CN110658802A - 一种地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备 - Google Patents

一种地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，包括：测试工装，测试工装用于对被测触发线路板进行安装检测，测试工装包括：工装部分和电路部分，工装部分用于对被测触发线路板进行支撑，电路部分包括：用于提供电源的供电单元以及用于进行控制的控制单元，供电单元与控制单元电连接；显示器件，显示器件与测试工装的电路部分电连接；将被测触发线路板放置于工装部分后，启动智能检测设备，智能检测设备模拟实际工况条件，对被测触发线路板进行功能测试，且测试过程涉及的参数在显示器件上进行显示。本发明全模拟实际工况条件，对被测板卡进行功能测试，便于批量化使用，成本低，测试效果好。

Description

一种地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备
技术领域
本发明属于轨道交通牵引系统领域，具体涉及一种地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备。
背景技术
地铁列车牵引系统是保证地铁列车安全行驶的核心系统之一，触发线路板又是牵引系统最核心的部件之一，它是直接与IGBT相连，驱动IGBT按照OCU控制器指令有序通断，它的好坏不但直接影响列车是否能够正常行驶，严重的可直接导致牵引模块的IGBT直接炸毁。
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触发线路板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。一般原厂不会对线路板进行维修，逼迫业主直接购买新件替换，导致维修成本昂贵，且维修周期漫长。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，由于技术垄断加之国内没有专业的检测设备定购，随着列车数量增加及运营年限增长，导致待维修的线路板数量日趋增长。致使线路板的检修市场存在以下问题：
1)利用各模块加列车作为检测平台，对其电子板卡进行判断，对于被检出问题的板卡进行直接更换，无法进一步诊断故障点，并对板卡进行修复。检测不彻底，导致板卡性能因为实际工况原因无法模拟检测。故障数据无法统一汇总，且对操作人员能力要求较苛刻，无法批量化，规模化。
2)利用现有手工检测，无法满足日益增长的市场需求。且现有手工检测，由于检测项目单一，隐患排查不彻底，存在装车二次损坏及安全隐患。
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核心触发线路板检测设备。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，包括：
测试工装，测试工装用于对被测触发线路板进行安装检测，测试工装包括：工装部分和电路部分，工装部分用于对被测触发线路板进行支撑，电路部分包括：用于提供电源的供电单元以及用于进行控制的控制单元，供电单元与控制单元电连接；
显示器件，显示器件与测试工装的电路部分电连接，显示器件用于对工作电流、工作电压、输入、输出信号阶跃响应中的一种或多种参数进行显示；
将被测触发线路板放置于工装部分后，启动智能检测设备，智能检测设备模拟实际工况条件，对被测触发线路板进行功能测试，且测试过程涉及的参数在显示器件上进行显示。
本发明提供一种地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，全模拟实际工况条件，对被测触发线路板进行性能测试，便于批量化使用。
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，供电单元包括：控制电源电路、工作电源电路以及电源滤波电路，控制电源电路为该智能检测设备提供工作所需电源，工作电源电路为被测触发线路板提供工作电源。
采用上述优选的方案，提供稳定的电源。
作为优选的方案，控制单元包括：
操作台单元，操作台单元用于给微机控制单元控制指令，同时其可以通过两种方式给定，一种通过上位机软件给定，另一种通过手动给定控制指令；
微机控制单元，微机控制单元包括：CPU控制器、A/D数据转换模组、D/A数据转换模组以及通道片选模组；
逻辑控制单元包括：光耦搭建的数字量模组、电阻以及线性运放搭建的模拟量模组。
采用上述优选的方案，结构简单。本发明进行模块化设计，针对不同品牌机种的触发线路板只需更换工装部分及更换测试软件即可。
作为优选的方案，被测触发线路板通过测试工装进行电源短路测试；
测试工装对被测触发线路板各路电源的测试点依次施加直流电压信号，通过检测各电源端口的电压来判断各被测点是否异常，并将检测到的电压回传给CPU控制器，CPU控制器对该检测数据进行分析并做出处理；
若其中一路电源存在短路，则CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且将故障点在显示器件上进行显示。
采用上述优选的方案，进行电源短路测试。
作为优选的方案，被测触发线路板通过测试工装进行电源精度测试；
被测触发线路板通电后，由CPU控制器控制通道片选模组，逐一选通所需测试的各路电源电压到A/D数据转换模组，A/D数据转换模组的数字输出数据回传给CPU控制器，并经CPU控制器上传至上位机进行显示；
若出现异常，CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且在显示器件显示异常电压数值。
采用上述优选的方案，进行电源精度测试。
作为优选的方案，被测触发线路板通过测试工装进行保护功能测试；
CPU控制器以PWM模式输出模拟故障时所需电压值，PWM输出的数字信号经D/A数据转换模组转化为模拟信号施加到被测点，直至被测触发线路板故障保护功能被触发；
被测触发线路板故障保护时的电压值经A/D数据转换模组转化后回传至CPU控制器；
若出现异常，CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且在显示器件显示异常电压数值。
采用上述优选的方案，进行保护功能测试。
作为优选的方案，被测触发线路板通过测试工装进行触发输入输出信号应答响应及应答延时功能测试；
控制单元通过逻辑控制单元向被测触发线路板施加触发输入信号，经由采样回路将被测触发线路板输出应答信号检测数据回传给CPU控制器，并经CPU控制器上传至显示器件进行显示；
若出现异常，CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且在显示器件进行显示。
采用上述优选的方案，进行触发输入输出信号应答响应及应答延时功能测试。
作为优选的方案，被测触发线路板通过测试工装进行驱动带负载能力测试及故障封锁功能测试；
经控制单元和逻辑控制单元向被测触发线路板施加触发输入信号并保持，随后通过负载单元对被测触发线路板施加回馈模拟量信号，经由采样回路将被测触发线路板输出应答信号检测数据回传给CPU控制器，通过比对判定是否实现故障时封锁了触发信号输出及封锁时回馈的电压数值是否在区间范围，并经CPU控制器上传至显示器件进行显示；
若出现异常，CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且在显示器件进行显示。
采用上述优选的方案，进行驱动带负载能力测试及故障封锁功能测试
作为优选的方案，工装部件包括：测试针床以及电路保护箱，电路部分设置于电路保护箱内部，测试针床由下至上依次包括：底板、PCB走线板以及针套。
采用上述优选的方案，结构简单。针对不同品牌机种的触发线路板只需更换测试针床及更换测试软件即可。
作为优选的方案，测试针床还包括设置于针套上方的用于对被测触发线路板进行定位加压的加压定位装置。
采用上述优选的方案，加压定位装置用于对被测触发线路板进行定位和加压，保证被测触发线路板的位置准确，且被测触发线路板与针套的接触更紧密。
附图说明
图1为本发明实施例提供的地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备的结构框图。
图2为本发明实施例提供的测试工装结构示意图。
图3为本发明实施例提供的电源短路检测原理框图。
图4为本发明实施例提供的异常报警模块中的蜂鸣器及LED电路。
图5为本发明实施例提供的电源精度检测原理框图。
图6为本发明实施例提供的电源精度检测电路图。
图7为本发明实施例提供的保护功能检测原理框图。
图8为本发明实施例提供的PWM隔离输出电路图。
图9为本发明实施例提供的触发输入输出信号应答功能检测原理框图。
图10为本发明实施例提供的触发输入输出信号光耦隔离输出电路图。
图11为本发明实施例提供的采样回路电路图。
图12为本发明实施例提供的驱动带负载能力测试原理框图。
图13为本发明实施例提供的负载单元电压、电流采样电路图。
图14为本发明实施例提供的故障封锁信号隔离电路图。
其中：测试针床1、底板11、PCB走线板12、针套13、电路保护箱2。
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，一种地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备的其中一些实施例中，
如图1和2所示，一种地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，包括：
测试工装，测试工装用于对被测触发线路板进行安装检测，测试工装包括：工装部分和电路部分，工装部分用于对被测触发线路板进行支撑，电路部分包括：用于提供电源的供电单元以及用于进行控制的控制单元，供电单元与控制单元电连接；
显示器件，显示器件与测试工装的电路部分电连接，显示器件用于对工作电流、工作电压、输入、输出信号阶跃响应中的一种或多种参数进行显示；
将被测触发线路板放置于工装部分后，启动智能检测设备，智能检测设备模拟实际工况条件，对被测触发线路板进行功能测试，且测试过程涉及的参数在显示器件上进行显示。
显示器件可以为包含基于NI LabWindowsCVI2017开发平台设计的上位机软件的电脑。
本发明提供一种地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，全模拟实际工况条件，对被测触发线路板进行功能测试，便于批量化使用。同时本设备可对测试数据自动保存，便于后续数据分析。
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：控制电源电路、工作电源电路以及电源滤波电路，控制电源电路为该智能检测设备提供工作所需电源，工作电源电路为被测触发线路板提供工作电源。
采用上述优选的方案，提供稳定的电源。控制电源电路为智能检测设备提供工作所需的1路+5V直流电源和1路±15V直流电源。工作电源电路为被测触发线路板提供工作所需的1路±15V直流电源和1路±24V 35KHZ电源。当启动设备后，设备首先为测试工装提供所需的工作电源，而被测触发线路板的工作电源则受控制单元控制。
进一步，控制单元包括：
操作台单元，操作台单元用于给微机控制单元控制指令，同时其可以通过两种方式给定，一种通过上位机软件给定，另一种通过手动给定控制指令；
微机控制单元，微机控制单元包括：CPU控制器、A/D数据转换模组、D/A数据转换模组以及通道片选模组；
逻辑控制单元包括：光耦搭建的数字量模组、电阻以及线性运放搭建的模拟量模组。
采用上述优选的方案，结构简单。本发明进行模块化设计，针对不同品牌机种的触发线路板只需更换工装部分及更换测试软件即可。
进一步，如图3所示，被测触发线路板通过测试工装进行电源短路测试；
测试工装通过power_test单元对被测触发线路板各路电源的测试点依次施加直流电压信号，通过检测各电源端口的电压来判断各被测点是否异常，并将检测到的电压回传给CPU控制器，CPU控制器对该检测数据进行分析并做出处理；
若其中一路电源存在短路，则CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且将故障点在显示器件上进行显示。
采用上述优选的方案，进行电源短路测试。异常报警模块内设有蜂鸣器及LED，如图4所示，。
作为优选的方案，如图5和6所示，被测触发线路板通过测试工装进行电源精度测试；
被测触发线路板通电后，由CPU控制器控制通道片选模组，逐一选通所需测试的各路电源电压到A/D数据转换模组，A/D数据转换模组的数字输出数据回传给CPU控制器，并经CPU控制器上传至上位机进行显示；
若出现异常，CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且在显示器件显示异常电压数值。
采用上述优选的方案，进行电源精度测试。
进一步，如图7和8所示，被测触发线路板通过测试工装进行保护功能测试；
CPU控制器以PWM模式输出模拟故障时所需电压值，PWM输出的数字信号经D/A数据转换模组转化为模拟信号施加到被测点，直至被测触发线路板故障保护功能被触发；
被测触发线路板故障保护时的电压值经A/D数据转换模组转化后回传至CPU控制器；
若出现异常，CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且在显示器件显示异常电压数值。
采用上述优选的方案，进行保护功能测试。
进一步，如图9-11所示，被测触发线路板通过测试工装进行触发输入输出信号应答响应及应答延时功能测试；
控制单元通过逻辑控制单元向被测触发线路板施加触发输入信号，经由采样回路将被测触发线路板输出应答信号检测数据回传给CPU控制器，并经CPU控制器上传至显示器件进行显示；
若出现异常，CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且在显示器件进行显示。
采用上述优选的方案，进行触发输入输出信号应答响应及应答延时功能测试。
进一步，如图12-14所示，被测触发线路板通过测试工装进行驱动带负载能力测试及故障封锁功能测试；
经控制单元和逻辑控制单元向被测触发线路板施加触发输入信号并保持，随后通过负载单元对被测触发线路板施加回馈模拟量信号，经由采样回路将被测触发线路板输出应答信号检测数据回传给CPU控制器，通过比对判定是否实现故障时封锁了触发信号输出及封锁时回馈的电压数值是否在区间范围，并经CPU控制器上传至显示器件进行显示；
若出现异常，CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且在显示器件进行显示。
采用上述优选的方案，进行驱动带负载能力测试及故障封锁功能测试
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，工装部件包括：测试针床1以及电路保护箱2，电路部分设置于电路保护箱2内部，测试针床1由下至上依次包括：底板11、PCB走线板12以及针套13。
采用上述优选的方案，结构简单。针对不同品牌机种的触发线路板只需更换测试针床及更换测试软件即可。
进一步，测试针床1还包括设置于针套上方的用于对被测触发线路板进行定位加压的加压定位装置(图中未示出)。
采用上述优选的方案，加压定位装置用于对被测触发线路板进行定位和加压，保证被测触发线路板的位置准确，且被测触发线路板与针套的接触更紧密。
综上述，本发明可以对被维修触发线路板进行智能动态功能检测，对被测触发线路板的性能和功能进行深度检测，可以清楚了解被测触发线路板的性能状况，大大提高维修的质量和可靠度。为后续国产化量产，提供高效测试保障，且维修成本低。
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)

1.一种地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，其特征在于，包括：
测试工装，所述测试工装用于对被测触发线路板进行安装检测，所述测试工装包括：工装部分和电路部分，所述工装部分用于对被测触发线路板进行支撑，所述电路部分包括：用于提供电源的供电单元以及用于进行控制的控制单元，所述供电单元与所述控制单元电连接；
显示器件，所述显示器件与所述测试工装的电路部分电连接，所述显示器件用于对工作电流、工作电压、输入、输出信号阶跃响应中的一种或多种参数进行显示；
将被测触发线路板放置于所述工装部分后，启动智能检测设备，所述智能检测设备模拟实际工况条件，对被测触发线路板进行功能测试，且测试过程涉及的参数在所述显示器件上进行显示。
2.根据权利要求1所述的地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，其特征在于，所述供电单元包括：控制电源电路、工作电源电路以及电源滤波电路，所述控制电源电路为该智能检测设备提供工作所需电源，所述工作电源电路为被测触发线路板提供工作电源。
3.根据权利要求2所述的地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，其特征在于，所述控制单元包括：
操作台单元，所述操作台单元用于给微机控制单元控制指令，同时其可以通过两种方式给定，一种通过上位机软件给定，另一种通过手动给定控制指令；
微机控制单元，所述微机控制单元包括：CPU控制器、A/D数据转换模组、D/A数据转换模组以及通道片选模组；
逻辑控制单元包括：光耦搭建的数字量模组、电阻以及线性运放搭建的模拟量模组。
4.根据权利要求3所述的地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，其特征在于，被测触发线路板通过所述测试工装进行电源短路测试；
所述测试工装对被测触发线路板各路电源的测试点依次施加直流电压信号，通过检测各电源端口的电压来判断各被测点是否异常，并将检测到的电压回传给所述CPU控制器，所述CPU控制器对该检测数据进行分析并做出处理；
若其中一路电源存在短路，则所述CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且将故障点在所述显示器件上进行显示。
5.根据权利要求3所述的地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，其特征在于，被测触发线路板通过所述测试工装进行电源精度测试；
被测触发线路板通电后，由所述CPU控制器控制所述通道片选模组，逐一选通所需测试的各路电源电压到所述A/D数据转换模组，所述A/D数据转换模组的数字输出数据回传给所述CPU控制器，并经所述CPU控制器上传至上位机进行显示；
若出现异常，所述CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且在所述显示器件显示异常电压数值。
6.根据权利要求3所述的地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，其特征在于，被测触发线路板通过所述测试工装进行保护功能测试；
所述CPU控制器以PWM模式输出模拟故障时所需电压值，PWM输出的数字信号经所述D/A数据转换模组转化为模拟信号施加到被测点，直至被测触发线路板故障保护功能被触发；
被测触发线路板故障保护时的电压值经所述A/D数据转换模组转化后回传至所述CPU控制器；
若出现异常，所述CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且在所述显示器件显示异常电压数值。
7.根据权利要求3所述的地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，其特征在于，被测触发线路板通过所述测试工装进行触发输入输出信号应答响应及应答延时功能测试；
所述控制单元通过所述逻辑控制单元向被测触发线路板施加触发输入信号，经由采样回路将被测触发线路板输出应答信号检测数据回传给所述CPU控制器，并经所述CPU控制器上传至所述显示器件进行显示；
若出现异常，所述CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且在所述显示器件进行显示。
8.根据权利要求3所述的地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，其特征在于，被测触发线路板通过所述测试工装进行驱动带负载能力测试及故障封锁功能测试；
经所述控制单元和所述逻辑控制单元向被测触发线路板施加触发输入信号并保持，随后通过负载单元对被测触发线路板施加回馈模拟量信号，经由采样回路将被测触发线路板输出应答信号检测数据回传给所述CPU控制器，通过比对判定是否实现故障时封锁了触发信号输出及封锁时回馈的电压数值是否在区间范围，并经所述CPU控制器上传至所述显示器件进行显示；
若出现异常，所述CPU控制器控制触发异常报警模块进行通报，且在所述显示器件进行显示。
9.根据权利要求1-8任一项所述的地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，其特征在于，所述工装部件包括：测试针床以及电路保护箱，所述电路部分设置于所述电路保护箱内部，所述测试针床由下至上依次包括：底板、PCB走线板以及针套。
10.根据权利要求9所述的地铁列车牵引系统核心触发线路板智能检测设备，其特征在于，所述测试针床还包括设置于针套上方的用于对被测触发线路板进行定位加压的加压定位装置。
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