CN110987487B - Crh5型动车组重联模拟调试装置 - Google Patents

Crh5型动车组重联模拟调试装置 Download PDF

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Abstract

CRH5型动车组重联模拟调试装置，涉及动车组检修、试验工艺技术领域，为解决现有动车组重联试验过程中存在现场无法及时解决复杂问题，导致检修质量难以保障，且存在测试不全面以及通用性差等问题，提供一种CRH5型动车组重联模拟调试装置，包括集成在可移动式机柜内热轴主机、监控计算机、端部IO装置、PIS模拟测试装置、以太网交换机、重联网关和车钩连接器工装；本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置体积小、质量轻、便于移动，有效地避免动车组反复牵车、重联摘解、倒道等高风险作业，且能够降低了工人劳动强度、提高了厂房利用率。施工和维护方便，人机界面友好，操作简单，提高了生产效率，缩短检修/调试周期。

Description

CRH5型动车组重联模拟调试装置
技术领域
本发明涉及动车组检修、试验工艺技术领域，具体涉及一种CRH5型动车组重联模拟调试装置。
背景技术
动车组高级修过程中经常面临无其他车辆配合进行重联试验的难题，导致动车组检修完成后无法按时交付用户使用，严重影响了检修周期。现有的解决方案如下，但均存在明显缺点：
方案1：等待其他返修车辆配合重联试验，由于返修车辆在时间上存在不确定性，势必会对检修进度产生影响；
方案2：检修后车辆直接交付车辆段，在运用现场进行重联试验，但是如发现复杂问题现场无法及时排除，检修质量难以保障；
方案3-文献《CRH5型车自动车钩重联试验模拟器》和方案4-文献《纯电动动车组重联实验装置的研制》。两种方案仅能对重联车钩电气线路进行导通测试，无法对被测动车组重联网络、热轴系统、PIS系统进行测试，测试不全面、不充分。
方案5-专利申请号201810164405.7，发明名称《动车组重联试验方法及装置、动车组重联试验系统》。该方案仅适用于标准化动车组，通用性不好。
发明内容
本发明为解决现有动车组重联试验过程中存在现场无法及时解决复杂问题，导致检修质量难以保障，且存在测试不全面以及通用性差等问题，提供一种CRH5型动车组重联模拟调试装置。
CRH5型动车组重联模拟调试装置，包括集成在可移动式机柜内热轴主机、监控计算机、端部IO装置、PIS模拟测试装置、以太网交换机、重联网关和车钩连接器工装；
所述端部IO装置通过数字量输入通道采集车钩电压信号，并将所述车钩电压信号转换成以太网通信信号，经以太网交换机传送至监控计算机进行状态监视；所述监控计算机通过以太网向车钩发送数字量输出控制信号；
所述重联网关通过WTB总线与重联动车组进行网络通信，将列车编组信息和运行状态信息通过MVB总线传送至端部IO装置，所述端部IO装置将所述列车编组信息和运行状态信息转换为以太网信号，经以太网交换机传送至监控计算机进行状态监视；所述监控计算机通过以太网向重联网关发送列车运行指令和网络控制指令；
所述PIS模拟测试装置通过RS485和UIC568总线接收重联动车组的PIS系统数据，并将接收的PIS系统数据转换为以太网信号，经以太网交换机传送至监控计算机进行状态监视；
所述热轴主机通过CAN总线与重联动车组热轴系统组网，并将热轴系统信息通过RS232/USB协议传送至监控计算机进行显示；所述监控计算机同时完成热轴报警试验；监控计算机还用于通过以太网向热轴主机发送重联控制指令，该控制指令经CAN/ETH网关进行协议转换后，发送至热轴主机。
本发明的有益效果：
本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置利用其代替实体车辆，根据预先编制的试验大纲，对检修后的动车组列车进行重联例行试验，可减少车辆耗能成本，降低人工成本和工人劳动强度，提高生产效率，缩短检修/调试周期。
本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置集列车通信网络、热轴系统、PIS系统、车钩电气信号等多种重联测试功能于一身，克服了传统调试工装只能实现某一种测试的弊端。
本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置可与多种型号的CRH5型动车组完成重联列车通信网络测试，具有良好的通用性，克服了传统调试装置仅能满足某一类车型的调试要求的缺点。
本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置体积小、质量轻、便于移动，有效地避免动车组反复牵车、重联摘解、倒道等高风险作业，且能够降低了工人劳动强度、提高了厂房利用率。施工和维护方便，人机界面友好，操作简单，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置的机柜布局图示意图；
图2为本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置的原理框图；
图3为本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置中端部IO装置的结构框图；
图4为本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置中端部IO装置内的数字量输入板的逻辑结构框图；
图5为本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置中端部IO装置内数字量输出板的逻辑结构框图；
图6为本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置中端部IO装置内的背板示意图。
图7为本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置中PIS模拟测试装置的结构框图；
图8本发明所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置中监控计算机监控软件界面图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图8说明本实施方式，CRH5型动车组重联模拟调试装置，本实施方式中的调试装置通过重联车钩、WTB总线、CAN总线、UIC568、RS485总线等接口与CRH5型高速动车组相连接，并与列车实现数据交互。同时，其可通过以太网ETH接口与运行测试软件的监控计算机进行数据通信，可用于接收CRH5型动车组发出的各种控制指令，并监视列车运行状态，从而完成列车重联试验，主要功能包括车载设备功能测试、设备运行状态监视、故障预警和报警、列车端部硬线信号模拟等。具体包括：重联网络通信试验、复位试验、热轴试验、停放制动施加、缓解试验、集控门试验、烟火报警试验、PIS系统试验。
结合图1说明本实施方式，CRH5型动车组重联模拟调试装置所有部件均集成在一个标准的19英寸可移动式机柜中，其结构简单实用。具体包括：电源指示灯8、电源开关9、热轴主机1、监控计算机2、端部IO装置3、PIS模拟测试装置4、以太网交换机5、端子排10、圆形连接器11、AC220V插排12、重联网关6、车钩连接器工装7；上述部件采用模块化，分体设置，便于安装、更换与维护。
结合图2说明本实施方式，各部件均通过车钩连接器与重联动车组电气连接。
所述端部IO装置3通过数字量输入通道采集车钩电压信号，并将所述车钩电压信号转换成以太网通信信号，经以太网交换机5传送至监控计算机2进行状态监视；所述监控计算机2通过以太网向车钩发送数字量输出控制信号；
所述重联网关6通过WTB总线与重联动车组进行网络通信，将列车编组信息和运行状态信息通过MVB总线传送至端部IO装置3，所述端部IO装置3将所述列车编组信息和运行状态信息转换为以太网信号，经以太网交换机5传送至监控计算机2进行状态监视；所述监控计算机2通过以太网向重联网关6发送列车运行指令和网络控制指令；
所述PIS模拟测试装置4通过RS485和UIC568总线接收重联动车组的PIS系统数据，并将接收的PIS系统数据转换为以太网信号，经以太网交换机5传送至监控计算机2进行状态监视；
所述热轴主机1通过CAN总线与重联动车组热轴系统组网，并将热轴系统信息通过RS232/USB协议传送至监控计算机2进行显示；所述监控计算机2同时完成热轴报警试验；监控计算机2还用于通过以太网向热轴主机发送重联控制指令，该控制指令经CAN/ETH网关进行协议转换后，发送至热轴主机1。
本实施方式中，所述热轴主机1集成有两块CAN通信板卡、维护板卡、电源板卡。所述CAN通信板卡1的X3、X4通信接口负责重联通信。所述CAN通信板卡2有X6、X7通信接口可与CAN/ETH网关连接，由监控计算机2实现本地控制。所述维护板卡有维护口T0，主要实现与监控计算机2热轴模拟测试软件之间的通信。所述电源板卡有X8电源接口。
本实施方式中，所述重联网关6集成有两块GW-CPU板卡，一块GW-PWR板卡。所述GW-CPU板卡中有WTB总线接口、MVB总线接口。所述GW-PWR板卡有圆形防插反电源接口。能够实现列车初运行、数据交互等功能。重联网关符合UIC556标准，能够实现与CRH5型动车组的互联、互通和互操作。通过编写相应的应用程序可实现重联控制功能。
结合图3说明本实施方式，图3为端部IO装置3的整体结构框图，集成有两块主处理器板3-1、两块数字量输入板3-2、一块数字量输出板3-3、一块电源板3-4。所述主处理器板3-1前面板有：以太网接口、MVB接口、串行维护接口。所述数字量输入板3-2配置16路数字量输入采集通道，均通过前面板引出，且每一路数字量输入通道均提供LED显示其工作状态。所述数字量输出板3-3的配置8路数字量输出控制通道，均通过前面板引出，且每一路输出通道均提供LED显示其工作状态。所述电源板3-4的前面板有DC110V电源接口，通过所述电源板卡3-4的背板给数字量输出板3-3、主处理器板3-1和数字量输入板3-2供电。
结合图4说明本实施方式，所述端部IO装置3中数字量输入板3-2的工作原理为：外部信号通过前面板连接器输入到数字量输入采集通道中，经过前端采集电路的调理后由数字量输入板3-2的MCU采集，由软件封装CAN帧信息后发送到背板的CAN总线，通过背板的CAN总线传输给主处理器板3-1进行数据处理、通过以太网发送给监控计算机2，运行在监控计算机上的监控软件实时显示收到的数据。
结合图5说明本实施方式，所述端部IO装置3中数字量输出板3-3的工作原理，运行在监控计算机2上的监控软件，接收操作指令，通过以太网给端部IO装置3发送控制指令，端部IO装置3的主处理器板3-1解析收到的以太网数据，转换成CAN信息后通过背板CAN总线发送给数字量输出板3-3，数字量输出板解析接收的CAN帧数据，最后由MCU控制数字量输出通道输出对应电压信号。
结合图6说明本实施方式，图6为端部IO装置3中的背板示意图，主处理器板3-1、数字量输入板3-2、数字量输出板3-3分别与背板上不同槽位号的背板连接器连接，背板上可以设置21个背板连接器，且均通过背板的CAN总线进行数据传输转换。
结合图7说明本实施方式，图7为PIS模拟测试装置4的结构框图，所述PIS模拟测试装置4由一块PIS主处理器板4-1、一块数字量信号转换模块4-2和两块音频信号采集模块4-3组成。所述数字量信号转换模块4-2负责从重联车钩工装中对应针脚采集重联列车PIS系统的控制指令，并将DC24V电压控制信号转换为DC5V电压信号。所述音频信号采集模块4-3负责从重联车钩工装中对应针脚采集重联列车的音频信号，并将DC24V电压音频信号转换为DC5V电压信号。所述PIS主处理器板4-1设置有以太网接口、RS485接口、DC12V电源接口，最终由PIS主处理器板4-1将PIS系统试验的音频信号及控制指令转化传送给监控计算机2监控软件。
结合图8说明本实施方式，图8为监控计算机2监控软件界面结构图，监控计算机软件部分的设计按照此图进行设计。该软件设计流程图软件主体界面包括登录窗口、测试内容。其中测试内容包括设备状态检查、常规测试项目、数据监控、轴温测试以及PIS语音试验。而常规测试项目中又包括DO指令、烟火报警、集控门开关、停放制动施加缓解、集控开关灯、受电弓测试等。
具体实施方式二、本实施方式为采用具体实施方式一所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置进行测试的实例：
在常规测试项目中的大复位试验过程为：
将车钩连接器工装7与车辆车钩建立连接，试验人员在车辆不占头的状态下，按下车上的“大复位”按钮启动本试验。通过端部IO装置3中的数字量输入板3-2采集重联车钩上对应针脚的信号，该数字量输入板3-2将从车钩上采集的“大复位信号”由CAN总线传输给端部IO装置3中的主处理器板3-1进行数据处理、转换为以太网数据，最后由端部IO装置3中的主处理器板3-1转换为以太网数据后传送到监控计算机2的监控软件上显示。
采用PIS模拟测试装置4可以进行PIS语音试验，具体包括485通信信号检测，重联电话信号检测，广播试验信号检测和乘务员对讲信号检测；具体为：
485通信信号检测：
通过PIS模拟试验装置的PIS主处理器板4-1中的485接口检测车钩上对应的RS485针脚信号，经过PIS模拟试验装置中的PIS主处理器板4-1处理转化为以太网数据后发送到监控计算机2监控软件上显示。
重联电话信号检测：
试验人员在车上拿起司机室电话，通过PIS模拟试验装置的数字量信号转换模块4-2采集车钩对应针脚电平信号并转化传送至PIS模拟试验装置PIS主处理器板4-1，该电平信号经过PIS模拟试验装置PIS主处理器板4-1处理转换为以太网数据后发送至监控计算机2监控软件上显示。
广播试验信号检测：
试验人员拿起司机室电话并按下“广播”按钮开始讲话，通过PIS模拟试验装置的音频信号采集模块4-3采集车钩对应针脚的模拟音频信号并转化传送至PIS模拟试验装置PIS主处理器板4-1，该模拟音频信号经过PIS模拟试验装置PIS主处理器板4-1处理转化为数字信号，再由PIS主处理器板4-1处理该数字信号转换为以太网数据后发送至监控计算机2监控软件上显示。
乘务员对讲信号检测：
试验人员在车上按下“乘务员”按钮，并使用司机室电话与乘务员电话进行通话，通过PIS模拟试验装置的音频转换模块4-3采集车钩对应针脚的音频信号并转化传送至PIS模拟试验装置PIS主处理器板4-1，该音频信号经过PIS模拟试验装置PIS主处理器板4-1处理转化为以太网数据后发送至监控计算机2监控软件上显示。

Claims (9)

1.CRH5型动车组重联模拟调试装置，包括集成在可移动式机柜内热轴主机(1)、监控计算机(2)、端部IO装置(3)、PIS模拟测试装置(4)、以太网交换机(5)、重联网关(6)和车钩连接器工装(7)；其特征是：
所述端部IO装置(3)通过数字量输入通道采集车钩电压信号，并将所述车钩电压信号转换成以太网通信信号，经以太网交换机(5)传送至监控计算机(2)进行状态监视；所述监控计算机(2)通过以太网向车钩发送数字量输出控制信号；
所述重联网关(6)通过WTB总线与重联动车组进行网络通信，将列车编组信息和运行状态信息通过MVB总线传送至端部IO装置(3)，所述端部IO装置(3)将所述列车编组信息和运行状态信息转换为以太网信号，经以太网交换机(5)传送至监控计算机(2)进行状态监视；所述监控计算机(2)通过以太网向重联网关(6)发送列车运行指令和网络控制指令；
所述PIS模拟测试装置(4)通过RS485和UIC568总线接收重联动车组的PIS系统数据，并将接收的PIS系统数据转换为以太网信号，经以太网交换机(5)传送至监控计算机(2)进行状态监视；
所述热轴主机(3)通过CAN总线与重联动车组热轴系统组网，并将热轴系统信息通过RS232/USB协议传送至监控计算机(2)进行显示；所述监控计算机(2)同时完成热轴报警试验；监控计算机(2)还用于通过以太网向热轴主机发送重联控制指令，该控制指令经CAN/ETH网关进行协议转换后，发送至热轴主机(1)。
2.根据权利要求1所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置，其特征在于：还包括圆形连接器，所述热轴主机(1)、端部IO装置(3)、PIS模拟测试装置(4)和重联网关(6)均通过圆形连接器与车钩连接器连接。
3.根据权利要求1所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置，其特征在于：所述热轴主机(1)集成有维护板卡、电源板卡和两块CAN通信板卡；第一块CAN通信板卡的X3通信接口和X4通信接口用于重联通信；第二块CAN通信板设置有X6通信接口和X7通信接口，用于与CAN/ETH网关连接，通过监控计算机(2)实现本地控制；所述维护板卡有维护接口T0，用于实现与监控计算机热轴模拟测试软件之间的通信；所述电源板卡设置有X8电源接口。
4.根据权利要求1所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置，其特征在于：所述重联网关(6)集成有电源板卡和两块GW-CPU板卡；所述两块GW-CPU板卡上均设置有WTB总线接口和MVB总线接口；所述电源板卡设置有圆形防插反电源接口，用于实现列车初运行和数据交互。
5.根据权利要求1所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置，其特征在于：所述端部IO装置(3)集成有数字量输出板(3-3)、电源板卡(3-4)、两块主处理器板(3-1)和两块数字量输入板(3-2)；每块主处理器板(3-1)的前面板上设置有ETH接口、RS485/CAN接口、MVB接口和TERM维护接口；每块数字量输入板(3-2)的前面板上设置有16路数字量输入采集通道，两块数字量输入板(3-2)共32路数字量输入采集通道；所述数字量输出板(3-3)的前面板设置有8路数字量输出控制通道；所述电源板卡(3-4)的前面板设置有DC110V电源接口，通过所述电源板卡(3-4)的背板给数字量输出板(3-3)、两块主处理器板(3-1)和两块数字量输入板(3-2)供电。
6.根据权利要求1所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置，其特征在于：所述端部IO装置(3)中的数字量输入板(3-2)和数字量输出板(3-3)均包括前面板连接器、MCU及背板连接器；
所述数字量输入板(3-2)工作过程为：外部信号通过前面板连接器输入到数字量输入采集通道中，经过数字量输入采集通道调理后由MCU采集并封装成CAN帧数据后发送到背板连接器的CAN总线，由CAN总线传输至主处理器板(3-1)进行数据处理后转换到监控计算机(2)；
所述数字量输出板(3-3)工作过程为：所述监控计算机(2)向所述主处理器板(3-1)发送控制指令，主处理器板(3-1)经过数据处理、转换传输到背板连接器连接的CAN总线，再由数字量输出板(3-3)接收CAN帧数据，最后由MCU控制数字量输出通道输出对应电压信号。
7.根据权利要求1所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置，其特征在于：所述PIS模拟测试装置(4)包括一块PIS主处理器板(4-1)、一块数字量信号转换模块(4-2)和两块音频信号采集模块(4-3)；所述数字量信号转换模块(4-2)和音频信号采集模块(4-3)为将车钩上采集的PIS系统DC24V电压控制指令转换为DC5V电压信号；所述PIS主处理器板(4-1)上设置有：ETH接口、RS485接口和DC12V电源接口，PIS系统试验的音频信号及控制指令由PIS主处理器板(4-1)转化传送至监控计算机(2)。
8.根据权利要求7所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置，其特征在于：所述PIS模拟测试装置用于485通信信号检测，重联电话信号检测，广播试验信号检测以及乘务员对讲信号检测。
9.根据权利要求8所述的CRH5型动车组重联模拟调试装置，其特征在于：
所述485通信信号的检测方式为：
通过PIS模拟试验装置的PIS主处理器板(4-1)中的RS485接口检测车钩上对应的RS485针脚信号，经PIS主处理器板(4-1)处理转化为以太网数据后发送至监控计算机(2)上显示；
所述重联电话信号的检测方式为：
试验人员在车上拿起司机室电话，通过PIS模拟试验装置的数字量信号转换模块(4-2)采集车钩对应针脚电平信号并转化传送至PIS主处理器板(4-1)，该电平信号经主处理器板(4-1)处理转换为以太网数据后发送至监控计算机(2)监上显示；
所述广播试验信号的检测方式为：
试验人员拿起司机室电话并按下广播按钮开始讲话，通过PIS模拟试验装置的音频信号采集模块(4-3)采集车钩对应针脚的模拟音频信号并转化传送至PIS主处理器板(4-1)，该模拟音频信号经PIS主处理器板(4-1)处理转化为数字信号，再由PIS主处理器板(4-1)处理该数字信号转换为以太网数据后发送至监控计算机(2)上显示；
所述乘务员对讲信号的检测方式为：
试验人员在车上按下乘务员按钮，并使用司机室电话与乘务员电话进行通话，通过PIS模拟试验装置的音频转换模块(4-3)采集车钩对应针脚的音频信号并转化传送至PIS主处理器板(4-1)，该音频信号经PIS主处理器板(4-1)处理转化为以太网数据后发送至监控计算机(2)上显示。
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