CN109725222A - 一种牵引箱整机智能负载测试设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种牵引箱整机智能负载测试设备及其方法，包括：控制单元，包括：操作台单元、微机控制器单元以及信号转接单元；操作台单元用于给信号发生单元控制指令；微机控制器单元用于对被测牵引箱内所有电器部件进行实时控制及其工作状态的监控；信号转接单元用于将微机控制器单元接口与牵引箱接口对接；信号采集单元，用于对被测模块的电压、电流信号进行采样，并传送给微机控制器单元；负载单元；供电单元，用于提供电源；显示单元，用于对输入参数、负载测试设备的工作状态以及测试结果中的一种或多种进行显示。本发明可以对牵引箱进行动态检测，对箱体整机的性能和功能进行判断。

Description

一种牵引箱整机智能负载测试设备及其方法

技术领域

本发明属于轨道交通牵引系统领域，尤其指代一种地铁列车牵引系统牵引箱整机智能负载测试设备及其方法。

背景技术

地铁列车牵引系统是保证地铁列车安全行驶的关键系统之一，牵引箱又是牵引系统最重要的核心部件之一，它可对牵引电机速度及输出扭矩进行实时控制。牵引箱主要由以下部件构成：1.高速断路器；2.直流预充电回路；3.母线电压、电流采样回路；4.电机输出电压、电流采样回路；5.牵引单元；6.制动单元；7.OCU控制单元；8.撬棒电流检测单元；9.牵引箱散热单元等构成。

目前各城市地铁运营公司及其下属的车辆维修公司由于不具备对牵引箱进行维修及检测能力，通常在列车架大修过程中，需将其单独委外进行架大修。而由于目前国内地铁主流牵引系统多为国外品牌所垄断：如德国西门子、加拿大庞巴迪、法国阿尔斯通、日本三菱、东芝等。一般返厂维修时间较长，且价格昂贵(人民币100多万/台)。所以业主更倾向于将其委托国内比较有此方面技术实力的公司进行相关检修，这样不但可以节约成本，而且效率得到大幅提升。

另外，由于检测技术和手段的缺乏，模块的检修过程中往往存在以下问题：

1.牵引箱内部关键元器件及整机工作性能状态无法准确掌握，存在对牵引箱进行故障预防修困难的问题。

2.故障修时须车载试验确认箱体是否维修合格，检修过的故障箱体会存在因维修不彻底，装车造成箱体二次损伤及造成箱体外围电子部件损伤等安全隐患。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种地铁列车牵引系统牵引箱整机智能负载测试设备及其方法，可以对牵引箱整机进行模拟实际工况，进行带负载检测。本发明可以对维修过地铁列车牵引箱内各部件进行深度动态检测，对牵引箱整机的性能进行判断，可以清楚了解牵引箱性能状况，大大提高了牵引箱维修的质量和可靠性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种牵引箱整机智能负载测试设备，包括：

控制单元，包括：操作台单元、微机控制器单元以及信号转接单元；操作台单元用于给信号发生单元控制指令，信号发生单元用于模拟被测牵引箱内部牵引控制器所发生的PWM控制波形信号；微机控制器单元用于对被测牵引箱内所有电器部件进行实时控制及其工作状态的监控；信号转接单元用于将微机控制器单元接口与牵引箱接口对接；

信号采集单元，用于对被测模块的电压、电流信号进行采样，并传送给微机控制器单元；

负载单元，包括一套三相感性负载以及一套阻性负载，感性负载为模拟牵引电机，阻性负载模拟车载电制动电阻箱；

供电单元，用于提供电源；

显示单元，用于对输入参数、负载测试设备的工作状态以及测试结果中的一种或多种进行显示。

本发明可以对地铁列车牵引系统牵引箱进行动态检测，对箱体整机的性能和功能进行判断，可以清楚了解模块的性能状况，大大提高了模块维修的质量和可靠度。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，操作台单元通过上位机软件给信号发生单元以控制指令，或通过手动给定电路以手动给定方式给信号发生单元以控制指令。

采用上述优选的方案，采用两种给定方式，考虑更全面，更便于测试的进行。

作为优选的方案，微机控制器单元包括：信号预处理模组、DSP硬件、微机控制模组以及WiFi通讯模组。

采用上述优选的方案，电路结构更稳定。

作为优选的方案，显示单元通过WiFi通讯模组与控制单元进行通讯，完成控制指令及实时运行数据交互。

采用上述优选的方案，数据交互更稳定。

作为优选的方案，微机控制器单元对被测牵引箱内所有电器部件实时控制及其工作状态监控，同时发出7路可调PWM波形，对被测牵引箱内牵引制动模块进行深度性能检测。

采用上述优选的方案，对被测牵引箱内牵引制动模块进行深度性能检测。

作为优选的方案，信号采集单元包括：电压传感器和电流传感器。

采用上述优选的方案，成本低，采集效果佳。

作为优选的方案，供电单元：包括直流可调高压电源和控制电源，直流可调高压直流电源为牵引箱功能组件直流回路提供可调高压直流电源；控制电源为控制单元、信号发生单元、显示单元、信号采集单元、被测牵引箱内部的牵引制动模块驱动板以及被测牵引箱内部的IGBT功率模块提供稳定的直流工作电源。

采用上述优选的方案，供电效果好。

作为优选的方案，直流可调高压电源包括：调压器、单相升压隔离变压器、整流模块、电压采集单元、缓冲电阻以及滤波模块。

采用上述优选的方案，结构更简单。

作为优选的方案，控制电源包括：2路+24V直流电源，1路110V直流电源以及滤波电路。

采用上述优选的方案，供电效果更佳。

一种牵引箱整机智能负载测试方法，利用牵引箱整机智能负载测试设备进行测试，包括以下内容：

控制单元接到启动指令后，对被测牵引箱所有电器功性能进行自动检测，并将实时数据回传至显示单元进行监视，在测试过程中，可通过调节操作台单元的速度调节器以及电流调节器，实现对被测牵引箱内牵引电机频率及输出电流的调节控制，实现模拟列车加减速、载客轻重状态时的牵引工作状态，从而全面判断被测牵引箱整箱状态。

本发明还公开一种牵引箱整机智能负载测试方法，可以有效判断被测牵引箱整箱状态。

附图说明

图1为本发明实施例提供的牵引箱整机智能负载测试设备的结构框图。

图2为本发明实施例提供的牵引箱整机智能负载测试设备的电路图。

图3为本发明实施例提供的上位机软件界面图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，一种牵引箱整机智能负载测试设备及其方法的其中一些实施例中，

如图1和2所示，一种牵引箱整机智能负载测试设备，包括：

控制单元，包括：操作台单元、微机控制器单元以及信号转接单元；操作台单元用于给信号发生单元控制指令，信号发生单元用于模拟被测牵引箱内部牵引控制器所发生的PWM控制波形信号；微机控制器单元用于对被测牵引箱内所有电器部件进行实时控制及其工作状态的监控；信号转接单元用于将微机控制器单元接口与牵引箱接口对接；

信号采集单元，用于对被测模块的电压、电流信号进行采样，并传送给微机控制器单元；

负载单元，包括一套三相感性负载以及一套阻性负载，感性负载为模拟牵引电机，阻性负载模拟车载电制动电阻箱；

供电单元，用于提供电源；

显示单元，用于对输入参数、负载测试设备的工作状态以及测试结果中的一种或多种进行显示。

进一步，显示单元可包含基于NI LabWindowsCVI2017开发平台设计的上位机软件及电脑组成。对输入电流、母线电压、桥臂电压等参数进行显示，通过指示灯对设备的工作状态进行显示，如图3所示。

本发明可以对维修过地铁列车牵引系统牵引箱进行动态检测，对箱体整机的性能和功能进行判断，可以清楚了解模块的性能状况，大大提高了模块维修的质量和可靠度。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，操作台单元通过上位机软件给信号发生单元以控制指令，或通过手动给定电路以手动给定方式给信号发生单元以控制指令。

采用上述优选的方案，采用两种给定方式，考虑更全面，更便于测试的进行。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，微机控制器单元包括：信号预处理模组、DSP硬件、微机控制模组以及WiFi通讯模组。

采用上述优选的方案，电路结构更稳定。其中，DSP硬件可以为基于TI公司32位浮点运算DSP(TMS320F28377)硬件，微机控制模组可以为CCS Tudio6.1软件为开发平台设计的微机控制模组。

进一步，显示单元通过WiFi通讯模组与控制单元进行通讯，完成控制指令及实时运行数据交互。

采用上述优选的方案，数据交互更稳定。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，微机控制器单元对被测牵引箱内所有电器部件实时控制及其工作状态监控，同时发出7路可调PWM波形，对被测牵引箱内牵引制动模块进行深度性能检测。

采用上述优选的方案，对被测牵引箱内牵引制动模块进行深度性能检测。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，信号采集单元包括：电压传感器和电流传感器。

采用上述优选的方案，成本低，采集效果佳。信号采集单元对被测模块的电压、电流信号进行采样后，可通过转换电路等比例缩放后传送到微机控制器单元。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，供电单元：包括直流可调高压电源和控制电源，直流可调高压直流电源为牵引箱功能组件直流回路提供可调高压直流电源(0-1500VDC)；控制电源为控制单元、信号发生单元、显示单元、信号采集单元、被测牵引箱内部的牵引制动模块驱动板以及被测牵引箱内部的IGBT功率模块提供稳定的直流工作电源。

采用上述优选的方案，供电效果好。牵引制动模块驱动板为牵引箱内部件，其作用是将牵引内的控制器微机弱信号隔离放大，用于直接驱动控制IGBT功率模块，同时对IGBT功率模块提供实时硬件保护；IGBT功率模块为牵引箱内部部件，其作用是与地铁车载牵引电机直接连接，对牵引电机进行实时控制，为列车提供动力来源。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，直流可调高压电源包括：调压器、单相升压隔离变压器、整流模块、电压采集单元、缓冲电阻以及滤波模块。

采用上述优选的方案，结构更简单。

进一步，控制电源包括：2路+24V直流电源，1路110V直流电源以及滤波电路。

采用上述优选的方案，供电效果更佳。

一种牵引箱整机智能负载测试方法，利用牵引箱整机智能负载测试设备进行测试，包括以下内容：

控制单元接到启动指令后，对被测牵引箱所有电器功性能进行自动检测，并将实时数据回传至显示单元进行监视，在测试过程中，可通过调节操作台单元的速度调节器以及电流调节器，实现对被测牵引箱内牵引电机频率(0～120HZ)及输出电流(0～400A)的调节控制，实现模拟列车加减速、载客轻重状态时的牵引工作状态，从而全面判断被测牵引箱整箱状态。

本发明还公开一种牵引箱整机智能负载测试方法，可以有效判断被测牵引箱整箱状态。

本发明设备为列车牵引箱提供深度检测，可以实现人为模拟列车在实际工况运行时牵引箱的实际工作环境。完成对牵引箱内部各电器部件在全网压条件下，自身状态及其之间配合状态的检测。通过对牵引单元的频率及电流控制，实现模拟列车加减速、载客轻重状态时牵引单元工作状态检测，从而全面判断被测牵引箱整箱状态，提前预判各部件状态特征，为预防修及故障修提供判定依据。

列车牵引箱作为地铁列车牵引系统的核心部件，其部件价格较高(人民币100多万元/台)，供货周期长，型号更新换代快，且技术由国外控制。因此，在牵引箱检修工作中检测设备就变得非常重要。

本发明可以对维修过地铁列车牵引系统牵引箱进行动态检测，对箱体整机的性能和功能进行判断，可以清楚了解模块的性能状况，大大提高了模块维修的质量和可靠度。

本发明涉及一种地铁列车牵引系统牵引箱整机智能可变负载测试设备，可以对牵引箱整机进行模拟实际工况，进行带负载检测。本发明可以对维修过地铁列车牵引箱内各部件进行深度动态检测，对牵引箱整机的性能进行判断，可以清楚了解牵引箱性能状况，大大提高了牵引箱维修的质量和可靠性。

对于本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种牵引箱整机智能负载测试设备，其特征在于，包括：

控制单元，包括：操作台单元、微机控制器单元以及信号转接单元；所述操作台单元用于给信号发生单元控制指令，所述信号发生单元用于模拟被测牵引箱内部牵引控制器所发生的PWM控制波形信号；所述微机控制器单元用于对被测牵引箱内所有电器部件进行实时控制及其工作状态的监控；所述信号转接单元用于将所述微机控制器单元接口与所述牵引箱接口对接；

信号采集单元，用于对被测模块的电压、电流信号进行采样，并传送给所述微机控制器单元；

负载单元，包括一套三相感性负载以及一套阻性负载，所述感性负载为模拟牵引电机，所述阻性负载模拟车载电制动电阻箱；

供电单元，用于提供电源；

显示单元，用于对输入参数、负载测试设备的工作状态以及测试结果中的一种或多种进行显示。

2.根据权利要求1所述的牵引箱整机智能负载测试设备，其特征在于，所述操作台单元通过上位机软件给所述信号发生单元以控制指令，或通过手动给定电路以手动给定方式给所述信号发生单元以控制指令。

3.根据权利要求1所述的牵引箱整机智能负载测试设备，其特征在于，所述微机控制器单元包括：信号预处理模组、DSP硬件、微机控制模组以及WiFi通讯模组。

4.根据权利要求3所述的牵引箱整机智能负载测试设备，其特征在于，所述显示单元通过所述WiFi通讯模组与所述控制单元进行通讯，完成控制指令及实时运行数据交互。

5.根据权利要求1所述的牵引箱整机智能负载测试设备，其特征在于，所述微机控制器单元对被测牵引箱内所有电器部件实时控制及其工作状态监控，同时发出7路可调PWM波形，对被测牵引箱内牵引制动模块进行深度性能检测。

6.根据权利要求1所述的牵引箱整机智能负载测试设备，其特征在于，所述信号采集单元包括：电压传感器和电流传感器。

7.根据权利要求1所述的牵引箱整机智能负载测试设备，其特征在于，所述供电单元：包括直流可调高压电源和控制电源，所述直流可调高压直流电源为牵引箱功能组件直流回路提供可调高压直流电源；所述控制电源为所述控制单元、信号发生单元、显示单元、信号采集单元、被测牵引箱内部的牵引制动模块驱动板以及被测牵引箱内部的IGBT功率模块提供稳定的直流工作电源。

8.根据权利要求7所述的牵引箱整机智能负载测试设备，其特征在于，所述直流可调高压电源包括：调压器、单相升压隔离变压器、整流模块、电压采集单元、缓冲电阻以及滤波模块。

9.根据权利要求7所述的牵引箱整机智能负载测试设备，其特征在于，所述控制电源包括：2路+24V直流电源，1路110V直流电源以及滤波电路。

10.一种牵引箱整机智能负载测试方法，其特征在于，利用如权利要求1-9任一项所述的牵引箱整机智能负载测试设备进行测试，包括以下内容：

控制单元接到启动指令后，对被测牵引箱所有电器功性能进行自动检测，并将实时数据回传至显示单元进行监视，在测试过程中，可通过调节操作台单元的速度调节器以及电流调节器，实现对被测牵引箱内牵引电机频率及输出电流的调节控制，实现模拟列车加减速、载客轻重状态时的牵引工作状态，从而全面判断被测牵引箱整箱状态。