CN102589908B

CN102589908B - 一种ccbii制动机单个模块故障检测装置

Info

Publication number: CN102589908B
Application number: CN201210016279.3A
Authority: CN
Inventors: 黄志武; 李烁; 高凯; 曹宏宇
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2032-01-19
Also published as: CN102589908A

Abstract

本发明公开了一种CCBII制动机单模块故障检测装置，包括操作台、检测台以及电源柜，适用于铁路机车制动装置故障的快速检测及检修。该装置设计了全面模拟机车制动系统空气管路的测试气路板，全工况下的LONWORKS数据通讯环境，高可靠的电气特性参数以及完善的测试规程，能够全面模拟CCBII制动机的工作环境和空气管路，对各可疑模块的网络控制性能、空气管路性能和电气性能进行全方位测试，从而判断模块是否满足上车要求。本装置为CCBII制动机单模块的测试提供参数设置、疲劳测试等多种测试方式，能够灵活处理各种待测模块，解决了返厂维修周期长、维护费用高、模块误判断率居高不下等问题，具有良好的应用前景。

Description

一种CCBII制动机单个模块故障检测装置

技术领域

本发明涉及一种用于铁路列车制动机故障检测领域的检测装置，特别涉及一种CCBII制动机单个模块故障检测装置。

背景技术

随着两万吨机车的日开行数逐步增加，保障机车安全运行是重中之重的任务之一。

作为目前主力车型的SS4G/HXD1机车所广泛使用的CCBII制动机，具有模块化、网络化和智能化的设计特点，如何保证CCBII制动机的安全工作是涉及列车运行安全的一个急需解决的问题。目前国内对CCBII制动机的研究和测试维修装置尚属空白，制动机各模块出现故障时需返厂维修，造成维修周期长、维护费用高、模块误判断率高等问题，对机务段检修部门的配件储备也造成较大压力。为增强对CCBII模块的质量控制，提高配件管理水平，需要研制CCBII制动机单模块测试装置，为故障的全面诊断提供一个良好的平台

发明内容

为了解决现有CCBII制动机检测困难的技术问题，本发明提供一种CCBII制动机单个模块故障检测装置。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种CCBII制动机单个模块故障检测装置，包括操作台、测试台和电源柜，所述的操作台包括操作台CAN总线通讯板、状态显示模块、测试过程显示模块、工控机和输入模块，所述的输入模块、测试过程显示模块和操作台CAN总线通讯板通信连接至工控机，所述的状态显示模块通信连接至操作台CAN总线通讯板，所述的工控机通信连接至待测模块，所述的测试台包括测试台CAN总线通讯板、总风压力传感器、气路调整部件、储风缸、列车管和测试模块风压传感器阵列，所述的测试台CAN总线通讯板与操作台CAN总线通讯板通信连接，所述的总风压力传感器、气路调整部件、测试模块风压传感器阵列分别与测试台CAN总线通讯板通信连接，所述的总风压力传感器连接至外部总风源并监测外部总风源风压，所述的气路调整部件连接至外部总风源并导入风路，待测模块的气路板安装于测试台上，待测模块的气路板的风路输入端连接气路调整部件，待测模块的气路板的风路输出端通过储风缸和列车管连接至测试模块风压传感器阵列，所述的电源柜电连接至操作台和测试台并为操作台和测试台提供电力。

所述的一种CCBII制动机单个模块故障检测装置，所述的气路调整部件包括控制风缸和电空阀阵列，所述的控制风缸的风路输入端连接至外部总风源，控制风缸的风路输出端连接至电空阀阵列的风路输入端，所述的电空阀阵列的风路输出端连接至待测模块的气路板的风路输入端，控制风缸和电空阀阵列的控制端分别通信连接至测试台CAN总线通讯板。

所述的一种CCBII制动机单个模块故障检测装置，所述的操作台还包括操作台嵌入式PC104模块，所述的操作台嵌入式PC104模块的输入端连接操作台CAN总线通讯板，操作台嵌入式PC104模块的输出端通过高速输出通路连接至状态显示模块。

所述的一种CCBII制动机单个模块故障检测装置，所述的操作台还包括lontalk解码阵列，所述的测试台还包括lon网络总线中继器，操作台的工控机、lontalk解码阵列、lon网络总线中继器依次通信连接，lon网络总线中继器通信连接至待测模块。

所述的一种CCBII制动机单个模块故障检测装置，所述的测试台还包括测试台嵌入式PC104模块、A/D采样模块、D/A模块和高速I/O模块，所述的测试台嵌入式PC104模块通过A/D采样模块分别通信连接至总风压力传感器和测试模块风压传感器阵列，测试台嵌入式PC104模块通过D/A模块通信连接至控制风缸，测试台嵌入式PC104模块通过高速I/O模块通信连接至电空阀阵列，测试台嵌入式PC104模块还通信连接至测试台CAN总线通讯板，待测模块的气路板通过信号线通信连接至高速I/O模块并连通测试台嵌入式PC104模块。

所述的一种CCBII制动机单个模块故障检测装置，所述的输入模块包括键盘和鼠标，所述的键盘和鼠标通信连接至工控机。

所述的一种CCBII制动机单个模块故障检测装置，所述的电源柜内设置有过压过流短路保护装置。

本发明的技术效果在于，1、设计了全面模拟机车制动系统空气管路的测试台。空气管路性能测试是CCBII制动机单个模块故障检测装置的核心内容之一，为此在研究CCBII制动机控制原理的基础上，全面模拟机车空气制动系统环境，设计精确的风缸配容比，设计了测试气路母板；在此基础上结合不同类型的LRU具有不同的空气管路特性以及充排风参数要求，设计对应的测试台，实现对空气管路性能测试。

2、设计了全工况下的LONWORKS数据通讯环境。CCBII制动机内部七个LRU智能节点(EBV即Electronic Brake Valve电子制动阀、ERCP即Equalizing Reservoir Control Portion均衡风缸控制单元、BPCP即Brake PipeControl Portion列车管控制单元、16CP即NO.16Control Portion 16号管控制单元、20CP即NO.20 Control Portion 20号管控制单元、13CP即NO.13 ControlPortion 13号管控制单元、IPM即Integrated Processor Module集成处理器模块)通过LONWORKS网络交换数据，协同工作。因此在测试单个模块时，需要模拟全部智能LRU模块的LONWORKS网络传输环境，包括所有的网络变量、网络分组、IPM初始化配置、EBV的大小闸指令等。为此在分析LONWORKS网络协议、网络变量的输入和输出关系、网络编组传输特性的基础上，设计了模拟全LONWORKS工作环境的数据通讯环境，全面模拟IPM、EBV、ERCP、BPCP、16CP、20CP、13CP的工作环境以及设计了专用的LONWORKS数据采集模块，用于监控所有的LONWORKS网络数据。

3、设计高可靠的电气特性参数。电气特性参数包括LRU上电检测、关键电磁阀(EMV、MV53)的正确动作、关键电信信号(BOD、MVERBU)的正确输出和给定。除了纯空气管路部件(如DBTV即Pneumatic Backup TripleValve气动备份三通阀、BCCP)外，都需要根据LRU实现的功能设计专用的电气输入输出模块，用于精确测试和故障深入诊断。对PSJB(Power Supply& Junction Box电源接线盒)模块设计了五个插接件的通断测试、DC110V/DC24V的电源转换精度和电源带负载能力；对BPCP设计了MV53信号输入/输出通道，对EMVA/EMVB设计了输入通路，对BOD设计了输入通路；对16CP设计了MVERBU输出采集通路；对13CP设计了MVERBU输出通路。

4.建立完善的测试规程。根据产品测试大纲、段运用和检修对CCBII制动机的性能要求，参考铁标相关规定，制定了CCBII制动机单个模块故障检测装置的测试规程。主要包括：网络性能检测，KB出厂测试，常规操作测试，充排风参数测试。

附图说明

图1为为本发明的结构示意图

图2为本发明的EBV模块网络控制性能测试工作示意图；

图3为本发明的IPM模块网络控制性能测试工作示意图；

图4为本发明的ERCP空气管路设计框图。

具体实施方式

参见图1，本发明包括操作台、测试台和电源柜，操作台包括操作台CAN总线通讯板、状态显示模块、测试过程显示模块、工控机和输入模块，输入模块、测试过程显示模块和操作台CAN总线通讯板通信连接至工控机，状态显示模块通信连接至操作台CAN总线通讯板，工控机通信连接至待测模块，测试台包括测试台CAN总线通讯板、总风压力传感器、气路调整部件、储风缸、列车管和测试模块风压传感器阵列，测试台CAN总线通讯板与操作台CAN总线通讯板通信连接，总风压力传感器、气路调整部件、测试模块风压传感器阵列分别与测试台CAN总线通讯板通信连接，总风压力传感器连接至外部总风源并监测外部总风源风压，气路调整部件连接至外部总风源并导入风路，待测模块的气路板安装于测试台上，待测模块的气路板的风路输入端连接气路调整部件，待测模块的气路板的风路输出端通过储风缸和列车管连接至测试模块风压传感器阵列，电源柜电连接至操作台和测试台并为操作台和测试台提供电力。

其中气路调整部件包括控制风缸和电空阀阵列，控制风缸的风路输入端连接至外部总风源，控制风缸的风路输出端连接至电空阀阵列的风路输入端，电空阀阵列的风路输出端连接至待测模块的气路板的风路输入端，控制风缸和电空阀阵列的控制端分别通信连接至测试台CAN总线通讯板。输入模块包括键盘和鼠标，键盘和鼠标通信连接至工控机。

操作台还包括操作台嵌入式PC104模块，操作台嵌入式PC104模块的输入端连接操作台CAN总线通讯板，操作台嵌入式PC104模块的输出端通过高速输出通路连接至状态显示模块。操作台还包括lontalk解码阵列，测试台还包括lon网络总线中继器，操作台的工控机、lontalk解码阵列、lon网络总线中继器依次通信连接，lon网络总线中继器通信连接至待测模块。

测试台还包括测试台嵌入式PC104模块、A/D采样模块、D/A模块和高速I/O模块，所述的测试台嵌入式PC104模块通过A/D采样模块分别通信连接至总风压力传感器和测试模块风压传感器阵列，测试台嵌入式PC104模块通过D/A模块通信连接至控制风缸，测试台嵌入式PC104模块通过高速I/O模块通信连接至电空阀阵列，测试台嵌入式PC104模块还通信连接至测试台CAN总线通讯板，待测模块的气路板通过信号线通信连接至高速I/O模块并连通测试台嵌入式PC104模块。

电源柜内设置有过压过流短路保护装置。

本发明的操作台是整个装置的控制核心部分，它接受检测人员的指令，通过LONWORKS网络与被测模块进行数据交换，通过CAN总线控制气路板按照测试大纲进行工作(包括建立合适的气路通路、提供精准可调气压、采集测试压力等)。此外，操作台将测试信息汇总并实时显示在操作台面板上，并对整个装置进行监控，显示电源工作状态和故障信息提示。

测试台是装置的具体执行部件，它由气路调整部件(由PWM控制的控制风缸和导通隔离电空阀阵列)、气压采集模块和数字电路箱(包括A/D采样模块、D/A采样模块、高速I/O模块、测试台CAN总线通讯板)组成。

电源转换柜为装置提供稳定电压、低纹波的直流电源，分别为110V/10A、66V/3A、24V/3A、5V/5A四种规格的电源。为了保证测试正常进行，确保测试人员安全和被测模块不被损坏，电源转换柜设计了过压过流短路保护装置。

该检测装置对CCBII制动机的所有模块进行性能检测，它包括空气管路特性测试、电气性能参数测试和网络数据传输特性测试三大部分。

网络控制性能测试针对CCBII制动机的七个智能LRU模块(包括IPM、EBV、ERCP、BPCP、16CP、20CP、13CP)进行测试。

针对各智能LRU的工作特点，设计了专门的数据采集卡进行性能监控。监控内容包括下表中所列网络控制性能测试内容：

序号	类别	特性
			1	初始化过程	各LRU初始化过程数据传输顺序
2	制动机工作模式	工作模式由IPM根据司机指令控制
			3	各工作模式转换性能	在各种工作模式下的转换特性
4	故障处理机制	模块内部发生故障时数据传输内容
			5	网络变量传输特性	网络变量名、数据刷新的周期、数据包的大小
6	压力传感器精度测试	精度校准和设置缺省
			7	设置定压和EBV校准	仅对EBV有效

表1

7个智能LRU中，除了EBV和IPM需要专门进行网络控制性能测试外，其余LRU均在空气管路性能测试中同时进行网络控制性能测试。

如图2所示，所述EBV的测试示意图，其中电源转换模块提供低纹波高可靠性的直流24V供电电源；虚拟IPM模块将负责对EBV进行初始化和定压(500KPa～600KPa)设定；虚拟EBV模块将对EBV发送的数据进行分析，首先检测其LONWORKS网络通讯性能，根据大闸和小闸的动作来判断其网络特性参数是否满足实际需求；接着检测在紧急制动情况下EBV发出的MV53信号，并按照表1所列的类别进行判断分析，最后给出结果。

如图3所示，所述IPM的测试示意图，其中电源转换模块提供低纹波高可靠性的直流24V供电电源；虚拟IPM模块负责对IPM的输入和输出数据进行协议分析，判断是否满足设计要求；虚拟EBV、虚拟ERCP、虚拟BPCP、虚拟16CP、虚拟20CP和虚拟13CP模拟机车实际运行环境，模拟IPM工况与待测的IPM进行数据交换，并按照表1所列的类别进行判断分析，最后给出结果。

针对7个气路被测模块(包括ERCP、BPCP、20CP、16CP、13CP、DBTV、BCCP)的设计特点进行了一对一的空气管路设计，综合设计了专用气路板。测试时将待测模块对应的气路转接板安装在气路测试区，套上防漏胶皮，将待测模块与测试台的电气接口连接，通过软件启动测试流程进行测试。

如图4所示，测试时将ERCP对应的气路转接板安装在气路测试区，进行以下操作(1)网络参数测试(2)状态初始化(3)传感器校准(4)ERCP模块自检(5)ERCP操作端模式检测(6)ERCP非操作端模式检测(7)ERCP的ER后备模式检测(8)ERCP的充排风参数检测，分别测试操作端下ER压力控制效果、ER后备下ERCP控制效果、非操作端下ERCP控制效果、以及无火回送效果。

Claims

1.一种CCBII制动机单个模块故障检测装置，其特征在于，包括操作台、测试台和电源柜，所述的操作台包括操作台CAN总线通讯板、状态显示模块、测试过程显示模块、工控机和输入模块，所述的输入模块、测试过程显示模块和操作台CAN总线通讯板通信连接至工控机，所述的状态显示模块通信连接至操作台CAN总线通讯板，所述的工控机通信连接至待测模块，所述的测试台包括测试台CAN总线通讯板、总风压力传感器、气路调整部件、储风缸、列车管和测试模块风压传感器阵列，所述的测试台CAN总线通讯板与操作台CAN总线通讯板通信连接，所述的总风压力传感器、气路调整部件、测试模块风压传感器阵列分别与测试台CAN总线通讯板通信连接，所述的总风压力传感器连接至外部总风源并监测外部总风源风压，所述的气路调整部件连接至外部总风源并导入风路，待测模块的气路板安装于测试台上，待测模块的气路板的风路输入端连接气路调整部件，待测模块的气路板的风路输出端通过储风缸和列车管连接至测试模块风压传感器阵列，所述的电源柜电连接至操作台和测试台并为操作台和测试台提供电力，所述的气路调整部件包括控制风缸和电空阀阵列，所述的控制风缸的风路输入端连接至外部总风源，控制风缸的风路输出端连接至电空阀阵列的风路输入端，所述的电空阀阵列的风路输出端连接至待测模块的气路板的风路输入端，控制风缸和电空阀阵列的控制端分别通信连接至测试台CAN总线通讯板，所述的操作台还包括lontalk解码阵列，所述的测试台还包括lon网络总线中继器，操作台的工控机、lontalk解码阵列、lon网络总线中继器依次通信连接，lon网络总线中继器通信连接至待测模块。

2.根据权利要求1所述的一种CCBII制动机单个模块故障检测装置，其特征在于，所述的操作台还包括操作台嵌入式PC104模块，所述的操作台嵌入式PC104模块的输入端连接操作台CAN总线通讯板，操作台嵌入式PC104模块的输出端通过高速输出通路连接至状态显示模块。

3.根据权利要求2所述的一种CCBII制动机单个模块故障检测装置，其特征在于，所述的测试台还包括测试台嵌入式PC104模块、A/D采样模块、D/A模块和高速I/O模块，所述的测试台嵌入式PC104模块通过A/D采样模块分别通信连接至总风压力传感器和测试模块风压传感器阵列，测试台嵌入式PC104模块通过D/A模块通信连接至控制风缸，测试台嵌入式PC104模块通过高速I/O模块通信连接至电空阀阵列，测试台嵌入式PC104模块还通信连接至测试台CAN总线通讯板，待测模块的气路板通过信号线通信连接至高速I/O模块并连通测试台嵌入式PC104模块。

4.根据权利要求1所述的一种CCBII制动机单个模块故障检测装置，其特征在于，所述的输入模块包括键盘和鼠标，所述的键盘和鼠标通信连接至工控机。

5.根据权利要求1所述的一种CCBII制动机单个模块故障检测装置，其特征在于，所述的电源柜内设置有过压过流短路保护装置。