CN102610133B - 高速动车组受电弓调试操作技能实训系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种高速动车组受电弓调试操作技能实训系统，包括逻辑仿真模组、EC01车模块、TC02-TC07车模块、EC08车模块、外挂受电弓模拟模块，逻辑仿真模组分别与EC01车模块、TC02-TC07车模块、EC08车模块连接，EC01车模块、TC02-TC07车模块、EC08车模块依次连接且分别与电源连接，TC02-TC07车模块连接外挂受电弓模拟模块，外挂受电弓模拟模块还与气源和电源连接。本发明通过实训系统实现动车组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，体现了CRH3型动车组受电弓主要功能，体现动车组受电弓调试技能独特特点，仿真程度高，培训效率高。

Description

高速动车组受电弓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受电弓调试操作实训系统及控制方法。

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受电弓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受电弓调试操作技能实训系统，其特征在于：包括逻辑仿真模组、EC01车模块、TC02-TC07车模块、EC08车模块、外挂受电弓模拟模块，逻辑仿真模组通过信号电缆分别与EC01车模块、TC02-TC07车模块、EC08车模块连接，用于接收EC01车模块、EC08车模块发出的指令，进而进行逻辑运算，将运算结果输出到TC02-TC07车模块，通过外挂受电弓模块模拟实现升降弓控制功能，EC01车模块、TC02-TC07车模块、EC08车模块又通过重载连接器依次连接，EC01车模块、TC02-TC07车模块、EC08车模块分别通过安全插拔线与电源连接，TC02-TC07车模块连接外挂受电弓模拟模块，外挂受电弓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：

判断1号模块、3号模块接地钥匙是否闭锁，如果有其中之一处于闭锁则闭锁所有的受电弓控制端口；如果均处于闭锁，则判断1号模块、3号模块紧急蘑菇是否按下，如果是则闭锁所有的受电弓控制端口；

如果两个紧急蘑菇均处于弹出位，则进行首车判断，如果选择1号模块为首车，则判断1号模块车旁路开关状态，如果处于旁路状态，1号模块旁路开关拨至升弓位，升弓信号出现后激活2号模块TC02车受电弓；如果1号模块未处于旁路状态，1号模块拨至升弓位，升弓信号出现后，激活2号模块TC07车受电弓；

判断结果为“3号模块”为首车，则将信号送至逻辑仿真模组，判断3号模块旁路开关状态，如果处于旁路状态，3号模块拨至升弓位，升弓信号出现后，激活2号模块TC07车受电弓；如果3号模块处于未旁路状态，3号模块拨至升弓位，升弓信号出现后，激活2号模块TC02车受电弓；

激活受电弓后，判断1号、3号模块是否出现降弓信号，如果出现降弓信号，判断是否正常降弓，如果不出现降弓信号，则返回判断接地钥匙是否闭锁进行循环；

如果正常降弓，将激活的受电弓控制端口复位然后结束，否则闭锁所有的受电弓控制端口。

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，体现了CRH3型动车组受电弓主要功能，体现动车组受电弓调试技能独特特点，仿真程度高，培训效率高。

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是EC01车模块的电气原理图；

图3a、图3b、图3c、图3d是TC02-TC07车模块的电气原理图；

图4a、图4b、图4c、图4d、图4e是EC08车模块的电气原理图；

图5是外挂受电弓模拟模块的结构框图；

图6是本发明控制方法流程图；

图7是故障开关位置设置示意图；

图8是本发明实训流程图。

具体实施方式

参照图1，本发明包括逻辑仿真模组、EC01车模块为1号模块、TC02-TC07车模块为2号模块、EC08车模块为3号模块、外挂受电弓模拟模块，逻辑仿真模组分别与1、2、3号模块连接，用于接收EC01车模块、EC08车模块发出的指令，进而进行逻辑运算，将运算结果输出到TC02-TC07车模块，通过外挂受电弓模块模拟实现升降弓控制功能；1、2、3号模块又依次连接，1、3号模块分别与电源连接，2号模块连接外挂受电弓模拟模块，外挂受电弓模拟模块还与气源和电源连接。利用三个电路模块分别模拟动车组受电弓控制电路，三个模块互相连接后达到与动车组相同的成列编组的状态。上述三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；采用一个外挂受电弓模拟模块用来实现弓体升降弓的具体动作。

1、2、3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型动车组受电弓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2e、图3a-图3d、图4a-图4e，其原理如下：

1、车辆接地钥匙A(-21-S05)回路

1.1-21-S05位置：分为I、II

1.2各位置的作用：当所有的车辆-21-S05置于“I”位置时，

列车准备运行；当至少有一个-21-S05置于“II”位置时，车辆将控制所有主开关打开并降下所有受电弓。

1.3EC01，EC08车-21-S05(钥匙A)任意一个置于锁闭位：EC01，EC08车-21-K53线圈失电。

1.4EC01，EC08车-21-S05(钥匙A)置于0N位：EC01，EC08车-21-K53线圈得电。

2、紧急断电环路

紧急断开回路实现列车与接触网的断开。这是通过硬件列车控制电缆实现的，而且这是列车通信系统独立的功能。断开紧急断开回路导致列车的所有主断路器断开，并且使受电弓快速落下。

2.1-21-K48接触器的得电过程

21-K48得电的前提是：主控司机室钥匙为1位，正常情况下两个司机室内的故障旁路开关-21-S06均处于“I”位，主控司机室的方向手柄处于非零位，主控司机室的升弓开关处于升弓位，头车的-22-K48得电后，激活-21-K03，激活-21-K44，主控司机室的-21-K45得电后，主控司机室的-21-K48得电，通过车辆过桥线激活尾车的-21-K48。

-21-K48接触器得电是建立升弓环路，主断环路的首要条件之一，由于升弓信号是脉冲信号，所以-21K48仅得电2S。

2.2-21-K66接触器的得电过程

闭合EC01车的-21-F12，电源通过过桥线到达TC02车的-21-K10常闭触点，因EC01车的-21-K48触点闭合，则电路通过过桥线使TC02车的-21-K66接触器线圈得电吸合，通过自身触点形成自锁；闭合TC02车-21-F11，当受电弓开关处于升弓位时，正常选择后弓升起，若受电弓的接触带压力检测正常则-21-A01闭合使得升起受电弓的车辆的-21-K62接触器得电，其触点闭合，此时由于升起受电弓车辆的21-K10线圈得电其触点20S延时断开，-21-K66线圈通过-21-K62得电形成回路。

其它未升起受电弓车辆的-21-K66仍是通过-21-K10常闭触点维持其得电。

2.3-21-K42接触器得电过程

EC01车-21-K42接触器得电过程

闭合EC01车的-21-F12，经过本车的-21-S01(紧急断电按钮)，到达TC02车经过-21-K66常开触点闭合，经过IC05车后变线号为211112(8针)；经7车-21-K66常开触点，到达EC08车，电路进入EC08车后，经过EC08车的-21-S01(紧急断电按钮)、-21-K53、-21-K48触点，使得EC08车的-21-K42接触器得电并自锁。

EC08车得电过程同EC01车。

2.4-21-K54接触器的得电过程

本车的-21-K48或-21-K44，-21-K53，-21-K42或-21-K46接触器得电后，本车的-21-K54接触器得电；

3、升弓回路

采用压缩空气升起受电弓。启动司机室控制台上受电弓触发开关，打到“升弓”位，默认需要升起的受电弓升弓电磁阀得电，受电弓升弓。

3.1-21-K61接触器得电过程

头车的-21-K54接触器线圈得电后，其触点闭合，电路经过过桥线到达受电弓车，使得受电弓车的-21-K61线圈得电；

注明：受电弓车的-21-K61接触器得电是升弓回路、主断闭合回路建立的重要条件之一。

3.2升弓电磁阀-21-K01得电过程

TC02、TC07车-21-K61接触器得电后，其触点闭合，当头车发出升弓指令后，经过网络输出优先选择后弓，则升起受电弓车辆的-21-K12，-21-K01(升弓电磁阀)得电，其触点闭合，使得-21-K10得电，其通电延时断开触点经20S后断开，通过-21-K62触点维持-21-K66继电器线圈得电。

参照图5，外挂受电弓模拟模块包括：气源处理装置、压力检测模块、升弓电磁阀、降弓电磁阀、快降电磁阀、继电器、受电弓，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，使之符合受电弓升弓压力；经过调整的气源分别连接到升弓电磁阀、降弓电磁阀、快降电磁阀；压力检测装置与受电弓气缸相连接，实时检测升弓压力；升弓电磁阀、降弓电磁阀、快降电磁阀又与受电弓气缸相连接，根据电磁阀滑阀机能不同和气路节流量的不同通过受电弓机械机构产生升弓、降弓和快速降弓三种不同工况；电路连接关系：2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；继电器分别与升弓电磁阀、降弓电磁阀、快降电磁阀的线圈连接，通过线圈控制气阀的开闭实现动作；压力检测装置中检测点与2号模块通过连接插头连接，将检测信号送回2号模块。

参照图6，控制流程：程序开始于步骤101，步骤102判断1号模块和3号模块接地钥匙-21-S05状态，若有其中之一处于“II”位，则进入步骤117闭锁所有升弓控制端口，禁止任何受电弓升起，之后至步骤119流程结束；若1号模块和3号模块车接地钥匙-21-S05均处于“I”位，则进入步骤103，判断1号、3号模块是否发出紧急断电信号即1号、3号模块紧急蘑菇-21-S01是否被按下，如果有紧急蘑菇被按下，则进入步骤117，闭锁所有升弓控制端口，禁止任何受电弓升起，之后至步骤119流程结束；在首尾车紧急蘑菇在弹出位置的情况下，进入步骤104，判断1号、3号模块上装设的司机钥匙-22-S04和方向手柄-22-S01选择首车，即1号模块为头还是3号模块为头，如果1号模块为头则进入步骤105将信号送至逻辑仿真模组；逻辑仿真模组将闭锁尾车升弓信号，保留尾车降弓的功能，步骤105判断1号模块车旁路开关-21-S06状态，步骤105判断结果为“是”-21-S06处于旁路状态，则进入步骤106，1号模块-21-S02拨至升弓位，升弓信号出现后进入步骤107激活2号模块TC02车受电弓，即以1号模块为首车，逻辑仿真模组根据1号模块旁路开关-21-S06状态，-21-S06在II位置时，1号模块-21-S02拨至升弓位时逻辑仿真模组程序根据上述状态通过2号模块激活TC02车网络控制触点(图3b中-24-T01.42和-24-T02.42)使TC02车受电弓升起；1号模块-21-S-06未处于旁路状态，判断结果为“否”则进入步骤108，1号模块-21-S02拨至升弓位，升弓信号出现后，进入步骤109激活2号模块TC07车受电弓，即逻辑仿真模组在正常工况下控制逻辑优先升后弓，以1号模块为首车，逻辑仿真模组根据1号模块旁路开关-21-S06状态，-21-S06在I位置时，1号模块-21-S02拨至升弓位时逻辑仿真模组程序根据上述状态通过2号模块激活2号模块TC07车网络控制触点(图3c中-24-T01.42和-24-T02.42)使2号模块TC07车受电弓升起，其中TC02车和TC07车网络控制触点-24-T01.42和-24-T02.42由逻辑仿真模组模拟；

步骤104判断结果为“3号模块”即3号模块为首车，则进入步骤110并将信号送至逻辑仿真模组，步骤110判断3号模块旁路开关-21-S06状态，步骤110判断结果为“是”即-21-S06处于旁路状态，进入步骤111，3号模块-21-S02拨至升弓位，升弓信号出现后，进入步骤112激活2号模块TC07车受电弓，即以3号模块为首车，逻辑仿真模组根据3号模块旁路开关-21-S06状态，-21-S06在II位置时，3号模块-21-S02拨至升弓位时逻辑仿真模组程序根据上述状态通过2号模块激活TC07车网络控制触点(图3c中-24-T01.42和-24-T02.42)使TC07车受电弓升起；3号模块-21-S06处于未旁路状态，判断结果为“否”则进入步骤113，3号模块-21-S02拨至升弓位，升弓信号出现后，进入步骤114激活2号模块TC02车受电弓，即以3号模块为首车，逻辑仿真模组根据3号模块旁路开关-21-S06状态，-21-S06在I位置时，3号模块-21-S02拨至升弓位时逻辑仿真模组程序根据上述状态通过2号模块激活TC07车网络控制触点(图3c中-24-T01.42和-24-T02.42)使TC07车受电弓升起，其中TC02车和TC07车网络控制触点-24-T01.42和-24-T02.42由逻辑仿真模组模拟，在步骤107、109、112、114其中之一完成后，进入步骤115，判断1号、3号模块是否出现降弓信号，如果出现降弓信号，则进入步骤116，否则返回至步骤102循环，步骤116判断是否是正常降弓，即在受电弓升起的工况下，逻辑仿真模组接收到1号、3号模块-21-S02置于降弓位置信号后为正常降弓，进入流程步骤118，将激活的受电弓控制端口复位，此时升起的受电弓降弓通过程序控制2号模块上TC02车、TC07车激活的网络控制触点复位，使受电弓以正常速度降下；如果-21-S-01、-21-S05、-21-S06发出紧急降弓信号，进入步骤117，将闭锁所有受电弓控制端口，在上述-21-S-01、-21-S05、-21-S06未复位的情况下即使出现升弓信号也不会进入升弓流程，同时受电弓快速降弓，即在受电弓升起的工况下，逻辑仿真模组接收到1号、3号模块紧急蘑菇按下、旁路开关置于II位、接地钥匙闭锁的信号后，通过程序控制2号模块上TC02车、TC07车网络控制触点复位并复位-21-K61，使受电弓快速降下，同时闭锁全部升弓信号，直至首尾车上述恢复至弹出位置，结束于步骤119。

培训过程：

图8是培训流程图，流程开始于步骤200，参照图1，步骤201将1号、2号、3号模块安装在标准作业平台框架内，将外挂受电弓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号模块司机钥匙旋转到开的位置，将运行方向开关拨到前进或后退位置，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3号模块按上述操作做过程操作EC08车当头车。以EC01车为头车，检查接地钥匙应在运行位，拨动升/降弓开关至升弓位置系统按逻辑升起后弓即与TC02车受电弓；拨动升/降弓开关至降弓位置，后车受电弓以正常速度落下。当按动1号模块或2号模块紧急蘑菇时，受电弓将快速落下。上述过程是系统正常状态下的操作过程。

步骤203判断受电弓系统调试是否成功，“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、3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2e、图3a-图3d、图4a-图4e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7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。首先，选中EC01车为首车即EC01车司机钥匙-22-S04闭合、方向手柄-22S-01在F/R位，将EC01车升弓开关-21-S02置于升弓位置TC07车受电弓不会升起(因为有故障)；选中EC08车为首车即EC08车司机钥匙-22-S04闭合、方向手柄-22S-01在F/R位，将EC08车升弓开关-21-S02置于升弓位置TC02车受电弓升起，通过上述现象可分析出故障大致范围在EC01车。分析EC01车升弓回路，检查EC01车-22K-46和22K-48是否得电激活，如果激活说明首车确立，司机钥匙、方向回路没有问题；将EC01车升弓开关-21-S02置于升弓位置，-21-K44应激活2秒，应认为-21-K03工作正常，否则检查EC01车-21-F12空气断路器正线到-21-K03之间的电路或-21-K03辅助点(210101-210805)到-21-K44的电路；-21-K44激活2秒内，主控司机室的-21-K45也激活2S，如果主控司机室的-21-K45没有激活，可检查-21-F12正线至旁路开关-21-S06和-21-K44继电器相应辅助触点(210903-210904)至-21-K45继电器线圈及负线；主控司机室的-21-K45也激活2S，将使环路继电器-21-K48得电激活2S，通过车辆过桥线激活尾车-21-K48；若环路继电器-21-K48未激活，可检查主控司机室21-K45辅助触点(210101-210102，210100-210103)以及过桥线；环路继电器-21-K48得电吸合2S将激活-21-K66，但此时会发现-21-K66未被激活，由于-21-K66继电器是用来建立-21-K42环路的主要环节，因此可判断此处有故障；用万用表直流电压档，负表笔与EC01车-21-F12空气断路器负线(210100)相接，正表笔测量-21-K66辅助触点210112一端，电压正常，说明是-21-K48辅助触点(210112-210113)及相关过桥线出现断电，致使无法激活-21-K66；经过测量即可确定故障点在210112号线EC01车通过重载连接器至TC07车210112处。恢复故障断电后，再次将将EC01车升弓开关-21-S02置于升弓位置，通过上次描述逻辑，-21-K66激活并自保持，正常情况下-21-K42会激活并自保持；由于第二个故障存在-21-K42未激活，此时首先检查接地钥匙环路-21-K53是否激活，因为正常行车状态-21-K53始终激活。若未激活，可检查接地钥匙环路；若-21-K53处于激活状态，可检查EC08车-21-F12正线、-21-S01、TC07车过桥线、TC07车-21-K66辅助触点(211602-211102)、IC06车和IC03车过桥线、TC02车辅助触点(211112-210706)、TC02车过桥线、EC08车-21-S01、EC08车-21-K53、EC08车-21-K42等元件和线路，经测量正常；由于-21-K42比较特殊，电源由尾车供给，故还应检查EC08车-21-F12负线210100通过车辆过桥线至EC01车-21-K42线圈负线，会发现断线，经过分段测量确认故障点在-21-K42线圈负线至EC01车至TC02车的连接器之间；恢复断点后，再次将EC01车升弓开关-21-S02置于升弓位置，受电弓正常升起，故障排除完毕。

步骤205，填写调试故障记录单；

步骤206，结束。

Claims (2)

1.一种高速动车组受电弓调试操作技能实训系统，其特征在于：包括逻辑仿真模组、1号EC01车模块、2号TC02-TC07车模块、3号EC08车模块、外挂受电弓模拟模块，逻辑仿真模组通过信号电缆分别与EC01车模块、TC02-TC07车模块、EC08车模块连接，用于接收EC01车模块、EC08车模块发出的指令，进而进行逻辑运算，将运算结果输出到TC02-TC07车模块，通过外挂受电弓模块模拟实现升降弓控制功能，EC01车模块、TC02-TC07车模块、EC08车模块又通过重载连接器依次连接，EC01车模块、TC02-TC07车模块、EC08车模块分别通过安全插拔线与电源连接，TC02-TC07车模块连接外挂受电弓模拟模块，外挂受电弓模拟模块还与气源和电源连接。

2.根据权利要求1所述的高速动车组受电弓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：

判断1号EC01车模块、3号EC08车模块接地钥匙是否闭锁，如果有其中之一处于闭锁则闭锁所有的受电弓控制端口；如果均处于闭锁，则判断1号EC01车模块、3号EC08车模块紧急蘑菇是否按下，如果是则闭锁所有的受电弓控制端口；

如果两个紧急蘑菇均处于弹出位，则进行首车判断，如果选择1号EC01车模块为首车，则判断1号EC01车模块车旁路开关状态，如果处于旁路状态，1号EC01车模块升弓开关拨至升弓位，升弓信号出现后激活2号模块中的TC02车受电弓；如果1号EC01车模块未处于旁路状态，1号EC01车模块拨至升弓位，升弓信号出现后，激活2号模块中的TC07车受电弓；

判断结果为“3号EC08车模块”为首车，则将信号送至逻辑仿真模组，判断3号EC08车模块旁路开关状态，如果处于旁路状态，3号EC08车模块拨至升弓位，升弓信号出现后，激活2号模块中的TC07车受电弓；如果3号EC08车模块处于未旁路状态，3号EC08车模块拨至升弓位，升弓信号出现后，激活2号模块中的TC02车受电弓；

激活受电弓后，判断1号EC01车模块、3号EC08车模块是否出现降弓信号，如果出现降弓信号，判断是否正常降弓，如果不出现降弓信号，则返回判断接地钥匙是否闭锁进行循环；

如果正常降弓，将激活的受电弓控制端口复位然后结束，否则闭锁所有的受电弓控制端口。

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