CN210895959U

CN210895959U - 一种城铁客车安全环路智能调试培训系统

Info

Publication number: CN210895959U
Application number: CN201921929346.4U
Authority: CN
Inventors: 罗昭强; 董睿; 何绪昆
Original assignee: CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Current assignee: CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Priority date: 2019-11-08
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2020-06-30
Anticipated expiration: 2029-11-08

Abstract

一种城铁客车安全环路智能调试培训系统，包括两个主控单元和一个执行单元，主控单元包括司机控制器、ATP切除指令电路、列车零速监控环路、司机警惕监控电路、列车总风监控环路电路、列车紧急制动安全回路电路、列车紧急制动环路电路；执行单元包括列车零速监控环路及列车线、列车总风压力开关监控环路及列车线、BCU传输过来的零速信号；用于传输列车紧急制动信号给制动控制单元BCU；ATP切除指令电路、列车零速监控环路、司机警惕监控电路、总风监控环路电路、紧急制动安全回路电路、司机控制器的正常监控状态构成了列车紧急制动环路电路。相比使用真实车辆进行培训，省时省力，减少培训对真实车辆的功能及性能的影响，避免车辆出现意外的质量问题，降低损失。

Description

一种城铁客车安全环路智能调试培训系统

技术领域

本实用新型属于城市轨道交通车辆调试和维护操作技能培训技术领域，尤其是涉及一种满足城市轨道车辆安全环路系统的智能调试培训系统，满足调试员工调试操作技能培训与考核。

背景技术

随着中国城市轨道交通的快速发展，地铁、轻轨车辆的装备水平、技术含量已经达到了世界领先水平。在地铁、轻轨车辆生产制造环节中，车辆调试是其中关键一环，它关系到地铁、轻轨车辆的各项功能能否正常实现以及地铁、轻轨车辆的安全可靠运行。因此，对地铁、轻轨车辆调试岗位员工的技能水平要求很高。

对于地铁、轻轨车辆调试岗位的员工技能培训，一直是困扰培训工作的难题。一般来讲，对于该岗位的传统培训仅限于图纸原理的培训，基本没有实做培训。因为一组地铁、轻轨车辆单组造价约为500-3000万元，利用原车培训风险大、成本高，生产周期不允许，不可控因素多，而且由于质量管理工艺制度的限制不能更深入了解地铁、轻轨车辆控制原理。上述情况严重制约了调试员工操作技能水平的提高，导致成为地铁、轻轨车辆生产的制约因素。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种模拟方法实现具有较高仿真程度，对场地和环境要求不高，较少的能源和材料消耗，方便调试员工在脱离城铁车辆现车的情况下，实现对城铁车辆列车安全环路调试技能培训的调试操作实训系统。

为实现上述目的，本实用新型提供一种城铁客车安全环路智能调试培训系统，其特征在于：包括两个主控单元和一个执行单元，三个单元通过连接器连接成一个完整的整体，主控单元包括司机控制器、ATP切除指令电路、列车零速监控环路、司机警惕监控电路、列车总风监控环路电路、列车紧急制动安全回路电路、列车紧急制动环路电路；执行单元包括列车零速监控环路及列车线、列车总风压力开关监控环路及列车线、列车紧急制动安全回路列车线、列车紧急制动环路电路及列车线、制动控制单元BCU；司机控制器与司机警惕监控电路连接，用于发送警惕按钮信号；司机控制器与列车紧急制动安全回路电路连接，用于传递手柄EB位信号；ATP切除指令电路与列车紧急制动环路电路连接，用于传输ATP切除指令；司机警惕监控电路与列车紧急制动安全回路电路连接，用于传递司机警惕监控信号；列车零速监控环路与列车零速监控环路及列车线连接，用于列车零速信号的双向传输；列车总风监控环路电路与列车总风监控环路电路及列车线连接，用于列车总风信号的双向传输；列车紧急制动安全回路电路与列车紧急制动安全回路列车线连接，用于列车紧急制动安全回路信号的双向传输；列车紧急制动环路电路与列车紧急制动环路电路及列车线连接，用于列车紧急制动信号的双向传输；列车零速监控环路及列车线与制动控制单元BCU连接，用于接收制动控制单元BCU传输过来的零速信号；列车紧急制动环路电路及列车线与制动控制单元BCU连接，用于传输列车紧急制动信号给制动控制单元BCU；ATP切除指令电路、列车零速监控环路、司机警惕监控电路、总风监控环路电路、紧急制动安全回路电路、司机控制器的正常监控状态构成了列车紧急制动环路电路，任意一点异常，则列车紧急制动环路电路断开。

当ATP切除指令电路确认ATP已经切除，列车零速监控环路确认零速有效，司机警惕监控电路确认司机警惕处于非激活状态，总风监控环路确认总风压力达到要求，紧急制动安全回路已经激活，司机控制器手柄处于建立紧急制动的状态后，确认列车紧急制动环路继电器得电，则列车紧急制动环路建立。

本实用新型通过上述硬件有机地融合在一起，三个单元布置，符合城铁车辆的主控车辆及执行车辆的布局方式安排，列车安全环路系统中的各级监控电路、监控环路、信号回路将三个单元串联在一起，并且各级监控电路、监控环路、信号回路环环相扣，最终体现在列车紧急制动环路中，将影响车辆运行安全的各个项点进行融合串联，只要一个节点出现问题，就会触发车辆停车。各级监控电路、监控环路、信号回路、环路的仿真程度高，所有部件的接口及接线逻辑，均按照城铁车辆原型进行布置，培训者可以根据城铁车辆的调试内容，编写实训系统的调试方法，使受训人员根据调试方法进行标准化的操作；利用小型紧凑的三个单元模拟仿真一列城铁车辆的列车安全环路系统功能，照比使用真实车辆进行培训，具有部件集中，走动范围小，节省人员走动时间，并且可以减少培训对真实车辆的功能及性能的影响，避免车辆出现意外的质量问题，降低损失。

附图说明

图1 模拟的列车安全环路系统布局框图；

图2 ATP切除指令电路；

图3 司机警惕监控电路；

图4a 主控单元的列车零速监控环路；

图4b 执行单元的列车零速监控环路及列车线；

图5 列车总风监控环路电路；

图6 列车紧急制动安全回路电路；

图7 列车紧急制动环路电路。

具体实施方式

参照图1，本实用新型组成中两个主控单元和一个执行单元分别是主控机柜1、主控机柜2、执行机柜的三个模拟系统机柜，通过连接器将三个单元连接成完整的整体。在主控机柜1和主控机柜2设置有：司机控制器、ATP切除指令电路、列车零速监控环路、司机警惕监控电路、列车总风监控环路电路、列车紧急制动安全回路电路、列车紧急制动环路电路。执行机柜设置有：列车零速监控环路及列车线、列车总风压力开关监控环路及列车线、列车紧急制动安全回路列车线、列车紧急制动环路电路及列车线、配电盘1/配电盘3/配电盘2上的制动控制单元BCU。

其中：司机控制器与司机警惕监控电路连接，司机控制器向司机警惕监控电路发送警惕按钮信号；司机控制器与列车紧急制动安全回路电路连接，将手柄EB位信号传给列车紧急制动安全回路电路；ATP切除指令电路与列车紧急制动环路电路连接，将ATP切除指令传输给列车紧急制动环路电路；司机警惕监控电路与列车紧急制动安全回路电路，将司机警惕监控信号，传输给列车紧急制动安全回路电路；列车零速监控环路与列车零速监控环路及列车线连接，进行列车零速信号的双向传输；列车总风监控环路电路与列车总风监控环路电路及列车线，进行列车总风信号的双向传输；列车紧急制动安全回路电路与列车紧急制动安全回路列车线连接，进行列车紧急制动安全回路信号的双向传输；列车紧急制动环路电路与列车紧急制动环路电路及列车线连接，进行列车紧急制动信号的双向传输；列车零速监控环路及列车线与配电盘1/配电盘3/配电盘2制动控制单元BCU连接，配电盘1/配电盘3/配电盘2制动控制单元BCU将零速信号传输给列车零速监控环路及列车线；列车紧急制动环路电路及列车线与配电盘1/配电盘3/配电盘2制动控制单元BCU连接，将列车紧急制动信号传输给配电盘1/配电盘3/配电盘2制动控制单元BCU。

列车安全环路主要的体现方式是列车紧急制动环路，建立列车紧急制动环路中，需要先建立：ATP切除指令电路、列车零速监控环路、司机警惕监控电路、总风监控环路、紧急制动安全回路，还需要保证司机控制器手柄功能正常，只有上述的各个电路及环路正常建立，且紧急制动按钮未被触发，将各个环路、电路的结果进行串联，配合紧急制动按钮，完成列车紧急制动环路的建立，只要其中任意一个环路或电路出现问题，都会引起列车紧急制动环路的断开。

其中由于智能调试实训装置未配备ATP安全防护系统，所以ATP切除指令电路是切除ATP安全防护系统的电路，操作开关至切除位，ATP系统切除继电器会得电，向系统提供ATP切除指令。

列车零速监控环路由主控机柜1的零速监控环路，执行机柜的零速监控环路及列车线，主控机柜2的零速监控环路，经过连挂线构成的环形电路。通过主控机柜的电源及司机室激活的控制，经过执行机柜的三个制动单元BCU内部速度信号反馈开关，再经过尾部主控机柜的司机室未激活的控制，将零速信号传输到列车线上，使两个主控机柜的零速继电器得电，为装置提供零速信号。

司机警惕监控电路是监控司机控制器是否在操控状态的电路，当司机控制器手柄在建立紧急环路后，准备脱离紧急制动位（EB）及最大常用制动位时，需要按住司机警惕按钮，否则会触发司机警惕监控电路。司机控制器处于非紧急制动位及最大常用制动位时，司机警惕按钮被松开，会在一定时间触发报警，并在报警一段时间内，触发司机警惕监控电路断开紧急制动环路。在已触发报警，但未触发司机警惕监控电路断开紧急制动环路时，按下司机警惕按钮，可以复位司机警惕监控电路。

总风监控环路包括：主控机柜的列车总风监控环路及执行机柜的列车总风压力开关监控环路及列车线，通过连挂线构成环形电路。通过主控机柜的电源及司机室激活的控制，将执行机柜的总风压力进行监控，装置通过空气压缩机对总风管提供压缩空气，压力开关对总风管内的压缩空气进行压力监控，只有总风的压力值达到标准后，才会触发总风压力开关，使列车总风监控环路建立，为装置提供总风压力有效信号。

紧急制动安全回路电路包括：主控机柜的列车紧急制动安全回路电路及执行单元的列车紧急制动安全回路列车线，通过连挂线构成环形电路。主要负责监控司控器手柄位置状态、运行方向开关状态、司机警惕状态、总风状态，将上述状态的执行结果进行串联，建立列车紧急制动安全回路，只要任意一点出现问题，都会引起列车紧急制动安全回路断开，从而引起列车紧急制动环路断开。

图2是ATP切除指令电路。由于实训装置未设置模拟ATP系统，为满足模拟装置的列车安全环路的功能建立，设置ATP切除指令电路。ATP切除指令电路通过=41-F01空开供电，操作主控机柜上的ATP切除开关（=41-S01）至切除位，ATP切除继电器=41-K10、=41-K11、=41-K16、=41-K17会得电。

图3是司机警惕监控电路。司机警惕的功能是监控司机操作状态，防止司机的手脱离司控器驾驶轨道车辆，闭合空开=24-F01，将司控器牵引/制动手柄（=24-A01）打至EB位，按下司控器牵引/制动手柄上的司机警惕按钮，=24-K01断电延时继电得电，=24-K01常闭触点断开，经过头继电器=21-K06，向TCMS系统发出信号0，代表警惕监控电路已建立，警惕报警未激活。=24-K01常开触点闭合，=24-K02断电延时继电器得电，=24-K02常开触点闭合，这时，只要按住警惕按钮，司控器牵引/制动手柄可脱离EB位进行操作，并且当司控器在=24-K02得电后，可以在最大常用制动位时，按下警惕按钮既可以保持警惕监控电路的建立。司机警惕监控继电器=24-K01及=24-K02的延时时间均为3S，当=24-K01失电后，3S之内=24-K02不会失电，如果警惕按钮在司控器牵引/制动手柄非紧急位和非最大常用制动位被松开，会触发司机警惕第一阶段，时间3S，TCMS系统会触发车辆警惕蜂鸣器发出声光报警，在3S之内，再次按下警惕按钮，就会重新建立司机警惕监控电路。当触发司机警惕第一阶段后，3S之内未重新建立司机警惕监控电路，将会使=24-K02失电，触发紧急制动环路断开，触发紧急制动。=41-K05是零速继电器，当零速有效时，=41-K05得电，警惕继电器=24-K01直接通过=41-K05继电的常开触点得电激活。

图4a、4b是列车零速监控环路。零速是指模拟装置的模拟牵引电机静止或速度＜5km/h，执行机柜机柜的配电盘1、配电盘3、配电盘2上的制动控制单元BCU会发出零速指令。图4a中在主控机柜1的司机室激活后，=21-K05头继电器得电，常开触点闭合，常闭触点断开，信号通过TC01车的=21-K05继电器常开触点使列车线26J01得电，通过图4b中的三个制动控制单元BCU零速输出电路，当装置的模拟牵引电机静止或速度＜5km/h，BCU内的常开触点闭合，通过主控机柜2的=21-K05常闭触点，使贯通线26J08得电，返回到主控机柜1，通过主控机柜1的ATP切除继电器=41-K10常开触点后，使零速继电器=41-K05、=41-K06得电，建立零速监控环路。主控机柜2进行司机室激活后，零速监控环路的建立原理同上。

图5 是列车总风监控环路电路。总风监控环路是监控装置由外置空压机提供的总风压力是否满足装置气动单元的要求的环路，当总风压力低于设定值时，监控环路会断开，会触发紧急制动。

总风监控环路的供电空开是=26-K04，激活主控机柜1的司机室，=21-K05头继电器得电，常开触点闭合，常闭触点断开，使列车线26902得电，配电盘1的=26-S06总风压力开检测总风压力值大于350kpa，压力开关常开触点闭合，主控机柜1到配电盘1的列车线26903得电，配电盘2的=26-S06总风压力开检测总风压力值大于350kpa，压力开关常开触点闭合，配电盘2到主控机柜2的列车线26902得电，经过主控机柜2的头继电器=21-K05常闭触点，使贯通线26904得电，使主控机柜1及主控机柜2的总风监控继电器=26-K05得电，信号传输给配电盘1及配电盘2的TCMS系统，进行信息反馈。主控机柜2进行司机室激活后，总风监控环路的建立原理同上。

当中间车的总风压力开关=26-S06出现故障或总风压力低于300kpa时，可以使用主控机柜的=26-S05总风低压旁路开关，将总风监控环路旁路。

图6 是列车紧急制动安全回路电路。安全回路负责监控司控器手柄位置状态、运行方向开关状态、司机警惕状态、总风状态。

安全回路的供电空开是=26-F05，激活主控机柜1的司机室，=21-K04头继电器得电，常开触点闭合，常闭触点断开，将司控器的列车运行方向手柄处于非“0”位，司控器=24-A01的牵引/制动手柄推至非EB位，同时建立司机警惕电路，使=24-K02警惕继电器得电，建立总风监控环路，=26-K05总风监控继电器得电，是贯通线26C06得电，经过主控机柜2的头继电器=21-K04常闭触点，使贯通线26C07得电，使主控机柜1及主控机柜2的安全回路继电器=26-K06得电，信号传输给配电盘1及配电盘2的TCMS系统，进行信息反馈。主控机柜2进行司机室激活后，安全回路的建立原理同上。

当司控器的列车运行方向手柄故障，或司机警惕电路故障，或总风监控环路故障，导致无法正常建立安全回路时，可以通过=26-S04安全回路旁路开关进行安全回路的建立，将=26-S04开关操作至旁路位，可实现对司控器的列车运行方向手柄、司机警惕电路、总风监控环路的信号进行旁路。

图7 是模拟列车安全环路系统的紧急制动环路。紧急制动环路是列车安全环路系统中最重要的环路，也是列车安全环路系统的最终环路，只要列车安全环路系统中的任意一个环路及电路出现故障，都会引起紧急制动环路断开，制动控制单元BCU会输出紧急制动指令，使触发紧急制动。

紧急制动环路是正负信号双控的一个环路，整个环路的正线控制逻辑及负线控制逻辑是相同，以保证列车的运行安全。环路供电空开是=26-F05，环路正线始端线号26C01，激活主控机柜1的司机室，=21-K03头继电器得电，激活ATP切除电路，ATP切除继电器=41-K11得电，常开触点闭合，线路26D01得电，将紧急制动蘑菇按钮=26-S02按起，使其常闭触点闭合，建立零速监控环路，零速继电器=41-K06得电，常开触点闭合，线路26D03得电，紧急制动=26-K08继电器得电。（紧急制动=26-K08继电器的作用：=26-K08常开触点闭合，可以将=41-K06常开触点旁路，功能是在车辆运行，车速大于5km/h，=41-K06失电，紧急制动环路由=26-K08继电器进行保持）。

线路26D03得电，安全回路建立，=26-K06安全回路继电器得电，使贯通线26D06得电，经过主控机柜2的=26-K06安全回路继电器常开触点，使主控机柜2的=26-K08得电，经过主控机柜2的=26-K08常开触点，经过主控机柜2紧急制动蘑菇按钮=26-S02常闭触点，经过主控机柜2头继电器=21-K03常闭触点，使贯通线26D07得电。紧急环路负线的始端线号是32100，负线的控制逻辑与路径与正线相同，当贯通线26D07与贯通线26D13之间有DC110V时，紧急制动环路建立，主控机柜1及主控机柜2的紧急制动环路继电器=26-K07得电，同时执行机柜的配电盘1的BCU、配电盘3的BCU、配电盘2的BCU接收到紧急制动环路建立的信号。T主控机柜2进行司机室激活后，紧急制动环路的建立原理同上。

当紧急制动环路中的任意一点断开，都会使紧急制动继电器=26-K07失电，执行机柜的配电盘1的BCU、配电盘3的BCU、配电盘2的BCU接收到紧急制动环路断开的信号，列车触发紧急制动，迅速停车。

本实用新型通过上述硬件的逻辑连接，使后台支持与前台功能硬件有机地融合在一起，体现了城铁车辆列车安全环路的主要功能，体现城铁车辆调试技能独特特点，仿真程度高，培训效率高、成本低。

列车安全环路系统的调试方法：

1、参数测量。

1.1、测量列车非永久母线32101上的电压与32100之间为DC110V。

1.2、测量列车安全环路系统中的主控机柜1及主控机柜2上的=41-F01、=24-F01、=26-F04、=26-F05空开的输出端线路与32100之间无短路现象。

1.3、闭合主控机柜1及主控机柜2上的=41-F01、=24-F01、=26-F04、=26-F05空开。

2、建立系统环路

2.1、在主控单元1操作，建立列车安全环路系统的各个环路及电路。

2.1、激活列车蓄电池，并激活司机室，确认头继电器=21-K01、=21-K02、=21-K03、=21-K04、=21-K05、=21-K06、=21-K07、=21-K08、=21-K09、=21-K10、=21-K12、=21-K11闭合。

2.2、建立ATP切除指令电路。闭合ATP系统供电空开=41-F01，操作ATP切除开关=41-S01至切除位，确认ATP切除继电器=41-K10、=41-K11、=41-K16、=41-K17得电吸合。

2.1.3、建立司机警惕监控电路。闭合司机警惕供电空开=24-F01，进行如下操作:

（1）将司机控制器手柄=24-A01操作至EB位，按下司控器手柄上的司机警惕按钮，确认司机警惕时间继电器=24-K01、=24-K02得电；

（2）按住司机警惕按钮，将手柄推至最大常用制动位，松开司机警惕按钮，确认司机警惕时间继电器=24-K01、=24-K02不失电，再按下司机警惕按钮，确认司机警惕时间继电器=24-K01、=24-K02得电；

（3）按住司机警惕按钮，将司机控制器手柄推至惰行位，确认司机警惕时间继电器=24-K01、=24-K02未失电，松开司机警惕按钮，确认司机警惕时间继电器=24-K01失电，3S后，司机警惕时间继电器=24-K02失电，并触发紧急制动环路断开。

2.1.4、建立列车零速监控环路，将司机控制器手柄=24-A01操作至EB位，确认装置的牵引电机处于停止状态，确认主控机柜1及主控机柜2的零速继电器=41-K05、41-K06得电。

2.1.5、升起受电弓，启动辅助逆变器，空气压缩机启动，开始向列车总风管供风，配电盘1及配电盘2的=26-S06总风压力开检测总风压力值大于350kpa，压力开关常开触点闭合，确认主控机柜1及主控机柜2的总风状态继电器=26-K05得电闭合。

2.1.6、建立列车紧急制动安全回路。确认总风监控环路继电器=26-K05得电，操作运行方向开关至非“0”位，司机控制器手柄按住司机警惕按钮由EB位操作至制动区间，确认司机警惕时间继电器=24-K02得电，确认主控机柜1及主控机柜2的列车紧急制动安全回路继电器=26-K06得电。

2.1.7、建立列车紧急制动环路。

（1）建立ATP切除指令电路，确认ATP切除继电器=41-K11得电；

（2）检查两个主控单元的紧急制动按钮=26-S02状态，确认紧急制动阿牛未被按下；

（3）确认列车零速继电器=41-K06得电；

（4）确认主控机柜1及主控机柜2的紧急制动继电器=26-K08得电；

（5）确认主控机柜1及主控机柜2的列车紧急制动安全回路继电器=26-K06得电；

经过尾车的司机室激活继电器=21-K03（未得电），使紧急制动环路的正负列车线26D07与26D13之间电压为DC110V。确认列车紧急制动环路继电器=26-K07得电，并将紧急制动环路建立的信号，传输给装置执行单元的制动控制单元BCU，在HMI上确认列车紧急制动的标识框为绿色。

培训考核试题采用数据库选题，通过激活故障设置继电器使模拟装置出现故障，导致功能缺失。培训人员在分析、测量后通过答题器输入故障代码，通过与数据库比对判断答题是否正确。

Claims

1.一种城铁客车安全环路智能调试培训系统，其特征在于：包括两个主控单元和一个执行单元，三个单元通过连接器连接成一个完整的整体，主控单元包括司机控制器、ATP切除指令电路、列车零速监控环路、司机警惕监控电路、列车总风监控环路电路、列车紧急制动安全回路电路、列车紧急制动环路电路；执行单元包括列车零速监控环路及列车线、列车总风压力开关监控环路及列车线、列车紧急制动安全回路列车线、列车紧急制动环路电路及列车线、制动控制单元BCU；司机控制器与司机警惕监控电路连接，用于发送警惕按钮信号；司机控制器与列车紧急制动安全回路电路连接，用于传递手柄EB位信号；ATP切除指令电路与列车紧急制动环路电路连接，用于传输ATP切除指令；司机警惕监控电路与列车紧急制动安全回路电路连接，用于传递司机警惕监控信号；列车零速监控环路与列车零速监控环路及列车线连接，用于列车零速信号的双向传输；列车总风监控环路电路与列车总风监控环路电路及列车线连接，用于列车总风信号的双向传输；列车紧急制动安全回路电路与列车紧急制动安全回路列车线连接，用于列车紧急制动安全回路信号的双向传输；列车紧急制动环路电路与列车紧急制动环路电路及列车线连接，用于列车紧急制动信号的双向传输；列车零速监控环路及列车线与制动控制单元BCU连接，用于接收制动控制单元BCU传输过来的零速信号；列车紧急制动环路电路及列车线与制动控制单元BCU连接，用于传输列车紧急制动信号给制动控制单元BCU； ATP切除指令电路、列车零速监控环路、司机警惕监控电路、总风监控环路电路、紧急制动安全回路电路、司机控制器的正常监控状态构成了列车紧急制动环路电路，任意一点异常，则列车紧急制动环路电路断开。