CN102707180A - 一种轨道车辆电气元件地面测试装置及其测试方法 - Google Patents

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刘正
曹闯
何强
姚远
贺志奎
何海峰
冯新颖
王爱武
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Abstract

本发明公开了一种轨道车辆电气元件地面测试装置,包括机架,机架内设有工控机,工控机分别与显示器、I/O板卡、D/A板卡、A/D板卡、打印机相连,所述的I/O板卡、D/A板卡、A/D板卡均与矩阵式单元电路相连,矩阵式单元电路分别与程控多路恒流源、程控电压源、电压表、电流表和被测试实验平台相连。本发明还公开了上述测试装置测试电气原件的方法。本发明可同时测试多达16只以上的电气元件,且测试过程自动化。配置的测控板卡及传感器等为高速高精度型,测试数据可信度高,配合分析软件可快速判定被测品的状况,减少人为的漏判误判。因此可大幅度提高测试质量和劳动生产率,降低生产成本。

Description

一种轨道车辆电气元件地面测试装置及其测试方法技术领域
[0001] 本发明涉及自动检测领域的轨道车辆测试装置,具体地说是一种用于动车组及地铁车辆的轨道车辆电气元件地面测试装置及其测试方法。
背景技术
[0002] 动车组及地铁车辆的继电器、接触器、断路器等电气元件在地面的测试方法有多种,主要是使用万用表测量电阻值及通断,对于要求较高的电气元件则采用接触电阻测量仪等专用仪器测量。
[0003] 这些测试方法多依赖于人工判定,差错率高;而且每次只能测试一个元件,劳动生产率低下,并且测试参数少,不能全面反映电气元件的质量状况。
发明内容·
[0004] 发明目的:本发明的目的是提供一种用于轨道车辆电气元件的地面测试装置,它能够同时测试不少于16只继电器、接触器、断路器等电气元件;解决现有测试方法生产效率低,测试参数少的缺陷。
[0005] 本发明还公开上述装置的测试方法。
[0006] 为了解决上述技术问题,本发明采用了如下的技术方案:
[0007] 一种轨道车辆电气元件地面测试装置,包括机架,在所述的机架中安装有工控机,工控机分别与显示器、I/o板卡、D/A板卡、A/D板卡、打印机相连,所述的I/O板卡、D/A板卡、A/D板卡均与矩阵式单元电路相连,矩阵式单元电路分别与程控多路恒流源、程控电压源、电压表、电流表和被测试实验平台相连;其中,所述的矩阵式单元电路用于控制程控多路恒流源的每一路的通断以及电流值;用于控制程控电压源每一路的通断以及电压值,以及测量信号的同步切换;所述的被测试验平台上设有安装待测电气原件的插座。
[0008] 利用所述的装置测试轨道车辆电气原件的方法,包括如下步骤:
[0009] (I)选择待测元器件的型号:如果系统中存在该型号的元器件,则系统自动调入其试验参数;若系统中没有相应型号的电气元器件,则打开元器件添加界面进行元器件型号、试验参数等的设置,系统自动保存新添加的电气元器件的试验参数;
[0010] (2)元器件的型号确定后,分别进行线圈电阻测量、触点接触电阻测量、触点动作时间及抖动波形测试、动作电压测试;
[0011] a、线圈电阻测量:被测件线圈并联,由程控电压源供电;系统根据被测元器件型号选择电压源,并设定程控电压源的输出电压为被测元器件线圈的额定电压;A/D板卡分别采集各个被测元器件的线圈电流,然后根据额定电压、线圈电流计算出线圈电阻值;
[0012] b、触点接触电阻测量:系统根据被测元器件型号选择程控多路恒流源供电,将程控多路恒流源的输出电流设定成待测元器件的触点测试电流;分路同步切换恒流源及信号总线,分别测量各个被测元件触点上的电压降,再计算出接触电阻值;
[0013] C、触点动作时间及抖动波形测试:系统根据被测元器件型号选择程控多路恒流源、程控电压源,通过D/A板卡设定程控电压源的输出为元器件线圈的额定电压值,设定恒程控多路恒流源输出为触点测试电流;
[0014] 从检测到线圈通电或断电开始计时,到检测到触点动作执行到位结束计时,期间的计时值即为动作时间;触点动作时间包括了闭合动作时间和断开动作时间;
[0015] 系统开始给被测元器件供电时,开始计时,然后测试元器件的触点压降,根据触点压降、触点测试电流计算出触点电阻;并同时记录随时间变化的接触电阻,以> IOOkHz的采样速率测量触点接触电阻并记录,绘制时间-触点接触电阻曲线,该组数据按时间轴展开形即抖动波形曲线图。直到触点闭合,停止计时,此时的时间即为该元器件的触点闭合动作时间;如果触点没有闭合,则继续测试触点压降、计算触点接触电阻,绘制抖动波形曲线图,直到触点闭合,再停止计时,此为该元器件的触点闭合动作时间;
[0016] 停止触点闭合以后,停止输出线圈电压,即断电,并开始计时;测试出电压降,计算触点接触电阻;并同时记录随时间变化的接触电阻,以> IOOkHz的采样速率测量触点接触 电阻,并绘制时间-触点接触电阻曲线图,该组数据按时间轴展开形即抖动波形曲线图;直到触点断开,记录到此时的时间,即为触点断开动作时间;如果触点没有断开,则继续测试触点压降、计算触点接触电阻,绘制抖动波形曲线图,直到触点断开,再停止计时,此为该元器件的触点断开动作时间;
[0017] d、动作电压测试:元器件的动作电压包括吸合电压、释放电压,系统根据被测元器件型号选择程控电压源、程控多路恒流源,设定程控多路恒流源的输出电流为元器件触点测试电流,控制程控电压源给出幅度逐步变化的电压,并施加到线圈上;并不断判被测元器件是否闭合:如果没有闭合,则一直持续的增加施加到线圈上的电压;如果该元器件的触点闭合,则记录此时施加到该元器件线圈上的电压,即为其吸合电压;
[0018] 然后,将程控电压源的输出电压设为线圈的额定电压,如果触点没有断开,则逐渐减小施加到线圈上的电压,直到触点断开,记录此时的电压,即为该元器件断开时的电压,即,释放电压;然后停止为输出线圈供电,完成动作电压的数据采集;
[0019] (3)上述元器件的线圈电阻、触点接触电阻、触点动作时间以及抖动波形曲线、动作电压测试完成之后,与系统中存储的该元器件的试验参数进行比对;如果测试参数在试验参数的范围之内,则说明该元器件没有问题;如果测试参数不在试验参数的范围之内,则说明该元器件有问题,由此剔除掉有问题的元器件。
[0020] 其中,步骤(2)检测到的所有的检测数据均存储于系统中,可通过元器件型号、编号、试验日期等条件对数据库中已有记录进行查询,根据所选查询结果,可自动生成报表通过打印机输出。
[0021] 其中,所述的检测方法还包括如下功能:系统管理:系统管理员可通过系统管理功能对系统进行维护。管理员可进行用户的添加、修改、删除、元器件试验参数的修改、系统日志的维护等操作,确保系统的稳定运行。
[0022] 测试过程为自动化扫描检测,可以由计算机自动判定测试结果,对测试数据与设定值进行对比并输出结果。可以根据测试的数据绘制电气元器件的性能曲线,所有试验数据等信息存入数据库形成元器件档案,供查询与分析。
[0023] 有益效果:本发明的试验台为琴台式造型、可推行小车结构,配有4种以上的被测件快速插座和特殊适配方式,因此使用灵活方便。对于大多数常用元器件的测试,只需将其插入试验平台的插座上并通过软件调出数据库参数,即可自动完成测试。对于非标元器件的测试,也可通过调整可调导轨来安装,再通过适配电缆连接,通过软件界面设置参数后即可自动完成测试;所设置的参数自动存入数据库系统,再次测试同类型时直接调出参数即可。
[0024] 本发明可同时测试多达16只以上的电气元件,且测试过程自动化。配置的测控板卡及传感器等为高速高精度型,测试数据可信度高,配合分析软件可快速判定被测品的状况,减少人为的漏判误判。因此可大幅度提高测试质量和劳动生产率,降低生产成本。
[0025] 本发明的试验台数据库所积累的大量数据,不但是被测元器件的档案,更可为预测元器件寿命等专家系统提供有力地数据支持。
附图说明 [0026] 图I为本发明的电路连接示意图。
[0027] 图2为本发明检测装置的安装位置示意图。
[0028] 图3为本发明测试一只元器件的电原理图。
[0029] 图4为本发明的矩阵式单元电路的示意图。
[0030] 图5为本发明的流程图。
[0031] 图6为本发明的测试部分的流程图。
具体实施方式:
[0032] 下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0033] 如图I所示,本发明的一种轨道车辆电气元件地面测试装置,包括机架1,在所述的机架I中安装有工控机2,工控机2分别与显示器3、I/O板卡4、D/A板卡5、A/D板卡6和打印机7相连,所述的I/O板卡4、D/A板卡5、A/D板卡6均与矩阵式单元电路8相连,矩阵式单元电路8分别与程控多路恒流源9、程控电压源10、电压表11、电流表12和被测试实验平台13相连。此外机架I上还设有与工控机2相连的键盘14、指示灯15 ;在被测试试验平台13上设有导轨16以及可调导轨17。
[0034] 其中,工控机2用于运行上位机软件,软件系统包括用户界面、驱动程序、测控程序、分析程序、曲线及报表系统等;D/A板卡5和I/O板卡4用于工控机2对下位机的数据输出转换;A/D板卡6用于将被测量的模拟量读入工控机;程控多路恒流源9用于提供试验需要的不同等级的直流和交流电流;程控电压源10用于提供试验需要的不同等级直流和交流电压;电压表11、电流表12用于输出电流和输出电压的实时显示;被测件试验平台13包含快速插座和特殊适配插座,对于大多数常用元器件的测试,只需将其插入试验平台的插座上并通过软件调出数据库参数,即可自动完成测试。对于非标元器件的测试,也可通过调整可调导轨来安装,再通过适配电缆连接,即可自动完成测试。
[0035] 如图2所示,琴台式的机架I为试验台的承载体,其下部分别安装有程控多路电流源9、程控电压源10 ;中部分别安装有工控机2和打印机7,工控机2上部装有放置键盘14的抽屉,工作时可以拉出;显示器3安装在机架I左侧显示台面板的正面中间,电压表11、电流表12和开关/指示灯15分别排列在显示器3的上下两侧;被测件试验平台13上面安装不少于两条DIN导轨16及两条可调导轨17,两种导轨两侧都开有长条出线孔,适配电缆穿过出线孔与内部的测控电路连接。机架I下部装有4只脚轮,试验台为可推行的小车结构。
[0036] 工控机2的内部PCI插槽上插有多块16位16路以上(总通道数64以上)的高速高精度A/D、D/A转换板卡及数字I/O板卡。通过D/A转换板卡和数字I/O板卡去控制整个测试过程,并通过A/D转换板卡采集被测点的数据,对数据进行计算、分析、存储和显示。
[0037] 矩阵式单元电路8用于控制恒流源切换、程控多路直流恒流源的每一路的通断及电流值;交直流电压源切换、程控直流电压源和程控交流电压源的通断及电压值;测量信号线的同步切换。 [0038] 如图3所示测试一个元器件的单个单元电路的连接图。其中,Kl为被测元器件,如继电器。其最多可有4组转换触点。通过CVl和CV2向线圈施加测试所需要的电压,通过CAl和CA2向触点回路施加测试所需要的恒定直流电流。Jl为测试信号接口,经过测试切换电路将信号送往A/D板卡6,供工控机2读取数据。对每组转换触点是从两个静触点施加恒定直流电流,再将4组触点串联起来,电流采样电阻Rl串联在触点回路内,二极管Dl〜D8按电流方向分别顺向并联在各个常闭和常开触点之间;电流采样传感器TRl串联在线圈回路。二极管Dl〜D8的并入保持了触点回路恒流的连续性,不管是触点损坏、断开还是触点不存在或者继电器未插入都不影响测试过程。触点回路的电流线和信号线按开尔文四线测试法连接。
[0039] 如图4所示,CIRl〜CIR16为16组如图3所示的单元电路,按4X4矩阵式排列连接,其中细实线为电源线,粗实线为测控系统信号总线。测控电路以工控机2为工作核心,工控机2通过D/A板卡5和I/O板卡4去控制:①恒流源切换、程控多路直流恒流源的每一路的通断及电流值,②交直流电压源切换、程控直流电压源和程控交流电压源的通断及电压值,③测量信号线的同步切换。工控机2通过A/D板卡6将被测量的模拟量读入。
[0040] 其中,程控电压源10输出的交流电通过交直流电压源切换,变成测试需要的程控直流电压源;程控多路恒流源9通过恒流源切换电路为每一路单元电路提供所需的电流。
[0041] 如图5、6所示,本发明的轨道车辆电气元件地面测试装置主要用于测试继电器、接触器的性能是否正常,具体采用如下方法:
[0042] I、选择待测元器件的型号:如果系统中存在该型号的元器件,则系统自动调入其试验参数;若系统中没有相应型号的电气元器件,则打开元器件添加界面进行元器件型号、试验参数等的设置,系统自动保存新添加的电气元器件的试验参数。
[0043] 2、元器件的型号确定后,分别进行线圈电阻测量、触点接触电阻测量、触点动作时间及抖动波形测试、动作电压测试。
[0044] (I)线圈电阻测量:同时测量多个被测元器件时,被测件线圈并联,由程控电压源10供电;系统根据被测元器件型号,通过I/O板卡4和D/A板卡5选择电压源,并设定程控电压源10的输出电压为被测元器件线圈的额定电压;A/D板卡6分别采集各个被测元器件的线圈电流,然后根据额定电压、线圈电流计算出线圈电阻值。
[0045] (2)触点接触电阻测量:系统根据被测元器件型号,通过I/O板卡4和D/A板卡5选择程控多路恒流源9供电,将程控多路恒流源9的输出电流设定成待测元器件的触点测试电流;分路同步切换恒流源及信号总线,分别测量各个被测元件触点上的电压降,再计算出接触电阻值。[0046] 恒流测试电流一般为1A,在触点上的压降一般< O. IV,与二极管压降O. 5V左右存在明显区别。
[0047] (3)触点动作时间及抖动波形测试:系统根据被测元器件型号,通过I/O板卡4选择程控多路恒流源9、程控电压源10,通过D/A板卡5设定程控电压源10的输出为元器件线圈的额定电压值,设定恒程控多路恒流源9输出为触点测试电流。
[0048] 从检测到线圈通电或断电时开始计时,到检测到触点动作执行到位结束计时,期间的计时值即为动作时间。触点动作时间包括了闭合动作时间和断开动作时间。
[0049] 如图6所示,系统开始给被测元器件供电时,开始计时,然后通过A/D板卡6测试元器件的触点压降,根据触点压降、触点测试电流计算出触点电阻;并同时记录随时间变化的接触电阻,以> IOOkHz的采样速率测量触点接触电阻并记录,绘制时间-触点接触电阻曲线,该组数据按时间轴展开形即抖动波形曲线图。直到触点闭合,停止计时,此时的时间即为该元器件的触点闭合动作时间;如果触点没有闭合,则继续测试触点压降、计算触点接 触电阻,绘制抖动波形曲线图,直到触点闭合,再停止计时,此为该元器件的触点闭合动作时间。
[0050] 停止触点闭合以后,停止输出线圈电压,即断电,并开始计时;测试出电压降,计算触点接触电阻;并同时记录随时间变化的接触电阻,以> IOOkHz的采样速率测量触点接触电阻,并绘制时间-触点接触电阻曲线图,该组数据按时间轴展开形即抖动波形曲线图;直到触点断开,记录到此时的时间,即为触点断开动作时间;如果触点没有断开,则继续测试触点压降、计算触点接触电阻,绘制抖动波形曲线图,直到触点断开,再停止计时,此为该元器件的触点断开动作时间。
[0051] (4)动作电压测试:元器件,如继电器的动作电压包括吸合电压、释放电压。,所以要同时测试其开通和断开两种状态时,刚好确切动作时的电压值即为动作电压。
[0052] 系统根据被测元器件型号,通过I/O板卡4选择程控电压源10、程控多路恒流源9,通过D/A板卡5设定程控多路恒流源9的输出电流为元器件触点测试电流,通过D/A板卡5控制程控电压源10给出幅度逐步变化的电压,并施加到线圈上;并不断判被测元器件是否闭合?如果没有闭合,则一直持续的增加施加到线圈上的电压;如果该元器件的触点闭合,则记录此时施加到该元器件线圈上的电压,即为其吸合电压。
[0053] 然后,将程控电压源10的输出电压设为线圈的额定电压,如果触点没有断开,则逐渐减小施加到线圈上的电压,直到触点断开,记录此时的电压,即为该元器件断开时的电压,即,释放电压;然后停止为输出线圈供电,完成动作电压的数据采集。
[0054] 3、上述元器件的线圈电阻、触点接触电阻、触点动作时间以及抖动波形曲线、动作电压测试完成之后,与系统中存储的该元器件的试验参数进行比对;如果测试参数在试验参数的范围之内,则说明该元器件没有问题;如果测试参数不在试验参数的范围之内,则说明该元器件有问题,由此剔除掉有问题的元器件。
[0055] 所有的检测数据均存储于系统中,可通过元器件型号、编号、试验日期等条件对数据库中已有记录进行查询,根据所选查询结果,可自动生成报表通过打印机输出。
[0056] 4、系统管理:系统管理员可通过系统管理功能对系统进行维护。管理员可进行用户的添加、修改、删除、元器件试验参数的修改、系统日志的维护等操作,确保系统的稳定运行。[0057] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1. 一种轨道车辆电气元件地面测试装置,包括机架(1),其特征在于,在所述的机架(I)中安装有工控机(2 ),工控机(2 )分别与显示器(3 )、I/O板卡(4)、D/A板卡(5 )、A/D板卡(6)、打印机(7)相连,所述的I/O板卡(4)、D/A板卡(5)、A/D板卡(6)均与矩阵式单元电路(8)相连,矩阵式单元电路(8)分别与程控多路恒流源(9)、程控电压源(10)、电压表(11 )、电流表(12)和被测试实验平台(13)相连; 其中,所述的矩阵式单元电路(8)用于控制程控多路恒流源(9)的每一路的通断以及电流值;用于控制程控电压源(10)每一路的通断以及电压值,以及测量信号的同步切换;所述的被测试验平台(13)上设有安装待测电气原件的插座。
2.利用权利要求I所述的装置测试轨道车辆电气元件的方法,其特征在于包括如下步骤: (1)选择待测元器件的型号:如果系统中存在该型号的元器件,则系统自动调入其试验参数;若系统中没有相应型号的电气元器件,则打开元器件添加界面进行元器件型号、试验参数等的设置,系统自动保存新添加的电气元器件的试验参数; (2)元器件的型号确定后,分别进行线圈电阻测量、触点接触电阻测量、触点动作时间及抖动波形测试、动作电压测试; a、线圈电阻测量:被测件线圈并联,由程控电压源供电;系统根据被测元器件型号选择电压源,并设定程控电压源的输出电压为被测元器件线圈的额定电压;A/D板卡分别采集各个被测元器件的线圈电流,然后根据额定电压、线圈电流计算出线圈电阻值; b、触点接触电阻测量:系统根据被测元器件型号选择程控多路恒流源供电,将程控多路恒流源的输出电流设定成待测元器件的触点测试电流;分路同步切换恒流源及信号总线,分别测量各个被测元件触点上的电压降,再计算出接触电阻值; C、触点动作时间及抖动波形测试:系统根据被测元器件型号选择程控多路恒流源、程控电压源,通过D/A板卡设定程控电压源的输出为元器件线圈的额定电压值,设定恒程控多路恒流源输出为触点测试电流; 从检测到线圈通电或断电开始计时,到检测到触点动作执行到位结束计时,期间的计时值即为动作时间;触点动作时间包括了闭合动作时间和断开动作时间; 系统开始给被测元器件供电时,开始计时,然后测试元器件的触点压降,根据触点压降、触点测试电流计算出触点电阻;并同时记录随时间变化的接触电阻,以> IOOkHz的采样速率测量触点接触电阻并记录,绘制时间-触点接触电阻曲线,该组数据按时间轴展开形即抖动波形曲线图。直到触点闭合,停止计时,此时的时间即为该元器件的触点闭合动作时间;如果触点没有闭合,则继续测试触点压降、计算触点接触电阻,绘制抖动波形曲线图,直到触点闭合,再停止计时,此为该元器件的触点闭合动作时间; 停止触点闭合以后,停止输出线圈电压,即断电,并开始计时;测试出电压降,计算触点接触电阻;并同时记录随时间变化的接触电阻,以> IOOkHz的采样速率测量触点接触电阻,并绘制时间-触点接触电阻曲线图,该组数据按时间轴展开形即抖动波形曲线图;直到触点断开,记录到此时的时间,即为触点断开动作时间;如果触点没有断开,则继续测试触点压降、计算触点接触电阻,绘制抖动波形曲线图,直到触点 断开,再停止计时,此为该元器件的触点断开动作时间; d、动作电压测试:元器件的动作电压包括吸合电压、释放电压,系统根据被测元器件型号选择程控电压源、程控多路恒流源,设定程控多路恒流源的输出电流为元器件触点测试电流,控制程控电压源给出幅度逐步变化的电压,并施加到线圈上;并不断判被测元器件是否闭合:如果没有闭合,则一直持续的增加施加到线圈上的电压;如果该元器件的触点闭合,则记录此时施加到该元器件线圈上的电压,即为其吸合电压; 然后,将程控电压源的输出电压设为线圈的额定电压,如果触点没有断开,则逐渐减小施加到线圈上的电压,直到触点断开,记录此时的电压,即为该元器件断开时的电压,即,释放电压;然后停止为输出线圈供电,完成动作电压的数据采集; (3)上述元器件的线圈电阻、触点接触电阻、触点动作时间以及抖动波形曲线、动作电压测试完成之后,与系统中存储的该元器件的试验参数进行比对;如果测试参数在试验参数的范围之内,则说明该元器件没有问题;如果测试参数不在试验参数的范围之内,则说明该元器件有问题,由此剔除掉有问题的元器件。
3.根据权利要求2所述的检测方法,其特征在于:步骤(2)检测到的所有的检测数据均存储于系统中,可通过元器件型号、编号、试验日期等条件对数据库中已有记录进行查询,根据所选查询结果,可自动生成报表通过打印机输出。
4.根据权利要求2或3所述的检测方法,其特征在于:所述的检测方法还包括如下功倉泛: 系统管理:系统管理员可通过系统管理功能对系统进行维护。管理员可进行用户的添力口、修改、删除、元器件试验参数的修改、系统日志的维护等操作,确保系统的稳定运行。
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