CN107389363B

CN107389363B - 一种采用pwm技术的客货单车试验器

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Publication number: CN107389363B
Application number: CN201710623233.0A
Authority: CN
Inventors: 路平; 赵东; 成航航
Original assignee: Beijing Qingyun Aviation Instrument Co Ltd
Current assignee: Beijing Qingyun Aviation Instrument Co Ltd
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2037-07-27
Also published as: CN107389363A

Abstract

本发明是一种采用PWM技术的客货单车试验器，该电气工作原理为，ARM控制板部分主要包括固态继电器模块、压力采集模块等，通过各模块实现风压采集、电磁阀控制等功能。电磁阀部分包括充排风电磁阀，其为高频PWM驱动阀；ARM控制板上的固态继电器模块会输出24V高频电压信号，从而控制电磁阀高频开合动作，实现充排风。压力采集部分通过压力传感器将风压转换为4至20mA模拟信号输入到ARM控制板的压力采集模块中，从而实现充排风压力采集。工控机部分通过串口RS232与ARM控制板进行通信，下发试验指令给ARM控制板，并实时显示、记录试验过程中ARM控制板处理后回传给工控机的压力数据，从而判断各项试验是否合格。

Description

一种采用PWM技术的客货单车试验器

技术领域

本发明是一种采用PWM技术的客货单车试验器，属于铁路列车空气制动技术领域，是一种客货单车试验装置。

背景技术

车辆制动机性能是保障铁路运输质量和安全的关键，也是车辆检修的主要项目之一。目前使用的电控单车试验器，大多在电气结构设计中，采用了多个电磁阀与不同孔径的丝堵相配合进行试风作业，由于受部件磨损等因素影响，会造成试验结果出现偏差，且严重影响列检工作效率。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种采用PWM技术的客货单车试验器，其目的是它解决了现有技术中由于采用多个电磁阀与不同孔径的丝堵相配合、受其部件磨损等因素影响造成试验结果不准确且影响列检工作效率的难题，提高了列检的精度和工作效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种采用PWM技术的客货单车试验器，该试验器安装在一个活动的推车式箱体内，其特征在于：该试验器包括过滤器(1)、风源压力传感器(2)、无线通信模块(3)、ARM控制板(4)、充风电磁阀Ⅰ(5)、总风管压力传感器(6)、排风电磁阀Ⅰ(7)、排风电磁阀Ⅱ(8)、列车管压力传感器(9)、充风电磁阀Ⅱ(10)、电控阀航空插座(11)、AC/DC模块Ⅱ(12)、工控机(13)、AC/DC模块Ⅰ(14)、打印机(15)、UPS无间断电源(16)，其中：

过滤器(1)的空气输出端与风源压力传感器(2)的空气输入端连接，过滤器(1)的空气输入端与外部风源连接，风源压力传感器(2)的信号输出端与ARM控制板(4)的AD采样信号输入端(4j)连接，无线通信模块(3)的通信信号端与ARM控制板(4)的通信信号端(4k)连接，过滤器(1)的空气输出端与充风电磁阀Ⅰ(5)的空气输入端(5a)连接，ARM控制板(4)的控制信号输出端(4a)与充风电磁阀Ⅰ(5)的控制信号输入端(5c)连接，充风电磁阀Ⅰ(5)的空气输出端(5b)与总风管连接，ARM控制板(4)的AD采样信号输入端(4b)与总风管压力传感器(6)的信号输出端连接，充风电磁阀Ⅰ(5)的空气输出端(5b)与总风管压力传感器(6)的空气输入端连接，ARM控制板(4)的控制信号输出端(4c)与排风电磁阀Ⅰ(7)的控制信号输入端(7a)连接，充风电磁阀Ⅰ(5)的空气输出端(5b)与排风电磁阀Ⅰ(7)的空气输入端(7b)连接，排风电磁阀Ⅰ(7)的空气输出端(7c)与大气连接，ARM控制板(4)的控制信号输出端(4d)与排风电磁阀Ⅱ(8)的控制信号输入端(8a)连接，排风电磁阀Ⅱ(8)的空气输出端(8b)与大气连接，排风电磁阀Ⅱ(8)的空气输入端(8c)与充风电磁阀Ⅱ(10)的空气输出端(10c)连接，列车管压力传感器(9)的空气输入端与充风电磁阀Ⅱ(10)的空气输出端(10c)连接，ARM控制板(4)的AD采样信号输入端(4e)与列车管压力传感器(9)的信号输出端连接，ARM控制板(4)的控制信号输出端(4f)与充风电磁阀Ⅱ(10)的控制信号输入端(10b)连接，过滤器(1)的空气输出端与充风电磁阀Ⅱ(10)的空气输入端(10a)连接，电控阀航空插座(11)的电源信号输入端与AC/DC模块Ⅱ(12)的电源信号输出端(12b)连接，ARM控制板(4)的控制信号输出端(4g)与AC/DC模块Ⅱ(12)的控制信号输入端(12a)连接，AC/DC模块Ⅱ(12)的电源信号入端(12c)与UPS无间断电源(16)的电源信号输出端(16c)连接，ARM控制板(4)的通信信号端(4h)与工控机(13)的通信信号端(13a)连接，工控机(13)的电源信号入端(13c)与AC/DC模块Ⅰ(14)的电源信号输出端(14c)连接，ARM控制板(4)的电源信号输入端(4i)与AC/DC模块Ⅰ(14)的电源信号输出端(14b)连接，AC/DC模块Ⅰ(14)的电源信号输入端(14a)与UPS无间断电源(16)的电源信号输出端(16b)连接，工控机(13)的通信信号端(13b)与打印机(15)的通信信号端连接，打印机(15)的电源信号输入端与UPS无间断电源(16)的电源信号输出端(16d)连接，UPS无间断电源(16)的电源信号输入端(16a)与外部AC220V连接。

用于安装该试验器的箱体周围都设置有开门结构，底部由车轮组件28与万向带刹车轮38构成行走机构。

用于安装该试验器的箱体内的电控区包括电源控制器、开关组件(17)、电源转换模块、通讯控制器、主板控制器。

用于安装该试验器的箱体内的电池区包括UPS无间断电源(16)、蓄电池(35)。

用于安装该试验器的箱体内的电磁阀区包括过滤器(1)、铝阀块(23)、充风电磁阀Ⅱ(10)、排风电磁阀Ⅱ(8)、充风电磁阀Ⅰ(5)、排风电磁阀Ⅰ(7)、风源压力传感器(2)、消音器(27)，电磁阀区的组件用螺栓固定在一个L型平面托架上。

用于安装该试验器的箱体顶部安装有平面天线(24)。

所述电磁阀均采用MAC品牌的高频占空比电磁阀。

用于安装该试验器的箱体的显示区安装有有工控机(13)及上盖板(32)。

用于安装该试验器的箱体的输出打印区安装有打印机(15)及活动盖板(31)。

所述PWM技术是指脉宽调制(PWM，Pulse Width Modulation)，该技术是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现.直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用.随着电力电子技术，微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论,非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展。

本发明的优点是：与现有技术相比，采用本发明所述设计方案，可以取得如下有益效果：

1、单车试验器具有模块化设计结构，便于设备维护、维修。

2、设备采用了UPS无间断电源，可确保工作运行安全可靠。

3、该单车试验器可移动性好，操作使用方便。

4、通过高频占空比电磁阀组合，使得内部气管路连接简化，并应用PWM控制技术，可确保试验精度。

5、试验项目及结果自动显示，磁盘自动存储，且输出打印便捷。

附图说明

图1是本发明所述的试验器的电气原理框图。

图2是本发明所述的试验器安装在箱体内的结构主视图。

图3是图2的左视图。

图4是图2的俯视图。

图5是图2的右剖视图

图中：过滤器1、风源压力传感器2、无线通信模块3、ARM控制板4、充风电磁阀Ⅰ5、总风管压力传感器6、排风电磁阀Ⅰ7、排风电磁阀Ⅱ8、列车管压力传感器9、充风电磁阀Ⅱ10、电控阀航空插座11、AC/DC模块Ⅱ12、工控机13、AC/DC模块Ⅰ14、打印机15、UPS无间断电源16，开关组件17、电池区拉门18、风源连接器19、风源管20、列车管连接器21、列车管22、铝阀块23、平面天线24、220V电源25、UPS开关26、消音器27、车轮组件28、电控区左拉门29、电磁阀区左拉门30、活动盖板31、上盖板32、电磁阀区右拉门33、电控区右拉门34、蓄电池35、总风管36、总风管连接器37、万向带刹车轮38。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述:

参见附图1所示，该种采用PWM技术的客货单车试验器，该试验器包括过滤器1、风源压力传感器2、无线通信模块3、ARM控制板4、充风电磁阀Ⅰ5、总风管压力传感器6、排风电磁阀Ⅰ7、排风电磁阀Ⅱ8、列车管压力传感器9、充风电磁阀Ⅱ10、电控阀航空插座11、AC/DC模块Ⅱ12、工控机13、AC/DC模块Ⅰ14、打印机15、UPS无间断电源16，其中：

过滤器1的空气输出端与风源压力传感器2的空气输入端连接，过滤器1的空气输入端与外部风源连接，风源压力传感器2的信号输出端与ARM控制板4的AD采样信号输入端4j连接，无线通信模块3的通信信号端与ARM控制板4的通信信号端4k连接，过滤器1的空气输出端与充风电磁阀Ⅰ5的空气输入端5a连接，ARM控制板4的控制信号输出端4a与充风电磁阀Ⅰ5的控制信号输入端5c连接，充风电磁阀Ⅰ5的空气输出端5b与总风管连接，ARM控制板4的AD采样信号输入端4b与总风管压力传感器6的信号输出端连接，充风电磁阀Ⅰ5的空气输出端5b与总风管压力传感器6的空气输入端连接，ARM控制板4的控制信号输出端4c与排风电磁阀Ⅰ7的控制信号输入端7a连接，充风电磁阀Ⅰ5的空气输出端5b与排风电磁阀Ⅰ7的空气输入端7b连接，排风电磁阀Ⅰ7的空气输出端7c与大气连接，ARM控制板4的控制信号输出端4d与排风电磁阀Ⅱ8的控制信号输入端8a连接，排风电磁阀Ⅱ8的空气输出端8b与大气连接，排风电磁阀Ⅱ8的空气输入端8c与充风电磁阀Ⅱ10的空气输出端10c连接，列车管压力传感器9的空气输入端与充风电磁阀Ⅱ10的空气输出端10c连接，ARM控制板4的AD采样信号输入端4e与列车管压力传感器9的信号输出端连接，ARM控制板4的控制信号输出端4f与充风电磁阀Ⅱ10的控制信号输入端10b连接，过滤器1的空气输出端与充风电磁阀Ⅱ10的空气输入端10a连接，电控阀航空插座11的电源信号输入端与AC/DC模块Ⅱ12的电源信号输出端12b连接，ARM控制板4的控制信号输出端4g与AC/DC模块Ⅱ12的控制信号输入端12a连接，AC/DC模块Ⅱ12的电源信号入端12c与UPS无间断电源16的电源信号输出端16c连接，ARM控制板4的通信信号端4h与工控机13的通信信号端13a连接，工控机13的电源信号入端13c与AC/DC模块Ⅰ14的电源信号输出端14c连接，ARM控制板4的电源信号输入端4i与AC/DC模块Ⅰ14的电源信号输出端14b连接，AC/DC模块Ⅰ14的电源信号输入端14a与UPS无间断电源16的电源信号输出端16b连接，工控机13的通信信号端13b与打印机15的通信信号端连接，打印机15的电源信号输入端与UPS无间断电源16的电源信号输出端16d连接，UPS无间断电源16的电源信号输入端16a与外部AC220V连接。

参见附图2～5所示，该种试验器安装在一个活动的推车式箱体内，该箱体内包括机电、气管路部件，气源通过风源连接器19、风源管20、过滤器1进入铝阀块23内型腔中，且分别流经列车的充风电磁阀Ⅱ10

管充风电磁阀10或总风管充风电磁阀5后，即可将压力引入到列车管及总风管内，同时也可将气体通过列车管排风电磁阀8或总风管排风电磁阀7向外排放。ARM控制板作为试验器电气部分的核心，负责整体的电气控制。电磁阀部分负责风源管压力调节以及总风管与列车管的充排风调节，压力采集部分负责将风源管、总风管、列车管的风压力转化为4至20mA模拟信号，无线通信部分负责与无线风压监测仪通信，其中无线风压监测仪负责将列车尾部风压数据传送给无线通讯模块。工控机部分负责人机交互，进行试验操作。UPS无间断电源部分负责给系统供电，电空阀航空插座部分负责给列车电空试验提供电源。

用于安装该试验器的箱体内的电控区包括电源控制器、开关组件17、电源转换模块、通讯控制器、主板控制器。

用于安装该试验器的箱体内的电池区包括UPS无间断电源16、蓄电池35。

用于安装该试验器的箱体内的电磁阀区包括过滤器1、铝阀块23、充风电磁阀Ⅱ10、排风电磁阀Ⅱ8、充风电磁阀Ⅰ5、排风电磁阀Ⅰ7、风源压力传感器2、消音器27，电磁阀区的组件用螺栓固定在一个L型平面托架上。

用于安装该试验器的箱体顶部安装有平面天线24。

所述电磁阀均采用MAC品牌的高频占空比电磁阀。

用于安装该试验器的箱体的显示区安装有有工控机13及上盖板32。

用于安装该试验器的箱体的输出打印区安装有打印机15及活动盖板31。

该电气工作原理为，ARM控制板部分主要包括固态继电器模块、压力采集模块等，通过各模块实现风压采集、电磁阀控制等功能。电磁阀部分包括充排风电磁阀，其为高频PWM驱动阀；ARM控制板上的固态继电器模块会输出24V高频电压信号，从而控制电磁阀高频开合动作，实现充排风。压力采集部分通过压力传感器将风压转换为4至20mA模拟信号输入到ARM控制板的压力采集模块中，从而实现充排风压力采集。工控机部分通过串口RS232与ARM控制板进行通信，下发试验指令给ARM控制板，并实时显示、记录试验过程中ARM控制板处理后回传给工控机的压力数据，从而判断各项试验是否合格。UPS无间断电源外部有AC220V输入时，会直接给系统供电并同时给无间断电源内部的蓄电池充电，保证当外部AC220V输入消失时，继续给系统供电。电空阀航空插座可提供4路DC110V电源，ARM控制板上的固态继电器可控制4路DC110V电源的通断，从而实现给列车电空试验提供电源。

Claims

1.一种采用PWM技术的客货单车试验器，该试验器安装在一个活动的推车式箱体内，其特征在于：该试验器包括过滤器(1)、风源压力传感器(2)、无线通信模块(3)、ARM控制板(4)、充风电磁阀Ⅰ(5)、总风管压力传感器(6)、排风电磁阀Ⅰ(7)、排风电磁阀Ⅱ(8)、列车管压力传感器(9)、充风电磁阀Ⅱ(10)、电控阀航空插座(11)、AC/DC模块Ⅱ(12)、工控机(13)、AC/DC模块Ⅰ(14)、打印机(15)、UPS无间断电源(16)，其中：

2.根据权利要求1所述的一种采用PWM技术的客货单车试验器，其特征在于：用于安装该试验器的箱体周围都设置有开门结构，底部由车轮组件(28)与万向带刹车轮(38)构成行走机构。

3.根据权利要求1所述的一种采用PWM技术的客货单车试验器，其特征在于：用于安装该试验器的箱体内的电控区包括电源控制器、开关组件(17)、电源转换模块、通讯控制器、主板控制器。

4.根据权利要求1所述的一种采用PWM技术的客货单车试验器，其特征在于：用于安装该试验器的箱体内的电池区包括UPS无间断电源(16)、蓄电池(35)。

5.根据权利要求1所述的一种采用PWM技术的客货单车试验器，其特征在于：用于安装该试验器的箱体内的电磁阀区包括过滤器(1)、铝阀块(23)、充风电磁阀Ⅱ(10)、排风电磁阀Ⅱ(8)、充风电磁阀Ⅰ(5)、排风电磁阀Ⅰ(7)、风源压力传感器(2)、消音器(27)，电磁阀区的组件用螺栓固定在一个L型平面托架上。

6.根据权利要求1所述的一种采用PWM技术的客货单车试验器，其特征在于：用于安装该试验器的箱体顶部安装有平面天线(24)。

7.根据权利要求1所述的一种采用PWM技术的客货单车试验器，其特征在于：所述电磁阀均采用MAC品牌的高频占空比电磁阀。

8.根据权利要求1所述的一种采用PWM技术的客货单车试验器，其特征在于：用于安装该试验器的箱体的显示区安装有有工控机(13)及上盖板(32)。

9.根据权利要求1所述的一种采用PWM技术的客货单车试验器，其特征在于：用于安装该试验器的箱体的输出打印区安装有打印机(15)及活动盖板(31)。