CN102592488B - 高速动车组主断路器调试操作技能实训系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种高速动车组主断路器调试操作技能实训系统，包括逻辑仿真模组、EC01车、TC02车、IC03车模块，EC08车、TC07车、IC06车及两个外挂主断路器模拟模块，逻辑仿真模组分别与EC01车、TC02车、IC03车模块、EC08车、TC07车、IC06车模块连接，用于接收EC01车、TC02车、IC03车模块，EC08车、TC07车、IC06车两个模块发出的指令，将运算结果输出到EC01车、TC02车、IC03车模块，EC08车、TC07车、IC06车模块，通过外挂主断路器模拟模块模拟实现主断路器控制功能；两车模块又依次连接，还各连接一个外挂主断路器模拟模块。本发明通过逻辑仿真模组模拟动车组CCU逻辑控制与网络控制，使后台支持与前台功能模块有机地融合在一起，对主断路器各模拟模块进行后台逻辑、网络功能进行支持，实现了对CRH3型动车组主断路器控制功能的模拟仿真。

Description

高速动车组主断路器调试操作技能实训系统及控制方法

技术领域

本发明属于铁路高速动车组操作技能培训技术领域，尤其是涉及一种满足动车组调试员工调试操作技能培训与考核的主断路器调试操作实训系统。

背景技术

随着中国高速铁路的快速发展，高速动车组的装备水平、技术含量已经达到了世界领先水平。在高速动车组生产制造环节中，动车组调试是其中关键一环，它关系到动车组的各项功能能否正常实现以及动车组的安全可靠运行。因此，对动车组调试岗位员工的技能水平要求很高。

对于动车组调试岗位的员工技能培训，一直是困扰培训工作的难题。一般来讲，对于该岗位的传统培训仅限于图纸原理的培训，基本没有实做培训。因为一组动车组造价近上亿元，利用原车培训风险大、成本高，生产周期不允许，不可控因素多，而且由于工艺制度的限制不能更深入了解动车组控制原理。上述情况严重制约了调试员工操作技能水平的提高，导致成为动车组生产的制约因素。

发明内容

本发明的目的是供一种具有较高仿真程度，对场地和环境要求不高，较少的能源和材料消耗，方便调试员工在脱离动车组现车的情况下，实现对动车组调试技能培训的主断路器调试操作模拟系统及控制方法。

为实现上述目的，本发明提供一种高速动车组主断路器调试操作技能实训系统，其特征在于：包括逻辑仿真模组、EC01车、TC02车、IC03车模块，EC08车、TC07车、IC06车及两个外挂主断路器模拟模块，逻辑仿真模组通过电缆分别与EC01车、TC02车、IC03车模块、EC08车、TC07车、IC06车模块连接，用于接收EC01车、TC02车、IC03车模块，EC08车、TC07车、IC06车两个模块发出的指令，进而进行逻辑运算，将运算结果输出到EC01车、TC02车、IC03车模块，EC08车、TC07车、IC06车模块，通过外挂主断路器模拟模块模拟实现主断路器控制功能；EC01车、TC02车、IC03车模块和EC08车、TC07车、IC06车模块又通过重载连接器依次连接，使两个模块的电路相互连接；EC01车、TC02车、IC03车模块、EC08车、TC07车、IC06车模块分别通过安全插拔线与电源连接，EC01车、TC02车、IC03车模块和EC08车、TC07车、IC06车模块还各连接一个外挂主断路器模拟模块，外挂主断路器模拟模块还与气源和电源连接。

本发明系统控制方法包括下列步骤：

流程开始后，系统上电，1号模块、2号模块各两个CCU同时上电进行初始化，根据上电的次数CCU1、CCU2轮流做为主CCU工作，另一个CCU做为冗余CCU在主CCU故障时立即接管；

若1号模块上电次数为奇数，则1号模块CCU1做为主CCU工作，激活1号模块的CCU1Z主继电器，自检就绪后，激活CCU1就绪继电器，而从CCU只激活自己的就绪继电器；

经检测1号模块EC01车、EC03车TCU信号正常后，通过1号模块“合主断”开关激活2号模块TC07车主断路器，在主断路器激活后可分断主断路器，若1号模块上电次数为偶数，则1号模块CCU2做为主CCU工作，激活1号模块的CCU2主继电器，自检就绪后，激活CCU2就绪继电器，而从CCU1只激活就绪继电器；其它流程与CCU1为主时相同；

若2号模块上电次数为奇数，则2号模块CCU1做为主CCU工作，激活2号模块的CCU1主继电器，自检就绪后，激活CCU1就绪继电器，而从CCU只激活就绪继电器；经检测2号模块EC01车、EC03车TCU信号正常后，通过2号模块“合主断”开关激活1号模块TC02车激活主断路器，在主断路器激活后可分断主断路器，若2号模块上电次数为偶数，则2号模块CCU2做为主CCU工作，激活2号模块的CCU2主继电器，自检就绪后，激活CCU2就绪继电器，而从CCU1只激活CCU1就绪继电器；其它流程与CCU1为主时相同。

本发明通过逻辑仿真模组模拟动车组CCU逻辑控制与网络控制，使后台支持与前台功能模块有机地融合在一起，对主断路器各模拟模块进行后台逻辑、网络功能进行支持，实现了对CRH3型动车组主断路器控制功能的模拟仿真。体现了CRH3型动车组主断路器主要功能，体现动车组主断路器调试技能独特特点。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2a、图2b、图2c、图2d、图2e、图2f是EC01车、TC02车、IC03车模块的电气原理图；

图3a、图3b、图3c、图3d、图3e、图3f是EC08车、TC07车、IC06车模块的电气原理图；

图4a是外挂TC02车主断路器模块结构框图；

图4b是外挂TC07车主断路器模块结构框图；

图5是本发明控制方法流程图；

图6a、图6b是故障开关位置设置示意图；

图7是本发明实训流程图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型包括逻辑仿真模组、EC01车、TC02车、IC03车模块为1号模块、EC08车、TC07车、IC06车模块为2号模块、两个外挂主断路器模块，逻辑仿真模组分别与1、2号模块连接，1、2号模块又依次连接，1、2号模块分别与电源连接，1号、2号模块分别连接一个外挂主断路器模拟模块，外挂主断路器模拟模块还与气源和电源连接。利用两个电路模块分别模拟动车组主断路器控制电路，两个模块互相连接后达到与动车组相同的成列编组的状态。上述两个模块共同安装在标准作业平台上，方便电源、信号等的连接；采用两个外挂主断路器模拟模块用来实现主断路器闭合/分断的具体动作。

1、2号模块与逻辑仿真模组之间分别通过D型插头进行连接，由CRH3型动车组逻辑仿真模组自动识别模块种类，自动变换控制逻辑，对受电弓各模块进行后台逻辑、网络功能进行支持，实现对CRH3型动车组主断路器控制功能的模拟仿真。CRH3型动车组逻辑仿真模组集成在标准作业平台内部，与各功能模块通过D型插头进行连接并具有防误插功能。

参照图2a、图2b、图2c、图2d、图2e、图2f和图3a、图3b、图3c、图3d、图3e、图3f，主断路器设计成单极真空主断路器，内置有弹簧式压缩空气作动器以及真空电弧放电室(本实训装置为模拟主断路器)。主断路器通过电磁阀线圈得电，压缩空气推动作动器后关闭，主触点闭合同时，开启弹簧被锁住。开启过程通过电磁阀触发。主断路器正在关闭过程中，从MR管获得压缩空气。在列车整备时，可以从辅助空气压缩机获取压缩空气。

1、-21-K35(真空断路器使能)接触器的得电过程

闭合TC02车的-21-F11空开，经过-21-K61接触器(本实训装置因为该接触器在受电弓模块，故在主断回路将其取消)的常开触点，使得端插3针得电；经过桥线进入EC01车端插3针得电，串入EC01车牵引变流器(-10-T10)触点后使得EC01车端插2针得电；经过桥线进入TC02车，到达IC03车端插2针，串入IC03车牵引变流器(-10-T10)触点后使得IC03车端插5针得电；经过桥线返回TC02车，使得TC02车的-21-K35接触器得电。

注明：TC07车-21-K35得电过程同TC02车。

2、21-K25接触器得电过程

闭合TC02车-21-F14空开，经过-21-K35接触器常开触点或10-Q20常闭触点后，使得端插6针得电；经过桥线进入3，4，5，6，7车，使得TC07车的21-K25接触器线圈得电；

注明：TC07车的-21-K25接触器线圈的负线是由TC02车的-21-F14空开提供的，在IC05车线号由210610变为210600；TC07车-21-K25得电过程同TC02车。

3、-22-K51，-22-K52，-22-K53，-22-K54接触器得电过程-22-K51接触器吸合的含义是：CCU1中央控制单元为主控单元；-22-K52接触器吸合的含义是：CCU1中央控制单元准备就绪；-22-K53接触器吸合的含义是：CCU2中央控制单元为主控单元；-22-K54接触器吸合的含义是：CCU2中央控制单元准备就绪；

注：本实训装置网络信号由后台模拟现车工况，默认系统各监测信号正常，例：-22-A01.C103或-22-A02.C103之一接通(主从选择的结果)；-22A01.C104和-22A02.C104接通。

4、-21-K17，-21-K18接触器得电过程

闭合EC01车-22-F41空开，经过中央控制单元检测，如果CCU1为主控并一切正常准备就绪则-22-K51，-22-K52接触器得电吸合；如果CCU2为主控并一切正常准备就绪则-22-K53，-22-K54接触器得电吸合；其相应的触点闭合。TC02车的-21-K61接触器吸合其触点闭合，再经过CCU1、CCU2的内部检测，EC01车的牵引变流器的内部检测(或KLIP网络输出)后经过桥线进入TC02，IC03C车，在IC03车经过IC03车的牵引变流器内部检测(或KLIP网络输出)后经过桥线到达TC02车，使得TC02车的-21-K17，-21-K18接触器线圈得电。

注明：TC07车-21-K17，-21-K18接触器的得电过程与TC02车的相同。

5、-21-K27，-21-K28接触器得电过程

闭合TC02车-21-F14空开，-21-K17常开触点得电闭合，电路经过桥线进入IC03，IC04，IC05车，在IC05车变线号为210712；经过桥线进入IC06，TC07车，使得TC07车的-21-K27，-21-K28接触器线圈得电吸合；

注明：TC07车的-21-K27，-21-K28接触器线圈的负线是由TC02车闭合的-21-F14空开负线提供的，在IC05车将线号由14变为210713；TC02车-21-K27，-21-K28接触器得电过程与TC07车的相同。

6、-10-Q01主断路器的激活和保持

闭合TC02车-21-F11空开，-21-K61，-21-K17，-21-K18，-21-K27，-21-K28

线圈得电其常开触点闭合，一路给主断路器-10-Q01保持命令；另一路经过网络控制输出，经-21-K25，-21-K35触点给主断路器-10-Q01激活命令。转动-21-S03至主断合位置CCU控制-24-T01.42闭合一次，主断激活。

参照图4a和图4b，外挂主断路器模块包括执行电磁阀、气源处理装置、控制继电器、驱动气缸、模拟机构。其气路连接关系：压缩空气气源通过气源处理装置进行调压缓冲，使之符合主断路器动作压力；经过调整的气源连接到执行电磁阀电磁阀；执行电磁阀又与主断路器的驱动气缸相连接，根据电磁阀滑阀机能不同和通过执行气缸和机械机构产生主断路器闭合/分断不同工况。电路连接关系：1号模块通过连接插头与继电器相连接，根据控制信号的不同控制继电器动作；继电器与执行电磁阀的线圈连接，通过线圈控制气阀的开闭实现动作；2号模块与继电器的连接方式与1号模块与继电器的连接方式相同。

参照图5，控制方法流程：程序开始于步骤100，步骤101系统上电，使系统中4个CCU得电；步骤102判断1号模块系统上电次数，若结果是奇数则进入步骤103与步骤107，且步骤103与步骤107并行；步骤103确定1号模块CCU1为主CCU；步骤104激活1号模块-22-K51继电器；步骤105是CCU1自检后就绪；步骤106激活1号模块-22-K52；步骤107确定CCU2为从CCU，进入步骤108进行自检，就绪后步骤109激活1号模块的-22-K54；

在系统下一次上电时，步骤102判断为偶数，则进入步骤110与步骤114，且步骤110与步骤114并行；步骤110确定1号模块CCU2为主CCU；步骤111激活1号模块-22-K53继电器；步骤112CCU2进行自检就绪后，进入步骤113激活1号模块-22-K54；步骤114确定CCU1为从CCU，进入步骤115进行自检，就绪后步骤116激活1号模块的-22-K52；

在上述过程进行的同时，步骤117判断2号模块系统上电次数，若结果是奇数则进入步骤118与步骤122，且步骤118与步骤122并行；步骤118确定2号模块CCU1为主CCU；步骤119激活2号模块-22-K51继电器；步骤120是CCU1自检；就绪后步骤121激活2号模块-22-K52；步骤122确定CCU2为从CCU，进入步骤123进行自检，就绪后步骤124激活2号模块的-22-K54；

在系统下一次上电时，步骤117判断为偶数，则进入步骤125与步骤129，且步骤125与步骤129并行；步骤125确定2号模块CCU2为主CCU；步骤126激活2号模块-22-K53继电器；进入步骤127，CCU2进行自检；就绪后进入步骤128激活2号模块-22-K54；步骤129确定CCU1为从CCU，进入步骤130；步骤130，CCU1进行自检，；就绪后步骤131激活2号模块的-22-K52；

上述流程结束后，系统中1号模块、2号模块CCU主从选择、自检、激活功能进行完毕。

步骤132，检测1号模块中EC01车、IC03车TCU的状态(本系统默认为正常)，步骤133判断1号模块主断开关-21-S03是否处于“合主断”位置，如果1号模块主断开关-21-S03处于“合主断”位置，步骤134激活系统中2号模块TC07车-24-T01.42，使TC07车主断路器闭合；步骤135判断1号模块主断开关-21-S03是否处于“分主断”位置，步骤135判断没有“分主断”信号时将返回步骤135继续等待“分主断”信号；如果1号模块主断开关-21-S03处于“分主断”位置，步骤136的作用是系统在1号模块CCU1为主控CCU时复位2号模块-22-A01.C135，使主断使能环路断开一次，达到分断2号模块TC07车主断路器的目的；系统在1号模块CCU2为主控CCU时复位2号模块-22-A02.C135，使主断使能环路断开一次，达到分断2号模块TC07车主断路器的目的；至步骤142程序结束。

步骤137，检测2号模块中EC08车、IC06车TCU的状态(本系统默认为正常)；步骤138判断2号模块主断开关-21-S03是否处于“合主断”位置，如果2号模块主断开关-21-S03处于“合主断”位置，步骤139激活系统中1号模块TC02车-24-T01.42，使TC02车主断路器闭合；步骤140判断2号模块主断开关-21-S03是否处于“分主断”位置，当步骤140判断没有分主断信号时将返回步骤140继续等待“分主断”信号。如果2号模块主断开关-21-S03处于“分主断”位置，步骤141的作用是系统在2号模块CCU1为主控CCU时复位1号模块-22-A01.C135，使主断使能环路断开一次，达到分断1号模块TC02车主断路器的目的；系统在2号模块CCU2为主控CCU时复位1号模块-22-A02.C135，使主断使能环路断开一次，达到分断1号模块TC02车主断路器的目的；至步骤142程序结束。

培训过程：

图7是培训流程图；流程开始于步骤200，步骤201参照图1，将1号、2号模块安装在标准作业平台框架内，将两个外挂主断路器模块安放在标准作业平台的台面上；将各电路连接插头和气路快接插头连接完成；确认无误后，接通DC110V电源、DC24V电源和气源；

步骤202，将1号模块，EC01车为头车为例：将主断开关-21-S03置于“合主断”位，此时系统认为1号模块为首车，即EC01车当头车；同理，也可以将2号模块按上述操作做过程操作EC08车当头车。以EC01车为头车，与2号模块相连接的外挂主断路器模拟模块将产生主断闭合动作；同理EC08车当头车时，与1号模块相连接的外挂主断路器模拟模块将产生主断闭合动作。上述过程是系统正常状态下的操作过程。

步骤203判断主断路器系统调试是否成功，“是”即成功，则转至步骤206结束；“否”不成功，则进行步骤204；

步骤204，由于1号、2号模块均设置有故障设置开关，此时接受培训人员要根据图2a-图2f、图3a-图3f电气原理图以及现场情况，进行故障分析和测量，直至查找到故障点并在试卷图纸上标出故障位置，经监考教师确认后，将故障开关拨回正常状态，故障排除。可以同时设置多个故障增加训练难度。

由图6a、图6b举例说明其中1、2打×处两个故障开关断开后，接受培训人员进行故障排查的过程。1号故障在EC08车，2号故障在2车。首先，分别将EC01车、EC08车主断开关-21-S03置于“合主断”位，TC07车和TC02车主断路器均不动作。分析图2可知主断保持回路主要由-21-K17、-21-K18、-21-K27、-21-K28的辅助触点串联，列车通电后，系统中头尾车的CCU1、CCU2自检完毕后，自动确认头尾车主CCU(每次通电在CCU1和CCU2之间转换一次)，测量TC07车-21-F11空气断路器正线至上述四个继电器辅助触点，可知-21-K17、-21-K18未被激活-21-K27、-21-K28激活；通过分析-21-K27、-21-K28环路可知，TC02车的-21-K27、-21-K28环路继电器激活的前提是TC02车-21-K17、-21-K18激活，因此将故障范围确定在TC07车-21-K17、-21-K18继电器回路。以EC08车为头，EC08车CCU1为主控计算机为例，测量TC07车-21-F11空气断路器正线210004经过桥3针至EC08车，此时由于以EC08车为头，EC08车CCU1为主控计算机，分析图3可知-22-A01.C103为网络信号，含义是CCU1为主控计算机，激活-22-K51；-22-A01.C103为网络信号含义是CCU1自检正常，准备就绪，激活-22-K52；所以-22-K51、-22-K52激活，其辅助触点(210004，210302，210302，211304)闭合；-22-A01.C103为网络信号含义是主断分断信号，无分主断控制时处于闭合状态；测量到210308号线时无电压，据此证明该线断线。恢复故障后，TC07车-21-K17、-21-K18继电器激活；此时将EC01车主断开关-21-S03置于“合主断”位，TC07车主断闭合，至此故障1排查完毕。

以EC01车为首车，TC02车的-21-K17、-21-K18、-21-K27、-21-K28继电器均处于激活状态，测量TC02车的主断保持回路210905可知保持回路正常；TC02车-21-K35处于激活状态，通过分析图2可知故障范围在TC02车-21-K25主断半列使能环路，测量TC07车-21-F14空气断路器正线至TC07车-21-K35辅助触点(210602，210612)，IC06车过桥连接器6针，IC03车过桥连接器8针至TC02车-21-K25线圈，测得TC02车-21-K25线圈无电，可判断210612号线在TC02车-21-K25线圈和IC03车过桥连接器8针之间断线。恢复断点后，TC02车-21-K25激活，此时将EC08车主断开关-21-S03置于“合主断”位，TC02车主断闭合，至此故障2排查完毕。

步骤205，填写调试故障记录单；

步骤206，结束。

Claims (2)

1.一种高速动车组主断路器调试操作技能实训系统，其特征在于：包括逻辑仿真模组、EC01车、TC02车、IC03车组合模块，EC08车、TC07车、IC06车组合模块及两个外挂主断路器模拟模块，逻辑仿真模组通过电缆分别与EC01车、TC02车、IC03车组合模块、EC08车、TC07车、IC06车组合模块连接，用于接收EC01车、TC02车、IC03车组合模块，EC08车、TC07车、IC06车组合模块两个模块发出的指令，进而进行逻辑运算，将运算结果输出到EC01车、TC02车、IC03车组合模块，EC08车、TC07车、IC06车组合模块，通过外挂主断路器模拟模块模拟实现主断路器控制功能； EC01车、TC02车、IC03车组合模块和EC08车、TC07车、IC06车组合模块又通过重载连接器依次连接，使两个模块的电路相互连接；EC01车、TC02车、IC03车组合模块、EC08车、TC07车、IC06车组合模块分别通过安全插拔线与电源连接，EC01车、TC02车、IC03车组合模块和EC08车、TC07车、IC06车组合模块还各连接一个外挂主断路器模拟模块，外挂主断路器模拟模块还与气源和电源连接。

2.一种高速动车组主断路器调试操作技能实训系统的控制方法，其特征在于包括下列步骤：

流程开始后，系统上电，EC01车、TC02车、IC03车组合模块、EC08车、TC07车、IC06车组合模块各两个CCU同时上电进行初始化，根据上电的次数CCU1、CCU2轮流做为主CCU工作，另一个CCU做为冗余CCU在主CCU故障时立即接管；

若EC01车、TC02车、IC03车组合模块上电次数为奇数，则EC01车、TC02车、IC03车组合模块CCU1做为主CCU工作，激活EC01车、TC02车、IC03车组合模块的CCU1主继电器，自检就绪后，激活CCU1就绪继电器,而从CCU只激活自己的就绪继电器；

经检测EC01车、TC02车、IC03车组合模块中EC01车、EC03车TCU信号正常后，通过EC01车、TC02车、IC03车组合模块上“合主断”开关激活EC08车、TC07车、IC06车组合模块中TC07车主断路器，在主断路器激活后可分断主断路器，若EC01车、TC02车、IC03车组合模块上电次数为偶数，则EC01车、TC02车、IC03车组合模块CCU2做为主CCU工作，激活EC01车、TC02车、IC03车组合模块的CCU2主继电器，自检就绪后，激活CCU2就绪继电器,而从CCU1只激活就绪继电器；经检测EC01车、TC02车、IC03车组合模块中EC01车、IC03车TCU信号正常后，通过EC01车、TC02车、IC03车组合模块上“合主断”开关激活EC08车、TC07车、IC06车组合模块中TC07车主断路器，在主断路器激活后可分断主断路器；

若EC08车、TC07车、IC06车组合模块上电次数为奇数，则EC08车、TC07车、IC06车组合模块CCU1做为主CCU工作，激活EC08车、TC07车、IC06车组合模块的CCU1主继电器，自检就绪后，激活CCU1就绪继电器,而从CCU只激活就绪继电器；经检测EC08车、TC07车、IC06车组合模块中EC08车、IC06车TCU信号正常后，通过 EC08车、TC07车、IC06车组合模块中“合主断”开关激活EC01车、TC02车、IC03车组合模块中的TC02车主断路器，在主断路器激活后可分断主断路器，若EC08车、TC07车、IC06车组合模块上电次数为偶数，则EC08车、TC07车、IC06车组合模块CCU2做为主CCU工作，激活EC08车、TC07车、IC06车组合模块的CCU2主继电器，自检就绪后，激活CCU2就绪继电器,而从CCU1只激活CCU1就绪继电器；经检测EC08车、TC07车、IC06车组合模块中EC08车、IC06车TCU信号正常后，通过 EC08车、TC07车、IC06车组合模块中“合主断”开关激活EC01车、TC02车、IC03车组合模块中的TC02车主断路器，在主断路器激活后可分断主断路器。