CN109147456B - 一种车载电务系统仿真实训系统装置 - Google Patents

Abstract

一种车载电务系统故障仿真实训装置，包括仿真车、车载电务系统和故障仿真系统，车载电务系统安装在仿真车内，且车载电务设备采用真实的设备，按照真实车内的车载电务系统内容和位置安装在仿真车内的底板上，并通过故障仿真系统给仿真车内的车载电务设备提供仿真的故障信号，使得车载电务设备反映出故障状态，并通过显示装置予以显示，进行车载电务故障仿真实训教学。本实训系统装置通过真实与仿真的结合，便于教员对车载电务系统的故障设置，并通过监控界面显示出来，进行实训教学，且可以实现故障设置组合灵活多变。

Description

一种车载电务系统仿真实训系统装置

技术领域

本发明涉及到一种电力机车教学实训的系统装置，尤其是指一种车载电务系统仿真实训教学系统装置，该种仿真实训教学系统装置可以接近真实地进行车载电务系统故障产生及处理方式的教学；属于仿真实训教学技术领域。

背景技术：

随着城市和高速轨道交通技术的日益完善与发展，使得城市和高速轨道交通作为当今最为快捷、准时和舒适的交通工具，已经在全球得到了公认；越来越多的城市和国家都纷纷在发展城市和高速轨道交通。这样需要予以大批的专业人才来做支撑，人才的培养成为当今及需要解决的一个难题，许多类似的轨道交通车辆电气仿真教学系统也就应运而生，仿真教学系统可以在离开实际的现场帮助学员了解相关的知识，电务教学仿真实训系统就是使学生熟悉掌握城轨车辆电气装置的结构特点、维修保养，正确认识列车部件的劣化、故障状态、故障部位，理解列车故障的含义、性质、诊断系统装置和原理，并加以灵活运用等。但是现有的电务教学仿真实训系统还只是改变了以往的教学方式只能按书本中的文字以及图片装置的讲解，无法让学生实际演练操作的局面，提出了一些原理性的仿真系统或方法，并不能完全接近真实地在现现场的真实情景，因此对于初次接触本领域的学员仍感觉难以理解。而且现有列车仿真平台多以模拟仿真列车正常运行行为为主，缺少故障检测功能，或者仅含部分故障模拟功能，且为静态单点测试，不能对列车系统运行态的功能验证及故障模拟测试，不能真实全面模拟列车可能出现的运行故障，即不能满足全面检测车载列车自动防护系统对安全防护功能的要求。

因此，建立可对列车系统运行态功能验证及故障模拟系统，在实现列车运行基本通讯条件基础上，仿真模拟列车实际运行过程中常见故障，验证防护功能是否完备，为列车调试开发及产品安全性验证提供可能很有必要。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201810436839.8，名称为“列车故障仿真系统及测试方法”，申请人为：南京恩瑞特实业有限公司的发明专利，该专利公开了一种列车故障仿真系统及方法，包括上位机列车运行及故障设置单元、列车仿真实物平台、驾驶台、列车自动运行系统ATO、列车自动防护系统ATP，所述列车仿真实物平台分别与上位机列车运行及故障设置单元、驾驶台与列车仿真实物平台、列车自动运行系统ATO、列车自动防护系统ATP相连接。本发明通过模拟列车故障，以检测列车自动防护系统根据相关故障类型做出防护提示或动作。

2、专利号为CN201420200220.4，名称为“一种轨道交通车辆电气仿真实训设备”，申请人为：湖南八方轨道交通仿真设备有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种轨道交通车辆电气仿真实训设备，包括由检修平台、轨道交通车辆、控制台和牵引传动部分组成的实训室，实训室内部安装有检修平台、轨道交通车辆、控制台和牵引传动部分，所述轨道交通车辆一侧安装有检修平台，所述轨道交通车辆另一侧安装有屏蔽门，所述控制台和牵引传动部分位于实训室右侧，所述控制台和牵引传动部分连接在一起。能很好的帮助学生直观的学习轨道交通车辆的电气装置，帮助学生以后更好的操作实践。

3、专利号为CN201720264147.0， 名称为“一种应急演练培训用仿真车”，申请人为：中国铁建高新装备股份有限公司;昆明奥通达铁路机械有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种应急演练培训用仿真车，其包括车架(7)，车架(7)设有正线捣固装置、道岔捣固装置、稳定装置、脱复轨装置、测量小车，车架(7)上还设置动力系统、电气系统、液压系统(19)、制动系统、气动系统和司机室，车架(7)前端和后端分别设置两种车钩，车架(7)下方设置两种转向架，车架(7)位于前端和后端司机室之间的部分为桥状箱型梁，该桥状箱型梁连接捣固框架，框架两侧各安装有正线捣固装置(17)以及道岔捣固装置(18)。本实用新型提供一种通过模拟演练达到教学目的，能模拟多种车型多个故障工况的仿真车辆教具。

通过对上述这些专利的仔细分析，这些专利虽然都涉及一些仿真教学，有的还涉及到了车辆电气仿真实训，也提出了一些具体的改进技术方案，其中专利申请号为CN201810436839.8，名称为“列车故障仿真系统及测试方法”，还公开了一种列车故障仿真系统及测试方法，但通过仔细分析，所提出的这些仿真教学系统都不具备真实的直观性，都全部知识一种完全的原理仿真，而不具备实际真实再现的概念，所以这些仿真系统或系统装置都还只是提出一些概念上的仿真，不能让学员直接感受到实际发生的真实场景情况，因此还是难以让学员很快理解，仍有待进一步加以研究改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有仿真教学系统装置存在不能真实再现实际运行工况，教学直观性差的不足，提出一种新的车载电务系统故障仿真实训系统装置，该种车载电务系统故障仿真实训系统装置可以完全接近真实的再现实际车载电务系统故障的情况，并进行实时的教学。

为了达到这一目的，本发明提供了一种车载电务系统故障仿真实训系统装置，包括仿真车、车载电务系统和故障仿真系统，车载电务系统安装在仿真车内，且车载电务设备采用真实的设备，按照真实车内的车载电务系统内容和位置安装在仿真车内的底板上；故障仿真系统与车载电务系统电连接，并通过故障仿真系统给仿真车内的车载电务设备提供仿真的故障信号，使得车载电务系统反映出故障状态，并通过显示装置予以显示，进行车载电务故障仿真实训教学。

进一步地，所述的仿真车为简化机车模型，包括一个外形如同真实机车形状的外壳，在仿真车的外壳罩在仿真车内的底板上。

进一步地，所述的仿真车的外壳内面两端分别设置有仿真司机操作台，仿真司机操作台上设置有模拟司机控制器手臂及模拟电子制动阀手柄，通过模拟司机控制器手臂及模拟电子制动阀手柄模拟机车迁移制动工况，并将模拟机车迁移制动工况信号传送给车载电务设备。

进一步地，所述的仿真车下面设有有车下设备；由车下设备模拟出机车行车情况，并发出运行信号，供车载电务系统的车载信号采集设备采集信号，并将采集的信号发送给车载电务系统，模仿真实再现行车情景。

进一步地，所述的车下设备包括发码箱，发码箱连接发码环线，发码环线不知在仿真车下的钢轨上，按照环线布置，并通过轨旁接线盒连接发码箱，由发码箱按照设置的模拟运行情况发出运行模拟信号，供车载电务设备采集信号。

进一步地，所述的故障仿真系统包括仿真故障装置和仿真故障控制装置；仿真故障装置包括控制主机、故障设置系统、信号采集系统、模拟仿真系统和电源系统，仿真故障装置安装在仿真车内，所述的仿真故障装置由仿真故障控制装置所控制。

进一步地，所述的仿真故障控制装置内安装有仿真故障软件，由操作人员通过仿真故障软件向仿真故障装置发出故障模拟信号指令，仿真故障装置将生成故障模拟信号，并将故障模拟信号传送给车载电务设备的监控装置，由车载电务设备按照故障信号执行故障操作，并通过显示系统显示故障，供学员们观看，接近真实了解车载电务故障的反映及其处理方式。

进一步地，所述的故障模拟信号包括速度模拟信号和压力模拟信号；由仿真故障装置根据仿真故障控制装置发出的故障模拟信号指令，经过仿真故障装置控制主机向故障设置系统的速度发生装置或压力产生装置发出相应的指令；速度发生装置接收到仿真故障装置发来的相应指令后，会根据指令驱动步进电机带动速度传感器产生速度信号，速度信号会再传送给车载电务设备的监控装置，同时压力产生装置收到故障设置系统发来的相应指令后，会根据指令将模拟信号通过压力传感器进入监控装置，形成模拟的故障信号。

进一步地，所述的仿真故障软件向仿真故障装置发出故障模拟信号指令是通过故障仿真软件模拟将车载电务设备的监控设备信号线剪断，引至仿真故障装置中的中间继电器常开常闭触点，通过上位机软件远程控制触点闭合，以达到自动设置通讯线缆的断线及短路故障，形成仿真车载电务系统故障模拟信号，并通过显示系统显示故障。

进一步地，仿真车体外形为剖切式车体结构，两端为两侧司机室，中间为单面敞开式车体，使得从外面能直接观察到车体内的车内设备；仿真车底板直接安装在支撑架上，并通过支撑架安装在地面平台上，在底板下还直接吊挂有机车的轮对，以保证轮对悬在实训平台的钢轨上；仿真车车体下设有轮对，轮对悬挂在车体下，在轮对上安装有由LED跑马灯构成的速度演示装置；速度演示装置是将轮对旋转演示LED跑马灯均匀的分布在轮对边缘，采用专用的控制器来控制转速，转速与仿真司机操作台的操作而产生的速度一一对应。

进一步地，所述的故障仿真软件安装在车下监控设备内，通过有线或无线与仿真车内的各个车载电务设备的模拟信号传感器电连接，并实时控制。

本发明的优点在于：

本发明将实物与仿真相结合，通过故障仿真，实物演示相结合，完全接近真实地反映出机车车载电务系统内故障的运行情况，具有以下一些优点：

1、采用真实的车载电务系统，及全套传感器设备，在教学现场可以较为真实地反映出实际运行的故障情况；

2、车载电务系统实训装置将模拟压力信号经过实物部件产生传送至监控设备。通过司机操作平台模拟机车牵引、制动工况，并完整体现于LKJ监控显示屏上，模拟行车与信号情况，真实性强；

3、通过故障仿真软件的调整，故障设置组合可以灵活多变。

附图说明

图1是本发明的原理示意图；

图2是本发明的结构示意框图；

图3是本发明仿真车结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

通过附图可以看出，本实用新型涉及一种车载电务系统故障仿真实训系统装置，包括仿真车1、车载电务系统2和故障仿真系统3，车载电务系统2安装在仿真车1内，且车载电务设备2采用真实的设备，按照真实车内的车载电务系统内容和位置安装在仿真车1内的底板4上；故障仿真系统3与车载电务系统2电连接，并通过故障仿真系统3给仿真车1内的车载电务系统2的设备提供仿真的故障信号，使得车载电务系统2反映出故障状态，并通过显示装置予以显示，进行车载电务故障仿真实训教学。

进一步地，所述的仿真车1为简化机车模型，包括一个外形如同真实机车形状的外壳5，仿真车的外壳5罩在仿真车内的底板4上。

进一步地，所述的仿真车1的外壳5内面两端分别设置有仿真司机操作台8，仿真司机操作台8上设置有模拟司机控制器手臂及模拟电子制动阀手柄，通过模拟司机控制器手臂及模拟电子制动阀手柄模拟机车迁移制动工况，并将模拟机车迁移制动工况信号传送给车载电务设备。

进一步地，所述的仿真车1下面设有有车下设备9；由车下设备9模拟出机车行车情况，并发出运行信号，供车载电务系统2的车载信号采集设备采集信号，并将采集的信号发送给车载电务系统2，模仿真实再现行车情景。

进一步地，所述的车下设备包括发码箱，发码箱连接发码环线，发码环线不知在仿真车下的钢轨上，按照环线布置，并通过轨旁接线盒连接发码箱，由发码箱按照设置的模拟运行情况发出运行模拟信号，供车载电务设备采集信号。

进一步地，所述的故障仿真系统3包括仿真故障装置6和仿真故障控制装置7；仿真故障装置包括控制主机、故障设置系统、信号采集系统、模拟仿真系统和电源系统，仿真故障装置安装在仿真车内，所述的仿真故障装置6由仿真故障控制装置7所控制。

进一步地，所述的仿真故障控制装置7内安装有仿真故障软件，由操作人员通过仿真故障软件向仿真故障装6置发出故障模拟信号指令，仿真故障装置6将生成故障模拟信号，并将故障模拟信号传送给车载电务系统2的监控装置，由车载电务系统2按照故障信号执行故障操作，并通过显示系统显示故障，供学员们观看，接近真实了解车载电务故障的反映及其处理方式。

进一步地，所述的故障模拟信号包括速度模拟信号和压力模拟信号；由仿真故障装置6根据仿真故障控制装置7发出的故障模拟信号指令，经过仿真故障装置6的控制主机向故障设置系统的速度发生装置或压力产生装置发出相应的指令；速度发生装置接收到仿真故障装置发来的相应指令后，会根据指令驱动步进电机带动速度传感器产生速度信号，速度信号会再传送给车载电务设备的监控装置，同时压力产生装置收到故障设置系统发来的相应指令后，会根据指令将模拟信号通过压力传感器进入监控装置，形成模拟的故障信号。

进一步地，所述的仿真故障软件向仿真故障装置发出故障模拟信号指令是通过故障仿真软件模拟将车载电务设备的监控设备信号线剪断，引至仿真故障装置6中的中间继电器常开常闭触点，通过上位机软件远程控制触点闭合，以达到自动设置通讯线缆的断线及短路故障，形成仿真车载电务系统故障模拟信号，并通过显示系统显示故障。

进一步地，仿真车体1外形为剖切式车体结构，两端为仿真司机操作台8，中间为单面敞开式车体，使得从外面能直接观察到车体内的车内设备；仿真车的底板4直接安装在支撑架10上，并通过支撑架10安装在地面平台11上，在底板4下还直接吊挂有机车的轮对12，以保证轮对12悬在实训平台的钢轨上；轮对悬挂在车体下，在轮对上安装有由LED跑马灯构成的速度演示装置13；速度演示装置13是将轮对旋转演示LED跑马灯均匀的分布在轮对边缘，采用专用的控制器来控制转速，转速与仿真司机操作台8的操作而产生的速度一一对应。

进一步地，所述的故障仿真软件安装在车下仿真故障控制装置7的监控设备14内，通过有线或无线与仿真车内车载电务系统2的的各个车载电务设备的模拟信号传感器电连接，并实时控制。

实施例二

实施例二的原理与实施例一是一样的，只是结构上稍微有所不同，为一种车载电务系统故障仿真实训系统装置，所述的仿真实训装置仿真实训装置包括仿真故障柜、车载电务设备装置、仿真司机操作台、仿真车体外壳、车下设备、车内设备、远端操作台等。仿真故障柜安装有控制主机、故障设置系统、信号采集系统、模拟仿真系统、电源系统等；车载电务设备装置安装有真实LKJ监控主机、信号主机、TAX箱、总线盒、功能扩展盒、通信等设备；仿真司机操作台安装有模拟制动屏、电子制动阀、司机控制器、监控显示屏、板键、通讯等设备；车下设备含发码箱、钢轨、轨旁接线盒、发码环线等；车内设备含监控系统、鸣笛系统、照明设备等；远端操作台含故障设置系统、远程监控系统等。

仿真故障柜与车载电务设备装置连接进行故障设置操作；仿真司机操作台信号于仿真故障柜交互数据；车载电务设备装置采集仿真司机操作台信号并反馈至监控显示屏上；车下设备通过发射信号给车载电务设备装置内设备采集；远端操作台与仿真故障柜通讯连接；仿真故障柜采集并发送车内设备信号。

远端操作台上安装有仿真故障软件，老师可以通过仿真故障软件向仿真故障柜中的控制器PLC发出故障模拟信号，PLC再向速度发生装置或压力产生装置发出相应的指令。速度发生装置接收到仿真故障柜发来的相应指令后，会根据指令驱动步进电机工带动速度传感器产生速度信号，速度信号会再传送给车载电务设备装置中的LKJ监控装置。压力产生装置收到PLC发来的相应指令后，会根据指令将模拟信号通过压力传感器进入LKJ监控装置。

仿真司机操作台中也安装有信号模拟软件，学员根观察控记录装置中反馈的速度信号或压力信号，当速度信号或压力信号异常时，学员能在司机操作平台中通过模拟软件向PLC发出相应的纠正指令，所述纠正指令会发给速度发生装置或压力产生装置，从而使速度发生装置产生相应的速度信号，或让压力产生装置产生相应的压力信号。且上述的相应的速度信号和相应的压力信号又会传送并显示在监控记录装置的LKJ显示屏上。如果LKJ显示屏上的速度信号或压力信号在正常的信号范围内，则学员操作是正确的。

本实施例中的故障设置装置是通过将监控设备信号线剪断，引至中间继电器的常开常闭触点，通过上位机软件远程控制触点闭合，以达到自动设置通讯线缆的断线及短路故障。而轮对演示装置是将轮对旋转演示LED跑马灯均匀的分布在轮对边缘，采用专用的控制器来控制转速，转速与仿真司机操作台的操作而产生的速度一一对应。

仿真故障柜与车载电务设备装置相连接，仿真故障柜中的故障设置系统对车载电务设备装置进行故障设置。

仿真故障柜中的信号采集系统采集并分析仿真司机操作台信号。

仿真故障柜中模拟仿真系统包含速度信号发生装置和压力仿真装置，产生的信号均有车载电务设备装置采集。

仿真故障柜中的电源系统为整套实训装置提供稳定可调的电源。

车载电务设备装置中所述设备均为真实实物。

车载电务设备装置中设备布置均与实际设备布置一致。

车载电务设备装置实时采集司机手柄信号、速度信号及压力信号。所述仿真司机操作台安装有模拟制动屏、电子制动阀、司机控制器、监控显示屏、板键、通讯设备等；

仿真司机操作台的设备布置均与实际一致。

仿真司机操作台和仿真故障柜连接，显示故障设置数据。

模拟制动屏实时显示采集的制动压力信号。

模拟制动屏可显示故障设置状态。

所述车下设备含发码箱、钢轨、轨旁接线盒、发码环线等；发码环线具备三种方向。

所述车内设备含监控系统、鸣笛系统、照明设备等；轨旁接线盒具备转换开关，用于控制发码方向。

监控系统可在远端操作端上显示车内图像。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的优点在于：

本发明将实物与仿真相结合，通过故障仿真，实物演示相结合，完全接近真实地反映出机车车载电务系统内故障的运行情况，具有以下一些优点：

1、采用真实的车载电务系统，及全套传感器设备，在教学现场可以较为真实地反映出实际运行的故障情况；

2、车载电务系统实训装置将模拟压力信号经过实物部件产生传送至监控设备。通过司机操作平台模拟机车牵引、制动工况，并完整体现于LKJ监控显示屏上，模拟行车与信号情况，真实性强；

3、通过故障仿真软件的调整，故障设置组合可以灵活多变。

Claims (2)

1.一种车载电务系统故障仿真实训装置，其特征在于：包括仿真车、车载电务系统和故障仿真系统，车载电务系统安装在仿真车内，且车载电务设备采用真实的设备，按照真实车内的车载电务系统内容和位置安装在仿真车内的底板上；故障仿真系统与车载电务系统电连接，并通过故障仿真系统给仿真车内的车载电务系统的设备提供仿真的故障信号，使得车载电务系统反映出故障状态，并通过显示装置予以显示，进行车载电务故障仿真实训教学；

所述的仿真车为简化机车模型，包括一个外形如同真实机车形状的外壳，仿真车的外壳罩在仿真车内的底板上；

所述的仿真车的外壳内面两端分别设置有仿真司机操作台，仿真司机操作台上设置有模拟司机控制器手臂及模拟电子制动阀手柄，通过模拟司机控制器手臂及模拟电子制动阀手柄模拟机车迁移制动工况，并将模拟机车迁移制动工况信号传送给车载电务设备；

所述的仿真车下面设有有车下设备；由车下设备模拟出机车行车情况，并发出运行信号，供车载电务系统的车载信号采集设备采集信号，并将采集的信号发送给车载电务系统，模仿真实再现行车情景；

所述的车下设备包括发码箱，发码箱连接发码环线，发码环线布置在仿真车下的钢轨上，按照环线布置，并通过轨旁接线盒连接发码箱，由发码箱按照设置的模拟运行情况发出运行模拟信号，供车载电务设备采集信号；

所述的故障仿真系统包括仿真故障装置和仿真故障控制装置；仿真故障装置包括控制主机、故障设置系统、信号采集系统、模拟仿真系统和电源系统，仿真故障装置安装在仿真车内，所述的仿真故障装置由仿真故障控制装置所控制；

所述的仿真故障控制装置内安装有仿真故障软件，由操作人员通过仿真故障软件向仿真故障装置发出故障模拟信号指令，仿真故障装置将生成故障模拟信号，并将故障模拟信号传送给车载电务系统的监控装置，由车载电务系统按照故障信号执行故障操作，并通过显示系统显示故障，供学员们观看，接近真实了解车载电务故障的反映及其处理方式；

所述的故障模拟信号包括速度模拟信号和压力模拟信号；由仿真故障装置根据仿真故障控制装置发出的故障模拟信号指令，经过仿真故障装置的控制主机向故障设置系统的速度发生装置或压力产生装置发出相应的指令；速度发生装置接收到仿真故障装置发来的相应指令后，会根据指令驱动步进电机带动速度传感器产生速度信号，速度信号会再传送给车载电务设备的监控装置，同时压力产生装置收到故障设置系统发来的相应指令后，会根据指令将模拟信号通过压力传感器进入监控装置，形成模拟的故障信号；

所述的仿真故障软件向仿真故障装置发出故障模拟信号指令是通过故障仿真软件模拟将车载电务设备的监控设备信号线剪断，引至仿真故障装置中的中间继电器常开常闭触点，通过上位机软件远程控制触点闭合，以达到自动设置通讯线缆的断线及短路故障，形成仿真车载电务系统故障模拟信号，并通过显示系统显示故障；

仿真车体外形为剖切式车体结构，两端为仿真司机操作台，中间为单面敞开式车体，使得从外面能直接观察到车体内的车内设备；仿真车的底板直接安装在支撑架上，并通过支撑架安装在地面平台上，在底板下还直接吊挂有机车的轮对，以保证轮对悬在实训平台的钢轨上；轮对悬挂在车体下，在轮对上安装有由LED跑马灯构成的速度演示装置；速度演示装置是将轮对旋转演示LED跑马灯均匀的分布在轮对边缘，采用专用的控制器来控制转速，转速与仿真司机操作台的操作而产生的速度一一对应。

2.如权利要求1所述的车载电务系统故障仿真实训装置，其特征在于：所述的故障仿真软件安装在车下仿真故障控制装置的监控设备内，通过有线或无线与仿真车内车载电务系统的的各个车载电务设备的模拟信号传感器电连接，并实时控制。

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