CN116339229B - 试验台机车制动机控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供的一种试验台机车制动机控制系统和方法，涉及列车试验台技术领域。该试验台机车制动机控制系统的客户端与服务器通信连接；控制器与客户端通信连接；转换模块与控制器通信连接；机车制动机与转换模块连接。其中，控制器接收来自服务器的控制指令，并将控制指令同步发送至转换模块，转换模块将控制指令转换为电参数信号，机车制动机依据电参数调整列车的减压量；电参数信号与减压量呈一一对应关系。该系统的控制精度更高，重复性试验的差异更小，试验结果更加可靠。
Description
技术领域
本发明涉及列车试验台技术领域，具体而言，涉及一种试验台机车制动机控制系统和方法。
背景技术
现有技术中，若要进行列车的制动或缓解试验，是通过司机操作手柄来进行试验的，调整手柄的不同角度以对应不同的控制信号。由于操作手柄的角度存在一定间隙，不易控制且存在一定误差，试验中的目标减压量与实际减压量差异较大。其次，由于每个司机的操作习惯与操作水平差异，同一司机控制同一个减压量的重复差异性较大，不利于试验变量的控制，影响试验结果。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种试验台机车制动机控制系统和方法，其能够减小试验误差，降低重复性操作的差异，提高试验的控制精度。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种试验台机车制动机控制系统，包括：
客户端，与服务器通信连接；
控制器，所述控制器与所述客户端通信连接；
转换模块，所述转换模块与所述控制器通信连接；
机车制动机，所述机车制动机与所述转换模块连接；
其中，所述控制器接收来自服务器的控制指令，并将所述控制指令同步发送至所述转换模块，所述转换模块将所述控制指令转换为电参数信号，所述机车制动机依据所述电参数调整列车的减压量；所述电参数信号与所述减压量呈一一对应关系。
在可选的实施方式中，所述控制指令包括初制动指令、局部制动指令和全制动指令；
所述转换模块将所述初制动指令转换为第一电压信号，所述第一电压信号对应第一减压量；
所述转换模块将所述全制动指令转换为第二电压信号，所述第二电压信号对应第二减压量；
所述转换模块将所述局部制动指令转换为第三电压信号，所述第三电压信号对应第三减压量；
其中，所述第三电压信号的范围处于所述第一电压信号和所述第二电压信号之间，所述第三减压量位于所述第一减压量和所述第二减压量之间。
在可选的实施方式中，所述第三电压信号与所述第三减压量呈线性关系。
在可选的实施方式中，所述控制指令还包括快充位指令、紧急制动指令和中位指令；
所述转换模块将所述快充位指令转换为第一信号，所述第一信号对应大闸的缓解位或充气位；所述转换模块将所述紧急制动指令转换为第二信号，所述第二信号对应第四减压量；所述转换模块将所述中位指令转换为第三信号，所述第三信号对应所述列车的减压量或增压量为零。
在可选的实施方式中，所述服务器发出的控制指令的格式为第一文本、标记符、第二文本、标记符；其中，所述第一文本表征时间，所述第二文本表征控制指令或结束指令；所述标记符起分隔作用。
在可选的实施方式中，所述服务器与所述客户端和所述控制器通信连接；所述服务器还用于发送程序结束指令；若所述客户端接收到所述程序结束指令，则结束数据采集。
在可选的实施方式中，所述控制器用于向所述客户端发出通讯连接请求，所述控制器与所述客户端通信连接确认成功后，所述控制器用于接收所述控制指令。
第二方面，本发明提供一种试验台机车制动机控制方法，包括：
接收控制指令；
将所述控制指令发送至转换模块，以调整列车的减压量；
其中，所述控制指令转换为电参数信号，所述电参数信号与所述减压量呈一一对应关系。
在可选的实施方式中，所述接收控制指令的步骤中：
所述控制指令包括初制动指令、局部制动指令和全制动指令；
所述转换模块将所述初制动指令转换为第一电压信号，所述第一电压信号对应第一减压量；
所述转换模块将所述全制动指令转换为第二电压信号，所述第二电压信号对应第二减压量；
所述转换模块将所述局部制动指令转换为第三电压信号，所述第三电压信号对应第三减压量；
其中，所述第三电压信号的范围处于所述第一电压信号和所述第二电压信号之间，所述第三减压量位于所述第一减压量和所述第二减压量之间；
所述第三电压信号与所述第三减压量呈线性关系。
在可选的实施方式中，所述接收控制指令的步骤之前，所述方法还包括：
向客户端发送通讯连接请求；
在与所述客户端通讯连接成功后，接收所述控制指令。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
本发明实施例提供的试验台机车制动机控制系统和方法，采用电参数控制列车的减压量，每一个电参数信号与减压量呈一一对应关系，在发送控制指令时，将控制指令转换为电参数信号，能够实现减压量的精确控制，降低目标减压量和实际减压量的差异，提高试验精度。并且该控制系统和方法克服了司机操作的主观影响以及操作水平的差异等，重复操作的差异性较小，有利于试验变量的控制，提高试验结构的准确度和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的试验台机车制动机控制系统的组成框图示意结构。
图标：10-客户端；20-服务器；30-控制器；40-转换模块；50-机车制动机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1，本实施例提供了一种试验台机车制动机控制系统，包括客户端10、控制器30、转换模块40和机车制动机50。客户端10与服务器20通信连接；控制器30与客户端10通信连接；转换模块40与控制器30通信连接；机车制动机50与转换模块40连接。其中，控制器30接收来自服务器20的控制指令，并将控制指令同步发送至转换模块40，转换模块40将控制指令转换为电参数信号，机车制动机50依据电参数调整列车的减压量；电参数信号与减压量呈一一对应关系。能够实现减压量的精确控制，降低目标减压量和实际减压量的差异，提高试验精度。并且该控制系统和方法克服了司机操作的主观影响以及操作水平的差异等，重复操作的差异性较小，有利于试验变量的控制，提高试验结构的准确度和可靠性。
可选的，控制指令包括初制动指令、局部制动指令和全制动指令。转换模块40将初制动指令转换为第一电压信号，第一电压信号对应第一减压量。转换模块40将全制动指令转换为第二电压信号，第二电压信号对应第二减压量。转换模块40将局部制动指令转换为第三电压信号，第三电压信号对应第三减压量。其中，第三电压信号的范围处于第一电压信号和第二电压信号之间，第三减压量位于第一减压量和第二减压量之间。且第三电压信号与第三减压量呈线性关系。
本实施例中，电参数信号采用电压信号。当然，在其它实施方式中，电参数信号包括但不限于是电流、电容、电阻或电感中的至少一个。本实施例中，以电压信号为例进行说明。
可选地，列车运行时，列车进行制动的最小减压量为50KPa，因此减压50KPa制动又称为列车初制动，在机车制动机50的设置中是个定值。但是当列车减压50KPa时，列车的运行速度仍然较快，不满足列车调速要求或者列车即将超速时，必须追加减压。例如追加20KPa的减压量50+20KPa、追加30KPa的减压量50+30KPa、追加50KPa的减压量50+50KPa等，最多可将减压量调整至170KPa，制动降低列车速度。或者，当列车遇到故障需要停车时，需要采用大减压量制动使列车停车，即紧急制动。因此，机车制动机50作为整个列车制动信号的源头，精准控制机车制动机50的减压量尤为重要。
可以理解，本实施例中的机车制动机50的制动减压采用电压控制，采用DK-2型制动机。控制器30采用PLC控制器30。服务器20为仿真系统，仿真系统中的仿真软件程序等安装在普通计算机上。客户端10采用计算机，作为客户端10的计算机和用于安装仿真软件程序的计算机可以是同一个，也可以是不同的计算机。可选地，PLC的转化输出电压最大为10V，为了尽可能的利用量程，使控制更加精准。本实施例中将大闸的初制动位置，对应第一减压量为50KPa，第一电压信号为0.3V。大闸位于全制动位时，对应的第二减压量为170KPa，第二电压信号是9.9V。大闸位于制动区，即局部制动时，对应的第三减压量为50KPa至170KPa，第三电压信号是0.3V至9.9V。第三电压信号和第三减压量为线性输出关系。
为了精准控制，每隔1KPa测量1次电压，实测了减压量为50KPa至170KPa各个减压量下的电压值，共计121个减压量和对应电压值。同时为了操作人员使用的便捷性、通用性和易懂性，因此，在常用制动减压时，仿真系统发出定义“-50”，代表减压50KPa，为数字信号，经PLC接收信号后，根据内置对应的电压0.3V，转化为电压信号给DK-2型机车制动机50的大闸接口，这个大闸接口就是原来DK-2型制动机手柄转动时输出电压的接口，实现原来手柄的功能，替代人工对手柄角度的操纵。
可选的，控制指令还包括快充位指令、紧急制动指令和中位指令。转换模块40将快充位指令转换为第一信号，第一信号对应大闸的缓解位或充气位；转换模块40将紧急制动指令转换为第二信号，第二信号对应第四减压量；转换模块40将中位指令转换为第三信号，第三信号对应列车的减压量或增压量为零。需要说明的是，这里的第一信号、第二信号、第三信号可以是电压信号、也可以是其它信号，如电流信号或电阻信号等。快充位指令表示调整大闸至快充位，也叫缓解位或充气位。紧急制动指令表示调整大闸至紧急制动位，比如紧急制动位对应的减压量为600KPa。中位指令表示调整大闸至中立位，中立位也叫运转位，既不充气，也不缓解，即对应列车的增压量或减压量为零。列车运行时的中立位是指列车不充气也不缓解，因此控制的电压不会变动，为了区分充气位，定义仿真软件发出的指令为“20”。
列车正常运行时，为了保证制动时列车具有充足的制动力，在不需要制动的工况下机车压缩机实时自动检测列车管的压力并对其进行充风，因此，在仿真系统发送指令“10”时，PLC控制一个继电器联通DK-2型制动机的缓解通路，实现机车缓解动作。为了区分制动时列车管减压，以及单独“1”引起指令歧义，设置指令为“10”。
需要说明的是，本实施例中的快充位、初制动位、全制动位、紧急制动位和运转位可以采用预定位置，比如，接收到快充位信号后，控制大闸移动至预设的快充位。接收到初制动信号后，控制大闸移动至预设的初制动位。若接收到局部制动信号，由于局部制动对应大闸的一个移动位置区间，则依据电压信号控制大闸位于对应的位置。容易理解，本实施例中，将局部制动对应的减压量从减压50KPa至减压170KPa，按1KPa的精度分为121个减压量。将局部制动对应的电压信号从0.3V至9.9V的区间等分为121个电压值，该121个电压值构成一组等差数列，初值为0.3V，末值为9.9V，相邻两个数的差值为（9.9-0.3）/121。相应的，大闸的位置在局部制动区域内对应121个位置，这样，每收到一个局部制动指令，会换算成一一对应的一个电压信号，并依据该电压信号控制大闸处于对应的制动位置，实现精准控制。
通过试验验证，该控制系统执行后，目标减压量与实际减压量的差值非常小，差异范围在0.5KPa以内，完全可以满足高精度控制的试验要求。当然，本实施例中，是以1KPa的精度设计了121组一一对应的关系。在其它实施方式中，也可以根据实际控制精度的需要，灵活调整，比如控制精度为0.5KPa，则设计242组对应关系；或者比如控制精度约为2KPa，则设计60组对应关系，这里不作具体限定。
本实施例中，位了便于操作和记忆，发送初制动指令时，数据格式为“-50”，表示制动减压量为50KPa。发送局部制动指令时，数据格式为“-A”，A为51至169中任意一个数，表示减压AKPa，如“-52”、“-60”、“-100”、“-123”等。发送全制动指令时，数据格式为“-170”。发送紧急制动指令时，数据格式为“-180”。发送快充指令时，数据格式为“10”。发送运转位指令时，数据格式为“20”。
可选的，服务器20分别与客户端10和控制器30通信连接；服务器20还用于发送程序结束指令；若客户端10接收到程序结束指令，则结束客户端10的数据采集。可选的，服务器20发出的控制指令的格式为第一文本、标记符、第二文本、标记符；其中，第一文本表征时间，第二文本表征控制指令或结束指令；标记符起分隔作用。比如指令格式为：时间(%10.3f) * 大闸动作指令或程序结束标记，其中时间用保留3位小数的浮点形数据类型，时间和指令之间用星号*隔开，时间和结束指令“end”之间用星号*隔开。可选地，0.000*-180*，表示立即执行紧急制动。0.001*-50*，表示0.001秒执行初制动。0.002*end*，表示0.002秒执行结束指令。又如0.001*-100*，表示0.001秒执行制动减压100KPa。
可选的，控制器30用于向客户端10发出通讯连接请求，控制器30与客户端10通信连接确认成功后，控制器30用于接收控制指令。这样，能保证控制器30和客户端10的通畅通信，实现列车制动的精准控制。本实施例中，控制器30与客户端10的计算机采用网线连接，保证信号传输的稳定性、准确性和低延时行。
本发明实施例还提供一种试验台机车制动机50控制方法，包括：
控制器30向客户端10发送通讯连接请求；在与客户端10通讯连接成功后，接收来自服务器20的控制指令。控制器30将控制指令同步发送至转换模块40，以调整列车的减压量。其中，控制指令转换为电参数信号，电参数信号与减压量呈一一对应关系。转换模块40采用A/D转换模块40。
可选的，接收控制指令的步骤中，控制指令包括初制动指令、局部制动指令和全制动指令。
转换模块40将初制动指令转换为第一电压信号，第一电压信号对应第一减压量；转换模块40将全制动指令转换为第二电压信号，第二电压信号对应第二减压量；转换模块40将局部制动指令转换为第三电压信号，第三电压信号对应第三减压量。其中，第三电压信号的范围处于第一电压信号和第二电压信号之间，第三减压量位于第一减压量和第二减压量之间，且第三电压信号与第三减压量呈线性关系。
本实施例将局部制动的减压量和大闸的电压信号成线性关系，且一个减压量制动信号对应一个电压信号，通过电压信号来控制大闸的位置实现列车的制动减压，控制更加精准。消除了人为操作大闸带来的试验误差，重复性操作的差异性更小，有利于提高控制精度，提高试验结构的准确性和可靠性。
综上所述，本发明实施例提供的试验台机车制动机控制系统和方法，具有以下几个方面的有益效果，包括：
本发明实施例提供的试验台机车制动机控制系统和方法，可实现模拟列车运行中的制动工况或缓解工况。采用电参数控制列车的减压量，每一个电参数信号与减压量呈一一对应关系，在发送控制指令时，将控制指令转换为电参数信号，能够实现减压量的精确控制，降低目标减压量和实际减压量的差异，提高试验精度。并且该控制系统和方法克服了司机操作的主观影响以及操作水平的差异等，重复操作的差异性较小，有利于试验变量的控制，提高试验结构的准确度和可靠性。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种试验台机车制动机控制系统，其特征在于，包括：
客户端，与服务器通信连接；
控制器，所述控制器与所述客户端通信连接；
转换模块，所述转换模块与所述控制器通信连接；
机车制动机，所述机车制动机与所述转换模块连接；
其中，所述控制器接收来自服务器的控制指令，并将所述控制指令同步发送至所述转换模块，所述转换模块将所述控制指令转换为电参数信号，所述机车制动机依据所述电参数调整列车的减压量；所述电参数信号与所述减压量呈一一对应关系；
所述控制指令包括初制动指令、局部制动指令、全制动指令、快充位指令、紧急制动指令和中位指令；
所述转换模块将所述初制动指令转换为第一电压信号，所述第一电压信号对应第一减压量；
所述转换模块将所述全制动指令转换为第二电压信号，所述第二电压信号对应第二减压量；
所述转换模块将所述局部制动指令转换为第三电压信号，所述第三电压信号对应第三减压量；所述第三电压信号与所述第三减压量呈线性关系；
其中，所述第三电压信号的范围处于所述第一电压信号和所述第二电压信号之间，所述第三减压量位于所述第一减压量和所述第二减压量之间；
所述转换模块将所述快充位指令转换为第一信号，所述第一信号对应大闸的缓解或充气位；所述转换模块将所述紧急制动指令转换为第二信号，所述第二信号对应第四减压量；所述转换模块将所述中位指令转换为第三信号，所述第三信号对应所述列车的减压量或增压量为零；
控制器采用PLC控制器，服务器为仿真系统；大闸的初制动位置，对应第一减压量为50KPa，第一电压信号为0.3V；大闸位于全制动位时，对应的第二减压量为170KPa，第二电压信号是9.9V；第三电压信号和第三减压量为线性输出关系，每收到一个局部制动指令，会换算成一一对应的一个电压信号，并依据该电压信号控制大闸处于对应的制动位置；发送紧急制动指令时，数据格式为“-180”；发送快充指令时，数据格式为“10”；发送运转位指令时，数据格式为“20”。
2.根据权利要求1所述的试验台机车制动机控制系统，其特征在于，所述服务器发出的控制指令的格式为第一文本、标记符、第二文本、标记符；其中，所述第一文本表征时间，所述第二文本表征控制指令或结束指令；所述标记符起分隔作用。
3.根据权利要求1所述的试验台机车制动机控制系统，其特征在于，所述服务器分别与所述客户端和所述控制器通信连接；所述服务器还用于发送程序结束指令；若所述客户端接收到所述程序结束指令，则结束数据采集。
4.根据权利要求1所述的试验台机车制动机控制系统，其特征在于，所述控制器用于向所述客户端发出通讯连接请求，所述控制器与所述客户端通信连接确认成功后，所述控制器用于接收所述控制指令。
5.一种试验台机车制动机控制方法，其特征在于，适用于如权利要求1至4中任一项所述的试验台机车制动机控制系统，所述方法包括：
接收控制指令；
将所述控制指令发送至转换模块，以调整列车的减压量；
其中，所述控制指令转换为电参数信号，所述电参数信号与所述减压量呈一一对应关系。
6.根据权利要求5所述的试验台机车制动机控制方法，其特征在于，所述接收控制指令的步骤中：
所述控制指令包括初制动指令、局部制动指令和全制动指令；
所述转换模块将所述初制动指令转换为第一电压信号，所述第一电压信号对应第一减压量；
所述转换模块将所述全制动指令转换为第二电压信号，所述第二电压信号对应第二减压量；
所述转换模块将所述局部制动指令转换为第三电压信号，所述第三电压信号对应第三减压量；
其中，所述第三电压信号的范围处于所述第一电压信号和所述第二电压信号之间，所述第三减压量位于所述第一减压量和所述第二减压量之间；
所述第三电压信号与所述第三减压量呈线性关系。
7.根据权利要求6所述的试验台机车制动机控制方法，其特征在于，所述接收控制指令的步骤之前，所述方法还包括：
向客户端发送通讯连接请求；
在与所述客户端通讯连接成功后，接收所述控制指令。
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