车载自动过分相装置测试仪.docx

文章编号 : 1008 - 7842 (2008) 05 - 0045 - 02车载自动过分相装置测试仪李明1 , 雷勇2 , 杨健熙2(1广州铁路 (集团) 公司总工程师室 , 广东广州 510088 ; 2四川大学电气信息学院 , 四川成都 610065)摘 要 针对现有的机车车载自动过分相装置维护 、检修难的问题 , 设计了车载自动过分相装置测试仪 。通过模拟实际运行中的机车状态参数和自动过分相定位信号 , 综合检测自动过分相装置各种工况下的运行情况 , 并 根据系统在各种速度下的执行时间 , 评估自动过分相装置是否能正常工作 。关键词 自动过分相装置 ; 测试仪 ; 可编程控制器中图分类号 : U22318文献标志码 : A电气化铁道电网采用单相供电 , 而电力系统则是三相供电系统 。为了使电气化铁道从电力系统三相电 网取流基本对称 , 电气化铁道采用了分相分段取流的 方法 , 即每隔 20 25 km 设置一个分相区 , 相邻分相 区由不相同的两相供电 , 相邻分相区约有 30 m 的供电死区 , 这样就存在电力机车如何通过分相区的问题 。 随着自动过分相装置在全路 6 大干线的全面推广 , 为保障自动过分相装置的良好率 , 确保电力机车过分 相的安全可靠 , 自动过分相装置的检修设备和检修工 艺的改进是必不可少的 。目前自动过分相装置主要是通过手动测试来检测 , 该方法不仅需要操作人员具有 熟练的测试技术 , 而且还需长期实践的经验积累 。因 此提高测试手段的自动化 、智能化程度是非常必要的 。 目前在自动过分相设备生产调试过程中采用的是简单 的调试设备 , 功能少 , 且电路设计不能满足自动过分相系统的一些技术要求 , 如门槛灵敏度测试不能同时 对 4 个通道进行测试 , 信号丢失时测试设备无法判断 出具体哪一路出现故障等 。由于没有专业的检测调试 设备 , 调试人员工作效率低 , 产品的质量很难达到统 一的技术标准 。自动过分相装置测试仪通过模拟实际运行中的机车状态参数 ( 机车行驶方向 、速度 、重联) 和自动过分相定位信号 (1 、2 、3 、4 号车感器回路所产生的强迫断和预告断信号) , 综合检测自动过分相装置各种工 况下的运行情况 。根据系统在各种速度下的执行时间 , 以此评估自动过分相装置是否能正常工作 。1 硬件设计(1) 系统结构 测试仪硬件部分是由可编程控制器及外围电路组成 。图 1 系统结构框图系统硬件由以上几部分组成 :测试仪的电源模块由一个 24 V 开关如图 1 所示 ,电源模块 :电源和一个 110 V 开关电源组成 。李明 (1969 - ) 男 , 安徽当涂人 , 高级工程师 (收稿日期 : 2008 - 05 - 04)Ne w Progress a bout Modern High - speed Tra in Ma intenanceDONG Xi - ming(Locomotive and Car Research Institute , China Academy of Railway Sciences , Beijing 100081 , China)Abstract : The new ideas and development about high - speed train maintenance are put forward including the system engineering standpoint、break down and maintain quality new idea、maintenance system and its reform. The new progress about maintenance technique are discussed including main2 tenance design 、diagnose technique 、maintenance information system and repair base of high - speed train.Key words : high - speed train maintenance ; diagnose technique ; maintenance information system铁 道 机 车 车 辆第 28 卷46主电路板 : 主电路板是自动过分相装置和可编程控制器的连接部分 , 主要包括数字量采集电路 、模 拟量采集电路 、数字量输出电路和模拟量输出电路等 模块 。可编程控制器 : 系统中 PLC 选用 K32A 型可编 程控制器 , PLC 主要是采集自动过分相装置状态量 , 然后发出控制命令 , 其过程可在显示屏中显示出来 。键盘及显示模块 : 包括带背光的 LCD 和 8 个可 编程按钮的液晶显示屏 、过分相状态指示灯 。前面板 和液晶显示界面如图 2 、图 3 所示 。(3) 机车速度模拟在 2 型自动过分相装置测试过程中 , 速度信号是 非常关键的 , 速度不同 , 自动过分相装置的动作时间 也不同 。列车在行驶过程中 , 机车的速度与车轮滚动 的频率成正比关系 , 因此测试仪采用了 AD654JN 电压 转频率芯片 , 建立电压与频率的线性关系 , 因而根据 速度与频率的关系便可得出电压与速度的关系 。由于 V/ F 电路存在漂移 , 因此电压与频率不是简单线性关 系 , 需对 V 与 F 的关系进行修正 。为此 , 将可编程控 制器输出口的电压范围 ( 010 V) 分成若干段 , 然后 采用示波器测出各电压下频率值 , 采用最小二乘法得 出 V/ F 的拟合曲线 , 从而得出电压与速度的关系 。(4) 精确定时 测试仪是通过计算过分相装置的各动作时间来判断测试仪的状况 , 因此在编写软件过程中 , 如何精确 计算动作时间是关键 , 本测试仪采用全局定时器变量 , 其精度达到 1 ms , 能满足测试要求 。2 软件设计通过计算过分相装置的动作时间来判断测试仪的 状况 。测试仪自动测试过程是模拟机车实际工况 , 测 试过分相装置 “向前 、无重联”, “向后 、无重联”, “向前 、重联”, “向后 、重联”4 种状态 , 测试完后再 测试装置的门槛值 , 因此自动测试程序不仅检测了所 有的信号通道 , 而且还能检测出各种条件下的状况 。 软件系统主要包括两个方面 :控制器是以 Dynamic C 作为主要开发语言 ;采用 Visual basic 编写串口接收工具 , 将数据上传 到计算机中 。根据测试系统的要求和功能 , 软件分为 6 大模块 ,如图 4 所示 。图 2 测试仪前面板图 3 液晶显示界面(2) 系统的输入和输出信号 对自动过分相装置进行自动测试 ,需模拟机车实际工作状态 , 其中自动过分相装置除了供电外还需要输入信号 , 即控制器的输出信号 。对于 2 型自动过分 相装置有速度 、主断路器状态 、向前或向后信号和重 联信号等 , 在测试过程中则要有 T1 、T2 、T3 和 T4 等感 应器信号 ; 对于 3 型自动过分相装置设有速度和主断 路器状态信号 , 其他与 2 型装置相同 。这些信号主要 由 DO 口 (数字量输出口) 和 D/ A 口 ( 模拟量输出口) 输出 。自动测试过程中 , 自动过分相装置发出的信号即 控制器收到的信号有主断器分合 、劈相机分合和辅机 分合信号等 , 通过对控制器的 DI 口和 A/ D 口进行分 配 , 实时地接收这些信号 。图 4 软件模块设计(1) 人机交互模块 用户可以根据过分相装置实际使用的情况 , 通过液晶显示屏上的按键来选择机车型号 、机车运行方向 、 重联状况 ; 或设定装置序号 、预告距离 、强迫距离 、第 5 期车载自动过分相装置测试仪47无电区距离和机车运行速度 。(2) 数据采集与分析模块主要负责数据的采集 , 计算过分相时各个动作时 间 , 并根据分析结果发出相应的控制信号 。(3) 2 型装置检测模块用相应的转接插头 。测试方式多样化根据实际使用需要 , 系统提供整机测试和单项测 试两种测试手段 。其中整机测试包括自动测试和手动 测试 , 其特点是对装置全面检测的基础上判断装置故 障情况 ; 而单项测试包括单信号通道测试和门槛值测 试两种 , 其特点是快 , 用户通过单项测试能迅速找出 故障通道 。良好地人机交互界面系统采用中文液晶屏显示 , 并配可编程按钮 , 用 户可根据液晶界面上的菜单提示 , 通过按键来自行设 定测试参数 , 操作方便 ;快捷地数据查询 系统提供方便地测试记录查询功能 , 并在计算机上建立检修数据库 , 通过查询菜单查询测试历史数据 , 用户可以输入不同的装置序号 , 查询不同装置的测试 记录 , 也可以输入某一装置序号 , 查询该装置在不同 时期的测试结果 。4 结语车载式自动过分相装置检测仪 , 具有较高的可靠 性以保证检测结果的正确 , 能较好地适应机务段检修 现场的恶劣环境 。能适应不同型号的过分相装置 。目 前已在广州机务段投入使用 , 测试仪使用方便 , 维护 简单 , 测试准确率高 , 保证了自动过分相控制系统的 安全 、可靠运行 , 是生产调试和测试维护过程中不可 缺少的检测设备 。参考文献负责 2 型过分相装置的测试 ,和自动测试两种 。(4) 3 型装置检测模块负责 3 型过分相装置的测试 ,和自动测试两种 。(5) 单项测试模块测试包括手动测试测试包括手动测试只对过分相装置的某一通道进行测试 ,找出故障 。(6) 测试记录查询模块能快速地主要对测试的历史记录进行查询 ,不但可以查询不同装置的测试情况 , 而且对于同一装置也可以查询其在不同时段的测试结果 。另外 ,到计算机中 , 供用户备案 。3功能及特点(1) 实现功能还可以将数据上传模拟机车的不同状态和运行工况速度 、 端/ 端操作 、司机指令等) ;模拟分相点地面定位信号 ;( 如机车运行检测自动过分相控制装置各控制回路的工作状态 , 并进行故障诊断 ;测试各车感器回路的门槛值 ;建立测试数据库 ,查询等功能 。(2) 主要特点测试对象广 系统提供两种接口 ,实现测试数据保存 、上传和1敖晓峰 , 刘仕兵 1 车载断电自动过分相装置 J铁道 , 2006 , (2) : 5 - 7 , 1012严云升 1 电力机车自动过分相方案的探讨 J动 , 1999 , (6) : 1 - 311 电气化1 机车电传可以检测 2 型自动过分相装3宁 涛 , 李 明 1 电力机车自动过分相系统专用检测台的设计 J 1 机车电传动 , 2007 , (3) : 65 - 661置和 3 型自动过分相装置 , 根据不同过分相装置 , 选An Automatic OnboardNeutral - section PassingDevice Measuring InstrumentL I Ming1 , L EI Yong2 , YAN G J ian - xi2(1Chief Engineer Office , Guangzhou Railway Group Corporation , Guangzhou 510088 GuangDong , China ;2School of Electrical and Information , Sichuan University , Chengdu 610065 Sichuan , China)Abstract : This paper deals with the design of an automatic onboard neutral - section passing device measuring instrument in view of the existing auto2 matic onboard neutral - section passing device at the advantage of difficult maintenance . This device can simulate the parameter of locomotive and the lo2 cating signal in practical running , detect