CN105739479B - 城轨电传动控制系统的测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种城轨电传动控制系统的测试系统，包括：相互连接的控制装置、牵引、制动及辅助系统器件、车辆模拟器；控制装置产生控制信号并发给牵引、制动及辅助系统器件；牵引、制动及辅助系统器件根据控制信号产生车辆运行参数并传输至车辆模拟器；车辆模拟器根据车辆运行参数及轨道参数生成第一反馈信号，并发给控制装置；根据车辆运行参数生成受流信号，并发给牵引、制动及辅助系统器件；牵引、制动及辅助系统器件根据受流信号和电网电压输入参数生成第二反馈信号，并发给控制装置；控制装置根据第一车辆运行反馈信号和第二反馈信号对控制信号进行调整。解决了现有的对电传动控制系统半实物仿真测试结果的精确度不高的技术问题。

Description

城轨电传动控制系统的测试系统

技术领域

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种城轨电传动控制系统的测试系统。

背景技术

随着社会需求和技术水平不断提升，对城轨列车运行的稳定性、安全性和可靠性的要求也不断提高。电传动控制系统是城轨列车整车上最关键的子系统，因此，针对电传动控制系统的测试是否精确直接关系到城轨列车的性能。

半实物仿真为将实物控制器与在计算机上实现的控制对象的仿真模型联接在一起进行试验的技术。在控制器尚未安装到真实系统中之前，可以通过半实物仿真来测试控制器的设计性能。

现有技术中的半实物测试系统中，通常仅仅包括建立电力驱动系统、电机等的数据模型将电传动控制系统发出的控制信号进行反馈，来实现电传动控制系统测试。然而，现有的半实物测试系统无法对城轨列车整体的行驶环境进行模拟，因此测试结果的精确度不高。

发明内容

本发明提供一种城轨电传动控制系统的测试系统，以克服现有的半实物测试系统对电传动控制系统半实物仿真的测试精确度不高的技术问题。

本发明提供一种城轨电传动控制系统的测试系统，包括：

控制装置、牵引、制动及辅助系统器件、车辆模拟器；

所述控制装置与所述牵引、制动及辅助系统器件电连接；所述控制装置与所述车辆模拟器电连接；所述牵引、制动及辅助系统器件与所述车辆模拟器电连接；

所述控制装置，用于产生控制信号，并且将所述控制信号传输至所述牵引、制动及辅助系统器件；

所述牵引、制动及辅助系统器件，用于根据所述控制信号产生车辆牵引和制动运行参数，并且将所述车辆牵引和制动运行参数传输至所述车辆模拟器；

所述车辆模拟器，用于根据所述车辆牵引和制动运行参数，以及轨道环境参数生成第一车辆运行反馈信号，并将所述第一车辆运行反馈信号发送给所述控制装置；还用于根据所述车辆牵引和制动运行参数生成受流信号，并将所述受流信号发送至所述牵引、制动及辅助系统器件；

所述牵引、制动及辅助系统器件，还用于根据所述受流信号和电网电压输入参数生成第二车辆运行反馈信号，并将所述第二车辆运行反馈信号发送给所述控制装置；

所述控制装置，还用于根据所述第一车辆运行反馈信号和所述第二车辆运行反馈信号对输出给所述牵引、制动及辅助系统器件的控制信号进行调整。

本发明提供的城轨电传动控制系统的测试系统，牵引、制动及辅助系统器件根据控制装置发出的控制信号产生车辆牵引和制动运行参数，车辆模拟器根据车辆牵引和制动运行参数以及轨道环境参数生成第一车辆运行反馈信号，牵引、制动及辅助系统器件根据受流信号和电网电压输入参数生成第二车辆运行反馈信号；控制装置根据第一车辆运行反馈信号和第二车辆运行反馈信号对输出给牵引、制动及辅助系统器件的控制信号进行调整；从而提高整个测试系统得到的测试结果的精确度。

附图说明

图1为本发明城轨电传动控制系统的测试系统实施例一的结构示意图；

图2为本发明城轨电传动控制系统的测试系统实施例二的结构示意图；

图3为本发明城轨电传动控制系统的测试系统实施例三的结构示意图；

图4为本发明城轨电传动控制系统的测试系统实施例四的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明城轨电传动控制系统的测试系统实施例一的结构示意图。如图1所示，本实施例的测试系统可以包括：

控制装置1、牵引、制动及辅助系统器件2、车辆模拟器3，所述控制装置1与所述牵引、制动及辅助系统器件2电连接；控制装置1与车辆模拟器3电连接；牵引、制动及辅助系统器件2与所述车辆模拟器3电连接。

控制装置1，用于产生控制信号，并且将所述控制信号传输至所述牵引、制动及辅助系统器件2；牵引、制动及辅助系统器件2，用于根据所述控制信号产生车辆牵引和制动运行参数，并且将所述车辆牵引和制动运行参数传输至所述车辆模拟器3；车辆模拟器3，用于根据所述车辆牵引和制动运行参数，以及轨道环境参数生成第一车辆运行反馈信号，并将所述第一车辆运行反馈信号发送给所述控制装置；还用于根据所述车辆牵引和制动运行参数生成受流信号，并将所述受流信号发送至所述牵引、制动及辅助系统器件2；所述牵引、制动及辅助系统器件2，还用于根据所述受流信号和电网电压输入参数生成第二车辆运行反馈信号，并将所述第二车辆运行反馈信号发送给所述控制装置1；所述控制装置1，还用于根据所述第一车辆运行反馈信号和所述第二车辆运行反馈信号对输出给所述牵引、制动及辅助系统器件2的控制信号进行调整。

具体地，控制装置1产生的控制信号，通过该控制信号来控制牵引、制动及辅助系统器件2产生的车辆牵引和制动运行参数，车辆牵引和制动运行参数具体可以包括轮对转速、牵引力矩以及制动压力等。所述车辆模拟器3，根据所述车辆牵引和制动运行参数，以及轨道环境参数共同产生第一车辆运行反馈信号。其中，轨道环境参数可以为轮轨直接的摩擦系数、环境参数或轨道参数等。上述轨道环境参数可以预先设置在车辆模拟器3中，或者，还可以由车辆模拟器3从其他外接设备中获取。需要说明的是，上述轨道环境参数可以是根据实际列车运行环境而得出的经验值，也可以根据列车运行的里程数而动态改变。受流信号根据车辆牵引和制动运行参数生成，通过接收到不同的车辆牵引和制动运行参数，实现对列车不同状态下获取的电流信号进行模拟，直接反应列车从供电电网上获取的电流信号的强度。

电网电压输入参数可以为电网电压以及环境参数，例如：环境参数可以是列车运行的高度等。所述牵引、制动及辅助系统器件2，根据所述受流信号和电网电压输入参数生成第二车辆运行反馈信号，并将所述第二车辆运行反馈信号发送给所述控制装置1。

可以看出，第一车辆运行反馈信号和第二车辆运行反馈信号均为控制装置的输入反馈信号，从而实现控制装置1根据上述反馈信号来调整输出的控制信号。本实施例中的测试过程为，首先控制装置发出控制信号，牵引、制动及辅助系统器件根据控制信号产生车辆牵引和制动运行参数并且将所述车辆牵引和制动运行参数传输至所述车辆模拟器；车辆模拟器根据车辆牵引和制动运行参数生成受流信号，并将受流信号发送至牵引、制动及辅助系统器件；牵引、制动及辅助系统器件根据车辆模拟器产生的受流信号和电网电压输入参数生成第二车辆运行反馈信号，并将所述第二车辆运行反馈信号发送给所述控制装置；车辆模拟器根据车辆牵引和制动运行参数，以及轨道环境参数生成第一车辆运行反馈信号，并将所述第一车辆运行反馈信号发送给控制装置；控制装置根据所述第一车辆运行反馈信号和所述第二车辆运行反馈信号对输出给所述牵引、制动及辅助系统器件的控制信号进行调整。

实施例中，牵引、制动及辅助系统器件根据控制装置发出的控制信号产生车辆牵引和制动运行参数，车辆模拟器根据车辆牵引和制动运行参数以及轨道环境参数生成第一车辆运行反馈信号，牵引、制动及辅助系统器件根据受流信号和电网电压输入参数生成第二车辆运行反馈信号；控制装置根据第一车辆运行反馈信号和第二车辆运行反馈信号对输出给牵引、制动及辅助系统器件的控制信号进行调整；通过设置牵引、制动及辅助系统器件和车辆模拟器，在现有的仅仅具备电力驱动系统模型的测试系统中，增加了对受流信号的模拟过程，使得第二车辆运行反馈信号中有体现列车从供电电网上获取的电流信号，并且增加了根据所述车辆牵引和制动运行参数，以及轨道环境参数生成第一车辆运行反馈信号。由于反馈信号中包括了对列车牵引、制动、辅助、受流以及轨道环境的模拟过程，使得测试系统可以更完整的模拟列车的行驶环境，精确对电传动控制系统进行测试，进而提高整个测试系统得到的测试结果的精确度。

图2为本发明城轨电传动控制系统的测试系统实施例二的结构示意图，请参阅图2，本实施例为在上述实施例的基础上，本实施例进一步提供了根据车辆运行里程信息动态生成轨道环境参数和电网电压输入参数的线路环境模拟器。线路环境模拟器4分别与所述控制装置、所述牵引、制动及辅助系统器件2和所述车辆模拟器3电连接；所述车辆模拟器3，还用于产生车辆运行里程信息，并将所述车辆运行里程信息发送至所述线路环境模拟器4；所述线路环境模拟器4，用于根据所述车辆运行里程信息产生轨道环境参数和电网电压输入参数，并将所述轨道环境参数发送至所述车辆模拟器3，将所述电网电压输入参数发送至所述牵引、制动及辅助系统器件2。

具体地，线路环境模拟器4可以对多种车辆的轨道以及环境参数进行模拟。车辆模拟器中还可以包括对里程信息存储并记录的存储器，将列车运行的里程数目进行记录，并反馈给线路环境模拟器4，使线路环境模拟器4产生轨道环境参数和电网电压输入参数根据已行驶的里程数目，实时的变化，使产生的轨道环境参数和电网电压输入参数更精确。

本实施例通过设置线路环境模拟器，根据车辆运行里程信息动态的产生轨道环境参数和电网电压输入参数，并将轨道环境参数发送至所述车辆模拟器，将电网电压输入参数发送至所述牵引、制动及辅助系统器件，使得第一车辆运行反馈信号和第二车辆运行反馈信号根据动态的产生轨道环境参数和电网电压输入参数进行适时调整，可以实时的对城轨列车整体的行驶环境进行模拟。由于线路环境模拟器中还包含轨道信息、电网信息以及环境信息，并且不同的轨道模型，轨道线路、环境、摩擦系数都不相同，因此，增加线路环境模拟器可以进一步地完善对城轨列车整体的行驶环境的模拟，进而增加测试结果的精确性。

图3为本发明城轨电传动控制系统的测试系统实施例三的结构示意图，请参阅图3，本实施例为在上述实施例的基础上，本实施例进一步提供了根据可以将控制信号以及反馈信号转换的信号转换器5。

信号转换器5分别和控制装置1、牵引、制动及辅助系统器件2和车辆模拟器3电连接；信号转换器5用于将控制装置1发送的控制信号进行转换后传输至所述牵引、制动及辅助系统器件；

信号转换器5还用于接收牵引、制动及辅助系统器件产生的所述第二车辆运行反馈信号以及车辆模拟器产生的所述第一车辆运行反馈信号，并对第二车辆运行反馈信号与第一车辆运行反馈信号进行信号转换后传输至控制装置1。

具体地，控制装置1发出的控制信号，通过信号转换器5转化为牵引、制动及辅助系统器件2可以接收的电信号，并且发送给牵引、制动及辅助系统器件2；信号转换器5将接收的所述牵引、制动及辅助系统器件2产生的所述第二车辆运行反馈信号和接收所述车辆模拟器3产生的所述第一车辆运行反馈信号转化为控制装置1可以接收的电信号，并且发送给所述控制装置。本实施例，通过设置信号转换器，可以对控制装置和牵引、制动及辅助系统器件之间的信号进行转化，使不直接与测试系统中各器件信号匹配的电传动控制系统也可以发出控制信号进行测试，从而增大了本实施例提供的电传动控制系统的测试系统的兼容性。

更进一步地，所述车辆模拟器3可以具体包括：车辆动力学模拟器件31、弓网电气及动力学模拟器件32、和轮轨模拟器件33；弓网电气及动力学模拟器件32分别与车辆动力学模拟器件31、线路环境模拟器4和牵引、制动及辅助系统器件2电连接；轮轨模拟器件33与车辆动力学模拟器件31电连接；

车辆动力学模拟器件31，用于根据所述车辆牵引和制动运行参数生成车身运行信号和轮对运行信号，并将所述车身运行信号发送至所述弓网电气及动力学模拟器件32，将所述轮对运行信号发送至所述轮轨模拟器件33；

线路环境模拟器4，还用于将所述电网电压输入参数发送至所述弓网电气及动力学模拟器件32。

所述弓网电气及动力学模拟器件32，用于根据所述线路环境模拟器4发送的所述电网电压输入参数和所述车辆动力学模拟器件31发送的所述车身运行信号产生所述受流信号，并将所述受流信号发送至所述牵引、制动及辅助系统器件2；所述轮轨模拟器件33，用于根据所述车辆动力学模拟器件31发送的所述轮对运行信号产生蠕滑力信号，并将所述蠕滑力信号发送至车辆动力学模拟器件31。

所述车辆动力学模拟器件31还用于根据所述轨道环境参数和所述蠕滑力信号生成第一车辆运行反馈信号，并将所述第一车辆运行反馈信号发送给所述控制装置。

其中，蠕滑力信号反映的是，当轮对沿钢轨滚动并自正中位置横移或偏转时，轮轨间在纵向、横向和垂直于接触平面的回转方向产生相对位移，可以体现轮轨间的作用力。通过轮轨模型33对蠕滑力信号的模拟，可以更好的改善整车的牵引和制动性能。

具体地，所述线路环境模拟器4发送的所述电网电压输入参数，可以包括电网电压参数，还可以包括轨道的高度参数。弓网电气及动力学模拟器件32根据电网电压参数和车身运行信号，产生受电弓和电网间的相对作用力，进而产生受流信号。所述车辆动力学模拟器件31具体根据轮对转速、牵引力矩以及制动压力等信号生成车身运行信号和轮对运行信号，并将车身运行信号发送至所述弓网电气及动力学模拟器件32，将所述轮对运行信号发送至所述轮轨模拟器件33。所述车辆动力学模拟器件31还可以根据线路环境模拟器4发送的轨道环境参数和车身运行信号和轮对运行信号，对行驶里程进行记录形成里程更新信息，并将里程更新信息传递至线路环境模拟器4。

通过车辆动力学模拟器件31来模拟车体车轴、转向架及车辆整车车体的状态；弓网电气及动力学模拟器件32体现电网与受电弓的电气接触状态和动力学状态；轮轨模拟器件33体现车轮与轨道间的粘着情况以及蠕滑特性；车辆动力学模拟器件31根据轨道环境参数和轮轨模拟器件33发送的所述蠕滑力信号生成第一车辆运行反馈信号；使得第一车辆运行反馈信号中有体现列车轮轨间作用力的轮轨模拟器件产生的蠕滑力信号；通过模拟蠕滑力信号可以更好的改善整车牵引和制动性能，进一步地完整模拟列车的行驶环境，精确对电传动控制系统进行测试。

优选的，所述车辆模拟器3还可以包括：视景显示器件34，所述视景显示器件34和所述车辆动力学模拟器件31电连接；车辆动力学模拟器件31，还用于根据所述车辆牵引和制动运行参数生成列车运行信息，并将所述列车运行信息发送给所述视景显示器件；所述视景显示器件，用于接收并显示所述列车运行信息。

其中，所述列车运行信息可以包括列车运行速度，运行环境等信息，也可以包括列车车体形态、天气、周边人物等信息。视景显示器件用于将列车运行的形态，包括弓网形态、轮轨形态、列车车体形态，以及道路或天气等环境信息进行显示。所述视景显示器件4，接收列车运行信息，通过视景模型体现城轨列车、轨道及轨道周边视景、人物、天气和灯光特效，并且在视景显示器件上显示列车车体形态以及周围环境，以便更直观的观察列车的运行状态。

图4为本发明城轨电传动控制系统的测试系统实施例四的结构示意图，请参阅图4，在上述实施例的基础上，本实施例进一步地细化了控制装置1，控制装置1可以包括：

牵引控制器11、辅助控制器12和制动控制器13；所述牵引控制器11、所述辅助控制器12和所述制动控制器13分别与所述牵引、制动及辅助系统器件2电连接；所述牵引控制器11、所述制动控制器13分别与车辆动力学模拟器件31电连接。

其中，牵引控制器11用于控制电力驱动设备，实现牵引和电制动；控制所述牵引、制动及辅助系统器件2中牵引器件的运行。辅助控制器12用于控制辅助负载的电力驱动设备，实现列车辅助负载的运行，辅助负载可以包括空调、灯等设备，控制所述牵引、制动及辅助系统器件2中辅助器件的运行。制动控制器13，用于控制所述牵引、制动及辅助系统器件2中制动器件的运行。

在对电传动控制系统测试时，将电传动控制系统中的牵引控制器、辅助控制器，连接至控制装置中对牵引、制动及辅助系统器件发送实现牵引和辅助功能的控制信号，制动控制器可以使用测试系统中的制动控制器13，对制动器件进行控制。

本实施例中，可选的，所述测试系统还可以包括司控台6；所述司控台6与所述控制装置1电连接；所述司控台6具有输入单元、处理器和显示屏，输入单元和处理器电连接，处理器和显示屏电连接；输入单元，用于接收用户的输入指令，并将输入指令传递至所述处理器；处理器，用于根据所述输入指令对所述控制装置进行控制，还用于接收所述控制装置1发送的状态反馈信号，并控制所述显示屏对所述状态反馈信号进行显示。其中，输入单元用于输入指令，输入单元将输入指令传递至所述处理器，处理器根据所述输入指令对所述控制装置进行控制。输入指令传递至控制装置，控制装置根据输入指令对牵引、制动及辅助系统器件发送控制信号，使牵引、制动及辅助系统器件和车辆模拟器，根据控制信号生成第一车辆运行反馈信号、第二车辆运行反馈信号，并且将反馈结果在显示屏显示。

或者，处理器也可以不集成在司控台中单独设置，司控台的输入单元将输入指令传递至所述处理器，处理器根据所述输入指令对所述控制装置进行控制。其中，所述处理器可以为计算机，但在此不做限定。

本实施例中，通过设置司控台对控制装置进行控制，并且对控制装置发送的状态反馈信号进行显示，可以更直观的使操作者观察城轨电传动控制系统测试系统的状态反馈结果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种城轨电传动控制系统的测试系统，其特征在于，包括：

控制装置、牵引、制动及辅助系统器件、车辆模拟器；

所述控制装置与所述牵引、制动及辅助系统器件电连接；所述控制装置与所述车辆模拟器电连接；所述牵引、制动及辅助系统器件与所述车辆模拟器电连接；

所述控制装置，用于产生控制信号，并且将所述控制信号传输至所述牵引、制动及辅助系统器件；

所述牵引、制动及辅助系统器件，用于根据所述控制信号产生车辆牵引和制动运行参数，并且将所述车辆牵引和制动运行参数传输至所述车辆模拟器；

所述车辆模拟器，用于根据所述车辆牵引和制动运行参数，以及轨道环境参数生成第一车辆运行反馈信号，并将所述第一车辆运行反馈信号发送给所述控制装置；还用于根据所述车辆牵引和制动运行参数生成受流信号，并将所述受流信号发送至所述牵引、制动及辅助系统器件；

所述牵引、制动及辅助系统器件，还用于根据所述受流信号和电网电压输入参数生成第二车辆运行反馈信号，并将所述第二车辆运行反馈信号发送给所述控制装置；

所述控制装置，还用于根据所述第一车辆运行反馈信号和所述第二车辆运行反馈信号对输出给所述牵引、制动及辅助系统器件的控制信号进行调整。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：线路环境模拟器；所述线路环境模拟器分别与所述牵引、制动及辅助系统器件和所述车辆模拟器电连接；

所述车辆模拟器，还用于产生车辆运行里程信息，并将所述车辆运行里程信息发送至所述线路环境模拟器；

所述线路环境模拟器，用于根据所述车辆运行里程信息产生轨道环境参数和电网电压输入参数，并将所述轨道环境参数发送至所述车辆模拟器，将所述电网电压输入参数发送至所述牵引、制动及辅助系统器件。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括信号转换器，所述信号转换器分别和所述控制装置、所述牵引、制动及辅助系统器件和所述车辆模拟器电连接；

所述信号转换器用于将所述控制装置发送的所述控制信号进行转换后传输至所述牵引、制动及辅助系统器件；

所述信号转换器还用于接收所述牵引、制动及辅助系统器件产生的所述第二车辆运行反馈信号以及所述车辆模拟器产生的所述第一车辆运行反馈信号，并对所述第二车辆运行反馈信号与所述第一车辆运行反馈信号进行信号转换后传输至所述控制装置。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述车辆模拟器包括：车辆动力学模拟器件、弓网电气及动力学模拟器件、和轮轨模拟器件；

所述弓网电气及动力学模拟器件分别与所述车辆动力学模拟器件、线路环境模拟器和牵引、制动及辅助系统器件电连接；

所述轮轨模拟器件与所述车辆动力学模拟器件电连接；

所述车辆动力学模拟器件，用于根据所述车辆牵引和制动运行参数生成车身运行信号和轮对运行信号，并将所述车身运行信号发送至所述弓网电气及动力学模拟器件，将所述轮对运行信号发送至所述轮轨模拟器件；

所述线路环境模拟器，还用于将所述电网电压输入参数发送至所述弓网电气及动力学模拟器件；

所述弓网电气及动力学模拟器件，用于根据所述线路环境模拟器发送的所述电网电压输入参数和所述车辆动力学模拟器件发送的所述车身运行信号产生所述受流信号，并将所述受流信号发送至所述牵引、制动及辅助系统器件；所述轮轨模拟器件，用于根据所述车辆动力学模拟器件发送的所述轮对运行信号产生蠕滑力信号，并将所述蠕滑力信号发送至车辆动力学模拟器件；所述车辆动力学模拟器件还用于根据所述轨道环境参数和所述蠕滑力信号生成第一车辆运行反馈信号，并将所述第一车辆运行反馈信号发送给所述控制装置。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述车辆模拟器还包括：视景显示器件，

所述视景显示器件和所述车辆动力学模拟器件电连接；

所述车辆动力学模拟器件，还用于根据所述车辆牵引和制动运行参数生成列车运行信息，并将所述列车运行信息发送给所述视景显示器件；

所述视景显示器件，用于接收并显示所述列车运行信息。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制装置包括：牵引控制器、辅助控制器和制动控制器；

所述牵引控制器、所述辅助控制器和所述制动控制器分别与所述牵引、制动及辅助系统器件电连接；所述牵引控制器、制动控制器分别与所述车辆动力学模拟器件电连接。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括司控台；

所述司控台与所述控制装置电连接；

所述司控台具有输入单元、处理器和显示屏，所述输入单元和所述处理器电连接，所述处理器和所述显示屏电连接；

所述输入单元，用于接收用户的输入指令，并将输入指令传递至所述处理器；

所述处理器，用于根据所述输入指令对所述控制装置进行控制，还用于接收所述控制装置发送的状态反馈信号，并控制所述显示屏对所述状态反馈信号进行显示。