專利名稱：鐵路客車電子防滑器仿真測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(tǒng)的性能進(jìn)行仿真測試的自動化測試、檢修設(shè)備，是對電子防滑器工作性能、防滑可靠性進(jìn)行檢測的實用裝置。
技術(shù)背景鐵路運(yùn)輸安全可靠是旅客生命和國家財產(chǎn)的重要保障。鐵路客車電子防滑器是高速制動系統(tǒng)的重要組成部分。電子防滑器能夠根據(jù)粘著系數(shù)控制制動減速度，達(dá)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(guī)定的距離內(nèi)安全停車并防止滑行，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(fēng)閥、壓力開關(guān)和主機(jī)組成。電子防滑器的性能和可靠性直接影響鐵路客車系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。隨著鐵路交通行業(yè)的發(fā)展，隨著鐵路客車的不斷提速，輪軌間粘著系數(shù)隨之降低，滑行幾率增大。而車輛高速運(yùn)行時，一旦發(fā)生滑行，對車輪的擦傷極為嚴(yán)重，危及行車安全，所以高速車輛的防滑控制非常重要。
以往研制的TFX型防滑器部件試驗臺，主要用于測試FD1型防滑排風(fēng)閥、YJ1型壓力開關(guān)的性能。但排風(fēng)閥性能曲線并不是實時采集來的真實曲線，只是當(dāng)采集來的壓力值大于軟件內(nèi)的設(shè)定值時即輸出相對應(yīng)的固定曲線，因此曲線不能真實反映排風(fēng)閥在各種狀態(tài)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(jī)和整機(jī)性能。SY-A型防滑器試驗臺，可以對國產(chǎn)TFX1型防滑器、進(jìn)口SWKP AS20C型防滑器進(jìn)行部件測試和整機(jī)性能測試。但對防滑器主機(jī)測試需要結(jié)合整機(jī)性能測試，需要將防滑器各部件全部連接才能進(jìn)行，操作過程煩瑣，使用不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的是提供對國產(chǎn)TFX1型防滑器、進(jìn)口SWKPAS20C型防滑器進(jìn)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(xiàn)的以工業(yè)控制計算機(jī)為中央處理機(jī)，由控制柜和測試工作臺組成；其特征在于控制柜包括工控機(jī)1、顯示器2、打印機(jī)3、接口板A/D板4、D/A板5、I/O接口板6、定時計數(shù)板7和數(shù)據(jù)處理硬件電路8；測試工作臺包括氣路9、伺服電機(jī)控制系統(tǒng)10、防滑器部件的安裝夾具，工控機(jī)1分別連接D/A板5、I/O接口板6，再連接數(shù)據(jù)處理硬件電路8，數(shù)據(jù)處理硬件電路8分別連接A/D板4、定時計數(shù)板7，再連接工控機(jī)，工控機(jī)的輸出連接顯示器2和打印機(jī)3；數(shù)據(jù)處理硬件電路8的輸出連接伺服電機(jī)控制系統(tǒng)10，伺服電機(jī)控制系統(tǒng)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(shù)據(jù)處理硬件電路8和測試工作臺相連，測試工作臺連接防滑排風(fēng)閥14和數(shù)據(jù)處理硬件電路8，壓力開關(guān)13分別與測試工作臺和數(shù)據(jù)處理硬件電路8相連，氣路9與數(shù)據(jù)處理硬件電路8相連。
所述的氣路，包括過濾調(diào)壓部分、防滑排風(fēng)閥檢測部分、防滑排風(fēng)閥夾緊部分、壓力開關(guān)檢測部分和壓力信號測試部分，由風(fēng)源來的壓縮空氣輸入調(diào)壓閥31，調(diào)壓閥31輸出分兩路，一路經(jīng)過單向止回閥32輸入氣缸33，然后經(jīng)單向電磁閥16連接卡緊風(fēng)缸15，另一路通過三位五通電磁閥17，連接壓力開關(guān)19和防滑排風(fēng)閥21，防滑排風(fēng)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并聯(lián)的由節(jié)流閥20和單向電磁閥16組成的管路。
本實用新型能夠?qū)a(chǎn)TFX1型防滑器、進(jìn)口SWKPAS20C型防滑器進(jìn)行綜合測試，即可以對速度傳感器、防滑排風(fēng)閥、壓力開關(guān)和主機(jī)進(jìn)行分別測試，也可以對防滑器整機(jī)性能進(jìn)行綜合試。對電子防滑器主機(jī)進(jìn)行測試時，只需要速度傳感器的參與，使電子防滑器主機(jī)測試和整機(jī)測試分開進(jìn)行。由于采用了可靠性設(shè)計技術(shù)和虛擬儀器儀表技術(shù)，使該系統(tǒng)具有很高的可靠性和友好的人機(jī)界面，用戶使用方便。
對電子防渭器主機(jī)進(jìn)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(jī)測試和整機(jī)測試分開進(jìn)行，為電子防滑器主機(jī)單獨(dú)測試提供了可能。


圖1為本實用新型實施例結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型實施例空氣管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實用新型實施例伺服電機(jī)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(fēng)缸壓力采集電路圖；圖7為本實用新型實施例YJ-01壓力開關(guān)測試電路圖；圖8為本實用新型實施例MCS11壓力開關(guān)測試電路圖；圖9為本實用新型實施例軟件結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
下面舉例對本實用新型做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1，以工業(yè)控制計算機(jī)為中央處理機(jī)，由控制柜和測試工作臺組成；其特征在于控制柜包括工控機(jī)1、顯示器2、打印機(jī)3、接口板A/D板4、D/A板5、I/O接口板6、定時計數(shù)板7和數(shù)據(jù)處理硬件電路8；測試工作臺包括氣路9、伺服電機(jī)控制系統(tǒng)10、防滑器部件的安裝夾具，工控機(jī)1分別連接D/A板5、I/O接口板6，在連接數(shù)據(jù)處理硬件電路8，數(shù)據(jù)處理硬件電路8分別連接A/D板4、定時計數(shù)板7，再連接工控機(jī)，工控機(jī)的輸出連接顯示器2和打印機(jī)3；數(shù)據(jù)處理硬件電路8的輸出連接伺服電機(jī)控制系統(tǒng)10，伺服電機(jī)控制系統(tǒng)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(shù)據(jù)處理硬件電路8和測試工作臺相連，測試工作臺連接防滑排風(fēng)閥14和數(shù)據(jù)處理硬件電路8，壓力開關(guān)13分別與測試工作臺和數(shù)據(jù)處理硬件電路8相連，氣路9與數(shù)據(jù)處理硬件電路8相連。采用工控機(jī)控制伺服電機(jī)模擬列車四根輪軸的轉(zhuǎn)動，經(jīng)測速齒盤11供速度傳感器12測試，完成速度傳感器的單獨(dú)測試；由空氣管路系統(tǒng)配合壓力開關(guān)13、防滑排風(fēng)閥14的測試；在進(jìn)行主機(jī)和整機(jī)測試時，工控機(jī)可控制伺服系統(tǒng)模擬列車滑行狀態(tài)，并對排風(fēng)閥的動作信號、風(fēng)缸壓力值進(jìn)行實時采集、分析和判斷，實時顯示數(shù)據(jù)曲線，曲線回放、數(shù)據(jù)存盤、打印和報表。
結(jié)合圖2，所述的氣路，即空氣管路系統(tǒng)，包括過濾調(diào)壓部分、防滑排風(fēng)閥檢測部分、防滑排風(fēng)閥夾緊部分、壓力開關(guān)檢測部分和壓力信號測試部分，空氣管路配合測試系統(tǒng)在對防滑排風(fēng)閥夾緊、排防滑排風(fēng)閥檢測和壓力開關(guān)檢測；由風(fēng)源來的壓縮空氣經(jīng)過調(diào)壓閥31，分成兩路；一路經(jīng)過單向止回閥沖入氣缸33，然后由單向電磁閥16供給卡緊風(fēng)缸15；當(dāng)卡緊風(fēng)缸充氣時，卡緊機(jī)構(gòu)就卡緊被測防滑排風(fēng)閥，當(dāng)卡緊風(fēng)缸15排氣，卡緊機(jī)構(gòu)松開，可取下被測防滑排風(fēng)閥；單向止回閥32，使此處氣缸中的氣壓始終與風(fēng)源壓力近似相等，保證防滑排風(fēng)閥的充、排氣過程不會影響夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊；另一路通過三位五通電磁閥17，用于檢測壓力開關(guān)19和防滑排風(fēng)閥21；通過三位五通電磁閥22供給氣缸的氣流用于檢測防滑排風(fēng)閥的快充和排氣性能；通過節(jié)流閥20和單向電磁閥16供給氣缸的氣流用于檢測排風(fēng)閥的慢充性能。
該測試系統(tǒng)通過硬件電路在被測部件與工控機(jī)之間傳遞信息。采用伺服電機(jī)模擬列車輪軸的轉(zhuǎn)動，并在主機(jī)測試中用來模擬列車的滑行狀態(tài)；采用12位A/D和D/A轉(zhuǎn)換板以提高測試精度；采用進(jìn)口功率放大1/0接口板，控制相應(yīng)的繼電器動作，以選擇不同的測試功能。增設(shè)濾波電路以增強(qiáng)測試系統(tǒng)工作的抗干擾能力。
電控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包括伺服電機(jī)控制電路、速度傳感器測試電路、防滑排風(fēng)閥測試電路、壓力開關(guān)測試電路、主機(jī)測試電路、整機(jī)測試電路。
結(jié)合圖3，伺服電機(jī)控制電路采用松下伺服電機(jī)驅(qū)動器(MSDA043A1A)驅(qū)動伺服電機(jī)(MSMA042A1C)帶動測速齒盤轉(zhuǎn)動，模擬列車的車輪轉(zhuǎn)動。齒盤每轉(zhuǎn)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，或脈沖輸出，即有源速度傳感器。
工控機(jī)通過D/A送給伺服電機(jī)控制器相應(yīng)的電壓信號，代表速度信號，伺服電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動。工控機(jī)通過A/D實時采集伺服電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速。
ZERO-SPD是伺服電機(jī)的零速鉗位信號。當(dāng)伺服電機(jī)控制器參數(shù)Pr6設(shè)定為1時，伺服驅(qū)動器零速鉗位。當(dāng)ZERO-SPD接地時，伺服驅(qū)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(qū)動器被允許工作。可以接受D/A送給伺服電機(jī)控制器相應(yīng)的電壓信號，并帶動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動。
結(jié)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(wěn)定性較差，峰值波動很大，因此，輸出的信號必須經(jīng)過整形后才能傳輸給計數(shù)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沖序列比較穩(wěn)定，幅值較大(10.5V)，因此需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，變?yōu)門TL電平的方波，整形電路如圖5所示。工控機(jī)通過計數(shù)板記錄單位時間內(nèi)脈沖個數(shù)，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(jié)論。
結(jié)合圖6，防滑排風(fēng)閥測試電路的設(shè)計包括排風(fēng)閥控制電路的設(shè)計和風(fēng)缸壓力采集電路的設(shè)計。由于不同型號的電子防滑器的控制電壓不同，硬件電路需提供24V和48V兩種電壓。通過控制電磁閥的動作，便電磁閥進(jìn)行慢充風(fēng)、階段排風(fēng)、直接排風(fēng)、階段充風(fēng)、電排風(fēng)和緩解，同時實時采集風(fēng)缸壓力，即可繪制出電磁閥的動作特性曲線，同時測試漏泄量、排風(fēng)閥的動態(tài)性能指標(biāo)。將實測的技術(shù)指標(biāo)與測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，得出測試結(jié)論。
結(jié)合圖7和圖8，壓力開關(guān)測試電路的設(shè)計根據(jù)壓力開關(guān)工作的原理，由工控機(jī)控制壓力開關(guān)風(fēng)缸內(nèi)的壓力增大或減小，檢測當(dāng)壓力達(dá)到某一值時壓力開關(guān)是否閉合或斷開，采集充風(fēng)轉(zhuǎn)換壓力值、排風(fēng)轉(zhuǎn)換壓力值和泄漏量，與規(guī)定值比較，給出測試結(jié)論。YJ-01壓力開關(guān)測試電路如圖7所示，MCS11壓力開關(guān)測試電路如圖8所示。
電子防滑器主機(jī)測試包括主機(jī)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(jī)進(jìn)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(jìn)行主機(jī)故障診斷功能測試時需要通過硬件電路來模擬故障狀態(tài)；在進(jìn)行主機(jī)的防滑功能測試時，D/A給出的電壓信號送給伺服電機(jī)驅(qū)動器，伺服電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機(jī)帶動齒盤轉(zhuǎn)動，模擬列車的運(yùn)行速度，即其中任意一軸模擬滑行狀態(tài)，另外三軸勻減速運(yùn)行，測試主機(jī)根據(jù)速度值給出的防滑排風(fēng)閥動作曲線。工控機(jī)采集該控制信號，來判斷主機(jī)的性能；在進(jìn)行電子防滑器主機(jī)電源自斷電功能測試時，模擬自動斷電的狀態(tài)，檢查主機(jī)在30分鐘士2分鐘是否自動斷電。
電子防滑器整機(jī)性能測試電路的設(shè)計保證將部件與主機(jī)正確連接，工控機(jī)通過D/A給伺服電機(jī)控制信號，伺服電機(jī)帶動齒盤模擬列車的滑行狀態(tài)，主機(jī)通過A/D采集速度信號、風(fēng)缸壓力等，與相應(yīng)的減速度；據(jù)進(jìn)行比較，判斷整機(jī)防滑功能是否正常。
本實用新型主要技術(shù)指標(biāo)1、電源三相AC220V±10％；2、時間分辨力0.01s；3、風(fēng)源壓力600kPa-1Mpa；4、工作壓力0-600kPa；5、壓力變送器測量范圍0pa--1Mpa；輸出4-20mA；精度±0.5％6、伺服電機(jī)最大轉(zhuǎn)速3000n/s；7、速度范圍1--400km/h；8、測試精度1％主要功能(1)綜合參數(shù)測試功能該測試系統(tǒng)能夠?qū)a(chǎn)TFX1型防滑器、進(jìn)口SWKP AS20C型防滑器進(jìn)行綜合測試，既可以測試速度傳感器、防滑排風(fēng)閥、壓力開關(guān)和主機(jī)參數(shù)和功能，也可以測試電子防滑器整機(jī)的性能。
(2)記錄曲線回放功能本測試系統(tǒng)可對動態(tài)數(shù)據(jù)，如列車模擬速度、模擬減速度、風(fēng)缸壓力和防滑排風(fēng)閥動作曲線等，進(jìn)行實時采集，并能夠在需要時回放曲線。
(3)人機(jī)界面導(dǎo)示功能采用虛擬儀器儀表技術(shù)，具有友好的人機(jī)界面“導(dǎo)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(zhǔn)功能系統(tǒng)具有開機(jī)自檢、故障診斷與定位，傳感器零點自動校準(zhǔn)功能；(5)設(shè)置功能根據(jù)國家鐵路客輛電子防滑器的測試標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置和修改特性參數(shù)合格判別標(biāo)準(zhǔn)；(6)管理功能具有測試數(shù)據(jù)匯總功能，按照電子防滑器產(chǎn)品型號、編號和測試時間存儲(20年以上)、查詢、打印報表。
能夠?qū)a(chǎn)TFX1型防滑器、進(jìn)口SWKP AS20C型防滑器進(jìn)行綜合測試，既可以對速度傳感器、防滑排風(fēng)閥、壓力開關(guān)和主機(jī)進(jìn)行分別測試，也可以對防滑器整機(jī)性能進(jìn)行綜合測試。對電子防滑器主機(jī)進(jìn)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(fēng)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(jī)測試和整機(jī)測試分開進(jìn)行。
系統(tǒng)軟件設(shè)計該系統(tǒng)軟件基于Windows98系統(tǒng)平臺，采用VisualC++編制，軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示。各模塊的功能如下該系統(tǒng)軟件設(shè)計具有如下特點(1)系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計方法，主程序模塊調(diào)用多個功能子模塊。
(2)系統(tǒng)軟件采用了多線程技術(shù)，提高了程序的整體性能。通過改變工作線程的優(yōu)先級末保證關(guān)鍵部件操作的實時性。
(3)軟件設(shè)計采用了虛擬儀器儀表設(shè)計技術(shù)。多處設(shè)置操作提示語，防止了誤操作。只要具備基本的生產(chǎn)常識，即可無師自通。
(4)軟件設(shè)計采用了數(shù)字濾波技術(shù)，使系統(tǒng)具有很高的抗干擾能力，穩(wěn)定性好。
權(quán)利要求1.一種鐵路客車電子防滑器仿真測試裝置，以工業(yè)控制計算機(jī)為中央處理機(jī)，由控制柜和測試工作臺組成；其特征在于控制柜包括工控機(jī)(1)、顯示器(2)、打印機(jī)(3)、接口板A/D板(4)、D/A板(5)、I/O接口板(6)、定時計數(shù)板(7)和數(shù)據(jù)處理硬件電路(8)；測試工作臺包括氣路(9)、伺服電機(jī)控制系統(tǒng)(10)、防滑器部件的安裝夾具，工控機(jī)(1)分別連接D/A板(5)、I/O接口板(6)，再連接數(shù)據(jù)處理硬件電路(8)，數(shù)據(jù)處理硬件電路(8)分別連接A/D板(4)、定時計數(shù)板(7)，再連接工控機(jī)，工控機(jī)的輸出連接顯示器(2)和打印機(jī)(3)；數(shù)據(jù)處理硬件電路(8)的輸出連接伺服電機(jī)控制系統(tǒng)(10)，伺服電機(jī)控制系統(tǒng)(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(shù)據(jù)處理硬件電路(8)和測試工作臺相連，測試工作臺連接防滑排風(fēng)閥(14)和數(shù)據(jù)處理硬件電路(8)，壓力開關(guān)(13)分別與測試工作臺和數(shù)據(jù)處理硬件電路(8)相連，氣路(9)與數(shù)據(jù)處理硬件電路(8)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路客車電子防滑器仿真測試裝置，其特征是所述的氣路，包括過濾調(diào)壓部分、防滑排風(fēng)閥檢測部分、防滑排風(fēng)閥夾緊部分、壓力開關(guān)檢測部分和壓力信號測試部分，由風(fēng)源來的壓縮空氣輸入調(diào)壓閥(31)，調(diào)壓閥(31)輸出分兩路，一路經(jīng)過單向止回閥(32)輸入氣缸(33)，然后經(jīng)單向電磁閥(16)連接卡緊風(fēng)缸(15)，另一路通過三位五通電磁閥(17)，連接壓力開關(guān)(19)和防滑排風(fēng)閥(21)，防滑排風(fēng)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)并聯(lián)的由節(jié)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(yè)控制計算機(jī)為中央處理機(jī)，由控制柜和測試工作臺組成；控制柜包括工控機(jī)1、顯示器2、打印機(jī)3、接口板A/D板4、D/A板5、I/O接口板6、定時計數(shù)板7和數(shù)據(jù)處理硬件電路8；測試工作臺包括氣路9、伺服電機(jī)控制系統(tǒng)10、防滑器部件的安裝夾具。本實用新型能夠?qū)a(chǎn)TFX1型防滑器、進(jìn)口SWKPAS2OC型防滑器進(jìn)行綜合測試，既可以對速度傳感器、防滑排風(fēng)閥、壓力開關(guān)和主機(jī)進(jìn)行分別測試，也可以對防滑器整機(jī)性能進(jìn)行綜合試。對電子防滑器主機(jī)進(jìn)行測試時，只需要速度傳感器的參與，使電子防滑器主機(jī)測試和整機(jī)測試分開進(jìn)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(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者王淑娟, 趙鐵濱, 王立欣, 于泳, 翟國富 申請人:王淑娟