系統的性能進行仿真測試的自動化測試、檢修設備，是對電子防滑器工作性能、防滑可靠性進行檢測的實用裝置。
技術背景鐵路運輸安全可靠是旅客生命和國家財產的重要保障。鐵路客車電子防滑器是高速制動系統的重要組成部分。電子防滑器能夠根據粘著係數控制制動減速度，達到充分利用粘著，最大限度地提高制動力，使高速列車能在規定的距離內安全停車並防止滑行，是保證行車安全的重要部件。電子防滑器主要由速度傳感器、防滑排風閥、壓力開關和主機組成。電子防滑器的性能和可靠性直接影響鐵路客車系統的安全性、可靠性和穩定性。隨著鐵路交通行業的發展，隨著鐵路客車的不斷提速，輪軌間粘著係數隨之降低，滑行機率增大。而車輛高速運行時，一旦發生滑行，對車輪的擦傷極為嚴重，危及行車安全，所以高速車輛的防滑控制非常重要。
以往研製的TFX型防滑器部件試驗臺，主要用於測試FD1型防滑排風閥、YJ1型壓力開關的性能。但排風閥性能曲線並不是實時採集來的真實曲線，只是當採集來的壓力值大於軟體內的設定值時即輸出相對應的固定曲線，因此曲線不能真實反映排風閥在各種狀態下的真實壓力值。該試驗臺不能測試速度傳感器、防滑器主機和整機性能。SY-A型防滑器試驗臺，可以對國產TFX1型防滑器、進口SWKP AS20C型防滑器進行部件測試和整機性能測試。但對防滑器主機測試需要結合整機性能測試，需要將防滑器各部件全部連接才能進行，操作過程煩瑣，使用不方便。
發明內容
本實用新型目的是提供對國產TFX1型防滑器、進口SWKPAS20C型防滑器進行綜合測試，功能齊全，操作方便的鐵路客車電子防滑器仿真測試裝置。
本實用新型的目的是這樣實現的以工業控制計算機為中央處理機，由控制櫃和測試工作檯組成；其特徵在於控制櫃包括工控機1、顯示器2、印表機3、接口板A/D板4、D/A板5、I/O接口板6、定時計數板7和數據處理硬體電路8；測試工作檯包括氣路9、伺服電機控制系統10、防滑器部件的安裝夾具，工控機1分別連接D/A板5、I/O接口板6，再連接數據處理硬體電路8，數據處理硬體電路8分別連接A/D板4、定時計數板7，再連接工控機，工控機的輸出連接顯示器2和印表機3；數據處理硬體電路8的輸出連接伺服電機控制系統10，伺服電機控制系統10輸出連接測速齒盤11，測速齒盤11再連接速度傳感器12，速度傳感器12分別與數據處理硬體電路8和測試工作檯相連，測試工作檯連接防滑排風閥14和數據處理硬體電路8，壓力開關13分別與測試工作檯和數據處理硬體電路8相連，氣路9與數據處理硬體電路8相連。
所述的氣路，包括過濾調壓部分、防滑排風閥檢測部分、防滑排風閥夾緊部分、壓力開關檢測部分和壓力信號測試部分，由風源來的壓縮空氣輸入調壓閥31，調壓閥31輸出分兩路，一路經過單向止回閥32輸入氣缸33，然後經單向電磁閥16連接卡緊風缸15，另一路通過三位五通電磁閥17，連接壓力開關19和防滑排風閥21，防滑排風閥21與三位五通電磁閥17連接有三位五通電磁閥22和與三位五通電磁閥22並聯的由節流閥20和單向電磁閥16組成的管路。
本實用新型能夠對國產TFX1型防滑器、進口SWKPAS20C型防滑器進行綜合測試，即可以對速度傳感器、防滑排風閥、壓力開關和主機進行分別測試，也可以對防滑器整機性能進行綜合試。對電子防滑器主機進行測試時，只需要速度傳感器的參與，使電子防滑器主機測試和整機測試分開進行。由於採用了可靠性設計技術和虛擬儀器儀表技術，使該系統具有很高的可靠性和友好的人機界面，用戶使用方便。
對電子防渭器主機進行測試時，只需要速度傳感器的參與，不需要其他部件的參與，使電子防滑器主機測試和整機測試分開進行，為電子防滑器主機單獨測試提供了可能。
圖1為本實用新型實施例結構框圖；圖2為本實用新型實施例空氣管路系統結構圖；圖3為本實用新型實施例伺服電機控制電路圖；圖4為本實用新型實施例無源速度傳感器輸出信號整形電路；圖5為本實用新型實施例有源速度傳感器輸出信號整形電路；圖6為本實用新型實施例風缸壓力採集電路圖；圖7為本實用新型實施例YJ-01壓力開關測試電路圖；圖8為本實用新型實施例MCS11壓力開關測試電路圖；圖9為本實用新型實施例軟體結構框圖。
具體實施方式
下面舉例對本實用新型做更詳細地描述結合圖1，以工業控制計算機為中央處理機，由控制櫃和測試工作檯組成；其特徵在於控制櫃包括工控機1、顯示器2、印表機3、接口板A/D板4、D/A板5、I/O接口板6、定時計數板7和數據處理硬體電路8；測試工作檯包括氣路9、伺服電機控制系統10、防滑器部件的安裝夾具，工控機1分別連接D/A板5、I/O接口板6，在連接數據處理硬體電路8，數據處理硬體電路8分別連接A/D板4、定時計數板7，再連接工控機，工控機的輸出連接顯示器2和印表機3；數據處理硬體電路8的輸出連接伺服電機控制系統10，伺服電機控制系統10輸出連接測速齒盤11，測速齒盤11再連接速度傳感器12，速度傳感器12分別與數據處理硬體電路8和測試工作檯相連，測試工作檯連接防滑排風閥14和數據處理硬體電路8，壓力開關13分別與測試工作檯和數據處理硬體電路8相連，氣路9與數據處理硬體電路8相連。採用工控機控制伺服電機模擬列車四根輪軸的轉動，經測速齒盤11供速度傳感器12測試，完成速度傳感器的單獨測試；由空氣管路系統配合壓力開關13、防滑排風閥14的測試；在進行主機和整機測試時，工控機可控制伺服系統模擬列車滑行狀態，並對排風閥的動作信號、風缸壓力值進行實時採集、分析和判斷，實時顯示數據曲線，曲線回放、數據存檔、列印和報表。
結合圖2，所述的氣路，即空氣管路系統，包括過濾調壓部分、防滑排風閥檢測部分、防滑排風閥夾緊部分、壓力開關檢測部分和壓力信號測試部分，空氣管路配合測試系統在對防滑排風閥夾緊、排防滑排風閥檢測和壓力開關檢測；由風源來的壓縮空氣經過調壓閥31，分成兩路；一路經過單向止回閥衝入氣缸33，然後由單向電磁閥16供給卡緊風缸15；當卡緊風缸充氣時，卡緊機構就卡緊被測防滑排風閥，當卡緊風缸15排氣，卡緊機構鬆開，可取下被測防滑排風閥；單向止回閥32，使此處氣缸中的氣壓始終與風源壓力近似相等，保證防滑排風閥的充、排氣過程不會影響夾緊機構的夾緊；另一路通過三位五通電磁閥17，用於檢測壓力開關19和防滑排風閥21；通過三位五通電磁閥22供給氣缸的氣流用於檢測防滑排風閥的快充和排氣性能；通過節流閥20和單向電磁閥16供給氣缸的氣流用於檢測排風閥的慢充性能。
該測試系統通過硬體電路在被測部件與工控機之間傳遞信息。採用伺服電機模擬列車輪軸的轉動，並在主機測試中用來模擬列車的滑行狀態；採用12位A/D和D/A轉換板以提高測試精度；採用進口功率放大1/0接口板，控制相應的繼電器動作，以選擇不同的測試功能。增設濾波電路以增強測試系統工作的抗幹擾能力。
電控系統的硬體電路設計包括伺服電機控制電路、速度傳感器測試電路、防滑排風閥測試電路、壓力開關測試電路、主機測試電路、整機測試電路。
結合圖3，伺服電機控制電路採用松下伺服電機驅動器(MSDA043A1A)驅動伺服電機(MSMA042A1C)帶動測速齒盤轉動，模擬列車的車輪轉動。齒盤每轉過一個齒，速度傳感器便有一個正弦周期電壓輸出，即無源速度傳感器，或脈衝輸出，即有源速度傳感器。
工控機通過D/A送給伺服電機控制器相應的電壓信號，代表速度信號，伺服電機驅動器驅動伺服電機轉動。工控機通過A/D實時採集伺服電機的實際轉速。
ZERO-SPD是伺服電機的零速鉗位信號。當伺服電機控制器參數Pr6設定為1時，伺服驅動器零速鉗位。當ZERO-SPD接地時，伺服驅動器被允許工作，解除零速鉗位。
SRV-ON是伺服能使信號，既SRV-ON接地時伺服驅動器被允許工作。可以接受D/A送給伺服電機控制器相應的電壓信號，並帶動伺服電機轉動。
結合圖4和圖5，針對不同型號的電子防滑器，速度傳感器分為有源速度傳感器和無源速度傳感器兩種。無源速度傳感器輸出的正弦波穩定性較差，峰值波動很大，因此，輸出的信號必須經過整形後才能傳輸給計數板。無源速度傳感器輸出信號整形電路如圖4所示。有源速度傳感器輸出脈衝序列比較穩定，幅值較大(10.5V)，因此需要進行電平轉換，變為TTL電平的方波，整形電路如圖5所示。工控機通過計數板記錄單位時間內脈衝個數，從而計算速度值(測試值)。將速度測試值與實際值比較，給出測試結論。
結合圖6，防滑排風閥測試電路的設計包括排風閥控制電路的設計和風缸壓力採集電路的設計。由於不同型號的電子防滑器的控制電壓不同，硬體電路需提供24V和48V兩種電壓。通過控制電磁閥的動作，便電磁閥進行慢充風、階段排風、直接排風、階段充風、電排風和緩解，同時實時採集風缸壓力，即可繪製出電磁閥的動作特性曲線，同時測試漏洩量、排風閥的動態性能指標。將實測的技術指標與測試標準進行比較，得出測試結論。
結合圖7和圖8，壓力開關測試電路的設計根據壓力開關工作的原理，由工控機控制壓力開關風缸內的壓力增大或減小，檢測當壓力達到某一值時壓力開關是否閉合或斷開，採集充風轉換壓力值、排風轉換壓力值和洩漏量，與規定值比較，給出測試結論。YJ-01壓力開關測試電路如圖7所示，MCS11壓力開關測試電路如圖8所示。
電子防滑器主機測試包括主機自檢功能測試、故障診斷功能測試、防滑功能測試和電源自動斷電功能測試。對電子防滑器主機進行測試時，只需要速度傳感器的參與，不需要其他部件的參與。在進行主機故障診斷功能測試時需要通過硬體電路來模擬故障狀態；在進行主機的防滑功能測試時，D/A給出的電壓信號送給伺服電機驅動器，伺服電機驅動器驅動伺服電機帶動齒盤轉動，模擬列車的運行速度，即其中任意一軸模擬滑行狀態，另外三軸勻減速運行，測試主機根據速度值給出的防滑排風閥動作曲線。工控機採集該控制信號，來判斷主機的性能；在進行電子防滑器主機電源自斷電功能測試時，模擬自動斷電的狀態，檢查主機在30分鐘士2分鐘是否自動斷電。
電子防滑器整機性能測試電路的設計保證將部件與主機正確連接，工控機通過D/A給伺服電機控制信號，伺服電機帶動齒盤模擬列車的滑行狀態，主機通過A/D採集速度信號、風缸壓力等，與相應的減速度；據進行比較，判斷整機防滑功能是否正常。
本實用新型主要技術指標1、電源三相AC220V±10％；2、時間分辨力0.01s；3、風源壓力600kPa-1Mpa；4、工作壓力0-600kPa；5、壓力變送器測量範圍0pa--1Mpa；輸出4-20mA；精度±0.5％6、伺服電機最大轉速3000n/s；7、速度範圍1--400km/h；8、測試精度1％主要功能(1)綜合參數測試功能該測試系統能夠對國產TFX1型防滑器、進口SWKP AS20C型防滑器進行綜合測試，既可以測試速度傳感器、防滑排風閥、壓力開關和主機參數和功能，也可以測試電子防滑器整機的性能。
(2)記錄曲線回放功能本測試系統可對動態數據，如列車模擬速度、模擬減速度、風缸壓力和防滑排風閥動作曲線等，進行實時採集，並能夠在需要時回放曲線。
(3)人機界面導示功能採用虛擬儀器儀表技術，具有友好的人機界面「導示」功能，操作人員只需具備基本的電工理論常識即可無師自通；(4)自檢和自動校準功能系統具有開機自檢、故障診斷與定位，傳感器零點自動校準功能；(5)設置功能根據國家鐵路客輛電子防滑器的測試標準，設置和修改特性參數合格判別標準；(6)管理功能具有測試數據匯總功能，按照電子防滑器產品型號、編號和測試時間存儲(20年以上)、查詢、列印報表。
能夠對國產TFX1型防滑器、進口SWKP AS20C型防滑器進行綜合測試，既可以對速度傳感器、防滑排風閥、壓力開關和主機進行分別測試，也可以對防滑器整機性能進行綜合測試。對電子防滑器主機進行測試時，只需要速度傳感器參加，不需要其他部件的參與就可以完成，防滑排風閥用電阻來模擬，壓力繼電器用電磁繼電器來模擬，使電子防滑器主機測試和整機測試分開進行。
系統軟體設計該系統軟體基於Windows98系統平臺，採用VisualC++編制，軟體結構框圖如圖7所示。各模塊的功能如下該系統軟體設計具有如下特點(1)系統軟體採用模塊化設計方法，主程序模塊調用多個功能子模塊。
(2)系統軟體採用了多線程技術，提高了程序的整體性能。通過改變工作線程的優先級末保證關鍵部件操作的實時性。
(3)軟體設計採用了虛擬儀器儀表設計技術。多處設置操作提示語，防止了誤操作。只要具備基本的生產常識，即可無師自通。
(4)軟體設計採用了數字濾波技術，使系統具有很高的抗幹擾能力，穩定性好。
權利要求1.一種鐵路客車電子防滑器仿真測試裝置，以工業控制計算機為中央處理機，由控制櫃和測試工作檯組成；其特徵在於控制櫃包括工控機(1)、顯示器(2)、印表機(3)、接口板A/D板(4)、D/A板(5)、I/O接口板(6)、定時計數板(7)和數據處理硬體電路(8)；測試工作檯包括氣路(9)、伺服電機控制系統(10)、防滑器部件的安裝夾具，工控機(1)分別連接D/A板(5)、I/O接口板(6)，再連接數據處理硬體電路(8)，數據處理硬體電路(8)分別連接A/D板(4)、定時計數板(7)，再連接工控機，工控機的輸出連接顯示器(2)和印表機(3)；數據處理硬體電路(8)的輸出連接伺服電機控制系統(10)，伺服電機控制系統(10)輸出連接測速齒盤(11)，測速齒盤(11)再連接速度傳感器(12)，速度傳感器(12)分別與數據處理硬體電路(8)和測試工作檯相連，測試工作檯連接防滑排風閥(14)和數據處理硬體電路(8)，壓力開關(13)分別與測試工作檯和數據處理硬體電路(8)相連，氣路(9)與數據處理硬體電路(8)相連。
2.根據權利要求1所述的鐵路客車電子防滑器仿真測試裝置，其特徵是所述的氣路，包括過濾調壓部分、防滑排風閥檢測部分、防滑排風閥夾緊部分、壓力開關檢測部分和壓力信號測試部分，由風源來的壓縮空氣輸入調壓閥(31)，調壓閥(31)輸出分兩路，一路經過單向止回閥(32)輸入氣缸(33)，然後經單向電磁閥(16)連接卡緊風缸(15)，另一路通過三位五通電磁閥(17)，連接壓力開關(19)和防滑排風閥(21)，防滑排風閥(21)與三位五通電磁閥(17)連接有三位五通電磁閥(22)和與三位五通電磁閥(22)並聯的由節流閥(20)和單向電磁閥(16)組成的管路。
專利摘要本實用新型提供的是一種鐵路客車電子防滑器仿真測試裝置。以工業控制計算機為中央處理機，由控制櫃和測試工作檯組成；控制櫃包括工控機1、顯示器2、印表機3、接口板A/D板4、D/A板5、I/O接口板6、定時計數板7和數據處理硬體電路8；測試工作檯包括氣路9、伺服電機控制系統10、防滑器部件的安裝夾具。本實用新型能夠對國產TFX1型防滑器、進口SWKPAS2OC型防滑器進行綜合測試，既可以對速度傳感器、防滑排風閥、壓力開關和主機進行分別測試，也可以對防滑器整機性能進行綜合試。對電子防滑器主機進行測試時，只需要速度傳感器的參與，使電子防滑器主機測試和整機測試分開進行。
文檔編號B61K9/00GK2886539SQ200420063838
公開日2007年4月4日 申請日期2004年11月24日 優先權日2004年11月24日
發明者王淑娟, 趙鐵濱, 王立欣, 於泳, 翟國富 申請人:王淑娟