CN213904135U - 一种机车牵引控制单元的测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机车牵引控制单元的测试设备，其特征在于，包括柜体、用于提供交流模拟信号的交流信号模拟装置、提供直流模拟信号的直流信号模拟装置、提供温度模拟信号的温度信号模拟装置、提供速度模拟信号的速度信号模拟装置，以及控制以上信号的控制面板以及查看输出结果的监视器。通过该牵引控制单元测试设备可直接模拟牵引控制单元在工作中接收到的外部动态信号，并将模拟动态信号直接输入待测试牵引控制单元，从而验证待测牵引控制单元是否能正确获取外部动态信号并进行正确处理。

Description

一种机车牵引控制单元的测试设备

技术领域

本实用新型涉及一种测试设备，特别是一种用于机车的牵引控制单元测试设备。

背景技术

牵引控制单元(TCU)用于机车行进过程中的牵引控制。在机车运行过程中，牵引控制单元会获取外部的各种信号，如电流信号、电压信号、温度信号、水压信号、速度信号等，然后对这些信号进行处理。这些信号在机车运行过程中往往是动态改变的。目前，对于TCU控制单元的测试设备只是为简单的上电测试和对板卡所加载软件的测试，无法检测出TCU控制单元是否能正确地获取并正确地处理外部动态信号。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种牵引控制单元的测试设备，包括：

柜体，待测牵引控制单元可拆卸地固定于柜体中；

交流信号模拟装置，包括交流电源和交流信号生成电路，交流电源为交流信号生成电路供电，交流信号生成电路连接到待测牵引控制单元上，向待测牵引控制单元提供模拟的交流输入信号；

直流信号模拟装置，包括直流电源和直流信号生成电路，直流电源为直流信号生成电路供电，直流信号生成电路连接到待测牵引控制单元上，向待测牵引控制单元提供模拟的直流输入信号；

温度信号模拟装置，连接到待测牵引控制单元上，向待测牵引控制单元提供模拟的温度输入信号；

速度信号模拟装置，连接到待测牵引控制单元上，向待测牵引控制单元提供模拟的速度输入信号；

控制面板，设置于柜体上，控制面板上设置有连接到交流信号生成电路上的用于控制模拟的交流输入信号通断的第一开关组和用于调节模拟的交流输入信号大小的第一旋钮组、连接到直流信号生成电路上的用于控制模拟的直流输入信号通断的第二开关组和调节模拟的直流输入信号大小的第二旋钮组；

监视器,连接到待测牵引控制单元上，用于监视待测牵引控制单元的输出。

进一步的，交流信号生成电路包括接触网压信号生成电路、原边电流信号生成电路、四象限整流器电压信号生成电路、四象限整流器电流信号生成电路、辅逆输出电流信号生成电路、辅逆输出电压信号生成电路、脉冲宽度调制逆变器输出电流信号生成电路、回流电流信号生成电路中的一种或多种。

进一步的，直流信号生成电路包括水压信号生成电路和/或向待测牵引控制单元提供中间直流回路电压信号和接地检测电压信号的辅助直流信号生成电路。

进一步的，控制面板的第一开关组和第一旋钮组分别包括：连接到接触网压信号生成电路的用于控制接触网压信号通断的第一按钮和用于调节接触网压信号大小的第一旋钮、连接到原边电流信号生成电路的用于控制原边电流信号通断的第二按钮和用于调节原边电流信号大小的第二旋钮、连接到四象限整流器电压信号生成电路的用于控制四象限整流器电压信号通断的第三按钮和用于调节四象限整流器电压信号大小的第三旋钮、连接到四象限整流器电流信号生成电路的用于控制四象限整流器电流信号通断的第四按钮和用于调节四象限整流器电流信号大小的第四旋钮、连接到辅逆输出电流信号生成电路的用于控制辅逆输出电流信号通断的第五按钮和用于调节辅逆输出电流信号大小的第五旋钮、连接到辅逆输出电压信号生成电路的用于控制辅逆输出电压信号通断的第六按钮和用于调节辅逆输出电压信号大小的第六旋钮、连接到脉冲宽度调制逆变器输出电流信号生成电路的用于控制脉冲宽度调制逆变器输出电流信号通断的第七按钮和用于调节脉冲宽度调制逆变器输出电流信号大小的第七旋钮、连接到回流电流信号生成电路的用于控制回流电流信号通断的第八按钮和用于调节回流电流信号大小的第八旋钮。

进一步的，控制面板的第二开关组和第二旋钮组分别包括：连接到辅助直流信号生成电路的用于控制中间直流回路电压信号和接地检测电压信号通断的第九按钮和调节中间直流回路电压信号和接地检测电压信号大小的第九旋钮、连接到水压信号生成电路的控制水压信号通断的第十按钮和调节水压信号大小的第十旋钮。

进一步的，温度信号模拟装置包括提供固定温度信号值的固定温度信号模拟电路和/或提供可调节温度信号的可调节温度信号模拟电路。

进一步的，控制面板上设置选择温度信号类型的温度选择开关和调节对应类型温度信号的温度值大小的温度调节旋钮。

进一步的，当温度信号模拟装置同时包括固定温度信号模拟电路和可调节温度信号模拟电路时，温度信号模拟装置还包括切换开关，固定温度信号模拟电路和可调节温度信号模拟电路连接到切换开关。

进一步的，速度信号模拟装置包括电机、一对啮合转动的齿轮组，电机驱动齿轮组转动；速度信号模拟装置还包括用于检测齿轮组转动速度的传感器和传感器电路，传感器电路连接到待测牵引控制单元。

进一步的，电机上具有可调节齿轮转速的旋钮。

从上述方案中可以看出，本发明提供了一种牵引控制单元测试装置，可直接模拟牵引控制单元在工作中接收到的外部动态信号，并将模拟动态信号直接输入待测试牵引控制单元，从而验证待测牵引是否能正确获取外部动态信号并进行正确处理。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为根据一个示范性实施例的牵引控制单元测试设备的部分装置连接关系图。

图2为根据一个示范性实施例的牵引控制单元测试设备的全部装置连接关系图。

图3为根据一个示范性实施例的控制面板的结构图。

其中，附图标记如下：

1 柜体

2 交流信号模拟装置

4 直流信号模拟装置

6 温度信号模拟装置

8 速度信号模拟装置

22 交流电源

24 交流信号生成电路

42 直流电源

44 直流信号生成电路

62 固定温度信号生成电路

64 可调节温度信号生成电路

66 切换开关

100 待测牵引控制单元

110 监控器

200 控制面板

210 第一开关组

220 第一旋钮组

211 第一按钮

221 第一旋钮

212 第二按钮

222 第二旋钮

213 第三按钮

223 第三旋钮

214 第四按钮

224 第四旋钮

215 第五按钮

225 第五旋钮

216 第六按钮

226 第六旋钮

217 第七按钮

227 第七旋钮

218 第八按钮

228 第八旋钮

230 第二开关组

240 第二旋钮组

231 第九按钮

241 第九旋钮

232 第十按钮

242 第十旋钮

250 温度选择开关

260 温度调节旋钮

271 第一备用按钮

281 第一备用旋钮

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下列举实施例对本发明进一步详细说明。

图1为根据一个示范性实施例的牵引控制单元测试设备的部分装置连接关系图。

图2为根据一个示范性实施例的牵引控制单元测试设备的全部装置连接关系图。

根据本发明的一个示范性实施例，一种牵引控制单元测试设备包括柜体1、交流信号模拟装置2、直流信号模拟装置4、温度信号模拟装置6、速度信号模拟装置8，以及控制面板200、监视器110；其中，待测牵引控制单元100可拆卸地固定于柜体1中；交流信号模拟装置2包括交流电源22和交流信号生成电路24，交流电源22为交流信号生成电路24供电，交流信号生成电路24连接到待测牵引控制单元100，向待测牵引控制单元100提供模拟的交流输入信号；直流信号模拟装置4包括直流电源42和直流信号生成电路44，直流电源42为直流信号生成电路44供电，直流信号生成电路44连接到待测牵引控制单元100，向待测牵引控制单元100提供模拟的直流输入信号；温度信号模拟装置6连接到待测牵引控制单元100，向待测牵引控制单元100提供模拟的温度输入信号；速度信号模拟装置8连接到待测牵引控制单元100，向待测牵引控制单元100提供模拟的速度输入信号；控制面板200，设置于柜体1上，控制面板200上设置有连接到交流信号生成电路24上的用于控制模拟的交流输入信号通断的第一开关组210和用于调节模拟的交流输入信号大小的第一旋钮组220、连接到直流信号生成电路44上的用于控制模拟的直流输入信号通断的第二开关组230和调节模拟的直流输入信号大小的第二旋钮组240；监视器110,连接到待测牵引控制单元100上，用于监视待测牵引控制单元100的输出。

具体的，柜体1可以是金属制成，柜体1可拆卸地放置于柜体上层。

交流信号模拟装置2、直流信号模拟装置4、温度信号模拟装置6、速度信号模拟装置8设置于柜体1中，连接到待测牵引控制单元100上，以将信号传输到待测牵引控制单元100。具体的，待测牵引控制单元100上设置有连接器，交流信号模拟装置2、直流信号模拟装置4、温度信号模拟装置6、速度信号模拟装置分别通过线缆连接到连接器上。

交流信号模拟装置包括交流电源22和交流信号生成电路24，优选的，交流电源22为三个并联的交流变压器，同时输出6V/12V/24V/36V交流电压，变压器连接到交流信号生成电路24上，为交流信号生成电路24供电，交流信号生成电路24连将形成的不同类型的交流信号输入到待测牵引控制单元100。

直流信号模拟装置包括直流电源42和直流信号生成电路44，优选的，直流电源22为2个5V直流电源并联组成，直流电源42连接到直流信号生成电路44上，为直流信号生成电路44供电，直流信号生成电路44将形成的不同类型的直流信号输入到待测牵引控制单元100。

温度信号模拟装置6连接到所述待测牵引控制单元100上，向待测牵引控制单元100提供模拟的温度输入信号；此处模拟的温度输入信号在现实中可以是来自机车牵引电机定子温度传感器的牵引电机温度信号、来自机车主变流器内部环境温度传感器的环境温度信号、来自机车主变流器冷却水温传感器的水温信号、来自机车主变压器冷却油温传感器的油温信号、来自机车辅助变压器绕组温度传感器的辅变温度信号的一种或几种；

速度信号模拟装置8连接到所述待测牵引控制单元100上，向待测牵引控制单元100提供模拟的速度输入信号；此处模拟的速度输入信号在现实中可以是来自于例如车轮转速的速度信号。

控制面板200设置于柜体外表面上，设置有第一开关组210和第一旋钮组220，以及第二开关组230和第二旋钮组240；第一开关组210和第一旋钮组220接入到交流信号生成电路24中，分别用于控制交流信号的通断和调节交流信号的值大小；第二开关组230和第二旋钮组240接入到直流信号生成电路44中，分别用于控制直流信号的开关和调节直流信号的值大小。

监视器110连接到待测牵引控制单元100上，用于查看待测牵引控制单100元的输出结果，对应输入结果和预期参考值，可以判断出待测牵引控制单元是否正确接收外部动态信号并且进行正确处理。

优选的，监视器110是PC机或HMI显示器，使用PC机可以实现如记录结果、追踪日志等更多功能。

进一步的，交流信号生成电路24包括接触网压信号生成电路、原边电流信号生成电路、四象限整流器电压信号生成电路、四象限整流器电流信号生成电路、辅逆输出电流信号生成电路、辅逆输出电压信号生成电路、脉冲宽度调制逆变器输出电流信号生成电路、回流电流信号生成电路中的一种或多种。

进一步的，直流信号生成电路44包括水压信号生成电路和/或向待测牵引控制单元100提供中间直流回路电压信号和接地检测电压信号的辅助直流信号生成电路。

在实际工作环境中，中间直流回路电压信号来自机车主变流器内部测试中间直流回路电压值的电压传感器；接地检测电压信号来自机车主变流器内部测试接地电压值的电压传感器；水压信号来自机车主变流器内部测试冷却水水压值的水压传感器。

进一步的，如图3所示的根据一个示范性实施例的控制面板的结构图，控制面板200上设置的第一开关组210包括：控制接触网压信号通断的第一按钮211、控制原边电流信号通断的第二按钮212、控制四象限整流器电压信号通断的第三按钮213、控制四象限整流器电流信号通断的第三按钮214、控制辅逆输出电流信号通断的第五按钮215、控制辅逆输出电压信号通断的第六按钮216、控制脉冲宽度调制逆变器输出电流信号通断的第七按钮217，以及控制回流电流信号通断的第八按钮218。

控制面板200设置的第一旋钮组220包括：调节接触网压信号大小的第一旋钮221、调节原边电流信号大小的第二旋钮222、调节四象限整流器电压信号大小的第三旋钮223、调节四象限整流器电流信号大小的第四旋钮224、调节辅逆输出电流信号大小的第五旋钮225、调节辅逆输出电压信号大小的第六旋钮226、调节脉冲宽度调制逆变器输出电流信号大小的第七旋钮227以及调节回流电流信号大小的第八旋钮228。

其中，第一按钮211和第一旋钮221接入接触网压信号生成电路，第二按钮212和第二旋钮222接入原边电流信号生成电路，第三按钮213和第三旋钮223接入四象限整流器电压信号生成电路，第四按钮214和第四旋钮224接入四象限整流器电流信号生成电路，第五按钮215和第五旋钮225接入辅逆输出电流信号的生成电路、第六按钮216和第六旋钮226接入辅逆输出电压信号的生成电路，第七按钮217和第七旋钮227接入脉冲宽度调制逆变器输出电流信号的生成电路，第八按钮218和第八旋钮228接入回流电流信号生成电路。

进一步的，控制面板200上设置的第二开关组230包括：控制中间直流回路电压信号和接地检测电压信号通断的第九按钮231和控制水压信号通断的第十按钮232；第二旋钮组240包括调节中间直流回路电压信号和接地检测电压信号大小的第九旋钮241和调节水压信号大小的第十旋钮242。

具体的，辅助直流信号生成电路为直流回路电压信号生成电路和接地检测电压信号生成电路的集成电路，第九按钮231和第九旋钮241接入辅助直流信号生成电路中，第十按钮232和第十旋钮242接入输出水压信号的直流支路中。

此外，控制面板200上还设置有第一备用按钮271以及第一备用旋钮281，用作备用。

进一步的，温度信号模拟装置6包括提供固定温度信号值的固定温度信号模拟电路62和/或提供可调节温度信号值可调节温度信号模拟电路64。

优选的，固定温度信号模拟电路62由固定电阻接入2mA的恒定电流来模拟恒定的温度信号输出到待测牵引控制单元100；可调节温度信号模拟电路64由毫伏电压信号产生器输出有变化的毫伏级电压值到待测牵引控制单元100。

进一步的，当温度信号模拟装置6同时包括固定温度信号模拟电路62和可调节温度信号模拟电路64时，温度信号模拟装置6还包括切换开关66，固定温度信号模拟电路62和可调节温度信号模拟电路64连接到切换开关66上，通过切换开关66控制温度信号由固定温度信号模拟电路62或由可调节温度信号模拟电路64提供到待测牵引控制单元100中。

优选的，切换开关66为开关端子排。

优选的，固定温度信号模拟电路62和可调节温度信号模拟电路64分别设置有5路支路，分别用于提供5种不同类型的模拟温度信号，分别是：来自机车牵引电机定子温度传感器的牵引电机温度、来自机车主变流器内部环境温度传感器的环境温度、来自机车主变流器冷却水温传感器的水温、来自机车主变压器冷却油温传感器的油温、来自机车辅助变压器绕组温度传感器的辅变温度。

进一步的，当温度信号模拟装置6包括可调节温度信号模拟电路64时，控制面板200上设置选择温度信号类型的温度选择开关250和调节对应类型温度信号的温度值大小的温度调节旋钮260。

优选的，当温度信号模拟装置6为可调节温度信号模拟电路64时，温度选择开关250连接到可调节温度信号模拟电路64的5路支路上，以控制从哪条支路输出温度信号到待测牵引控制单元100，温度调节旋钮260连接到可调节温度信号模拟电路的5路支路上以调节对应被选中支路上的温度信号值输出到待测牵引控制单元100中。

优选的，当温度信号模拟装置6同时包括固定温度信号模拟电路62和可调节温度信号模拟电路64时，固定温度信号模拟电路62的5条支路和可调节温度信号模拟电路64的5条支路同时连接到切换开关66上，通过切换开关66控制接通固定温度模拟电路62的5条支路还是接通可调节温度信号模拟电路64的5条支路来输出温度信号给待测牵引控制单元100。温度选择开关250连接到切换开关66上，设置切换开关66接通可调节温度模拟电路64的某一支路，相应的温度选择开关250也选择到该路温度信号，实现该路温度信号与温度调节旋钮260的连接，然后通过温度调节旋钮260对该路温度信号进行调节，其他四路则直接是固定温度值的温度信号，通过切换开关66后直接输出到待测牵引控制单元100。

当温度信号模拟装置6只包括固定温度信号模拟电路62时，温度信号直接被输出到待测牵引控制单元100上，不可进行支路选择，也不可调节温度。

进一步的，速度信号模拟装置8包括电机、一对啮合转动的齿轮组，电机驱动齿轮组转动产生转动速度；速度信号模拟装置8还包括传感器及传感器电路，传感器用于检测转动速度，并通过传感器形成速度信号，传感器电路连接到待测牵引控制单元100上，用于向待测牵引控制单元100输出速度信号。

进一步的，电机上还设置有可调节齿轮转速的旋钮，用于设置不同的转速，从而产生不同速度值的速度信号。

使用时，按下控制面板上的某个按钮来接通对应的模拟信号，旋转对应旋钮调节该信号的值，通过监视器110查看待测牵引控制单元的输出结果，分析待测牵引控制单元100是否正确工作。可以尝试测试极端或者值异常情况，如旋转旋钮设置信号值大小为待测牵引控制单元100可接收该信号的值范围的端值，或者设置为超出范围的数值，查看监视器110上的结果，判断待测牵引控制单元100是否正确识别并处理该端值或异常值。

本发明提供的牵引控制单元测试装置，可模拟牵引控制单元在工作中接收到的外部动态信号，并将模拟动态信号直接输入到待测试牵引控制单元，通过查看待测牵引控制单元的处理结果验证待测牵引控制单元是否能正确获取外部动态信号并进行正确处理，该测试设备操作简单、更加实用。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机车牵引控制单元的测试设备，其特征在于，所述牵引控制单元测试设备包括：

柜体(1)，待测牵引控制单元(100)可拆卸地固定于所述柜体(1)中；

交流信号模拟装置(2)，包括交流电源(22)和交流信号生成电路(24)，所述交流电源(22)为所述交流信号生成电路(24)供电，所述交流信号生成电路(24)连接到所述待测牵引控制单元(100)上，向所述待测牵引控制单元(100)提供模拟的交流输入信号；

直流信号模拟装置(4)，包括直流电源(42)和直流信号生成电路(44)，所述直流电源(42)为所述直流信号生成电路(44)供电，所述直流信号生成电路(44)连接到所述待测牵引控制单元(100)上，向所述待测牵引控制单元(100)提供模拟的直流输入信号；

温度信号模拟装置(6)，连接到所述待测牵引控制单元(100)上，向所述待测牵引控制单元(100)提供模拟的温度输入信号；

速度信号模拟装置(8)，连接到所述待测牵引控制单元(100)上，向所述待测牵引控制单元(100)提供模拟的速度输入信号；

控制面板(200)，设置于柜体(1)上，所述控制面板(200)上设置有连接到所述交流信号生成电路(24)上的用于控制所述模拟的交流输入信号通断的第一开关组(210)和用于调节所述模拟的交流输入信号大小的第一旋钮组(220)、连接到所述直流信号生成电路(44)上的用于控制所述模拟的直流输入信号通断的第二开关组(230)和调节所述模拟的直流输入信号大小的第二旋钮组(240)；

监视器(110),所述监视器(110)连接到所述待测牵引控制单元(100)上，用于监视所述待测牵引控制单元(100)的输出。

2.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述交流信号生成电路(24)包括接触网压信号生成电路、原边电流信号生成电路、四象限整流器电压信号生成电路、四象限整流器电流信号生成电路、辅逆输出电流信号生成电路、辅逆输出电压信号生成电路、脉冲宽度调制逆变器输出电流信号生成电路、回流电流信号生成电路中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述直流信号生成电路(44)包括水压信号生成电路和/或向待测牵引控制单元(100)提供中间直流回路电压信号和接地检测电压信号的辅助直流信号生成电路。

4.根据权利要求2所述的测试设备，其特征在于，所述控制面板(200)的所述第一开关组(210)和所述第一旋钮组(220)分别包括：连接到所述接触网压信号生成电路的用于控制接触网压信号通断的第一按钮(211)和用于调节接触网压信号大小的第一旋钮(221)、连接到所述原边电流信号生成电路的用于控制原边电流信号通断的第二按钮(212)和用于调节原边电流信号大小的第二旋钮(222)、连接到所述四象限整流器电压信号生成电路的用于控制四象限整流器电压信号通断的第三按钮(213)和用于调节四象限整流器电压信号大小的第三旋钮(223)、连接到所述四象限整流器电流信号生成电路的用于控制四象限整流器电流信号通断的第四按钮(214)和用于调节四象限整流器电流信号大小的第四旋钮(224)、连接到所述辅逆输出电流信号生成电路的用于控制辅逆输出电流信号通断的第五按钮(215)和用于调节辅逆输出电流信号大小的第五旋钮(225)、连接到所述辅逆输出电压信号生成电路的用于控制辅逆输出电压信号通断的第六按钮(216)和用于调节辅逆输出电压信号大小的第六旋钮(226)、连接到所述脉冲宽度调制逆变器输出电流信号生成电路的用于控制脉冲宽度调制逆变器输出电流信号通断的第七按钮(217)和用于调节脉冲宽度调制逆变器输出电流信号大小的第七旋钮(227)、连接到所述回流电流信号生成电路的用于控制回流电流信号通断的第八按钮(218)和用于调节回流电流信号大小的第八旋钮(228)。

5.根据权利要求3所述的测试设备，其特征在于，所述第二开关组(230)和所述第二旋钮组(240)分别包括：连接到所述辅助直流信号生成电路的用于控制中间直流回路电压信号和接地检测电压信号通断的第九按钮(231)和调节中间直流回路电压信号和接地检测电压信号大小的第九旋钮(241)、连接到水压信号生成电路的控制水压信号通断的第十按钮(232)和调节水压信号大小的第十旋钮(242)。

6.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述温度信号模拟装置(6)包括提供固定温度信号的固定温度信号模拟电路(62)或/和提供可调节温度信号的可调节温度信号模拟电路(64)。

7.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述控制面板(200)上设置选择温度信号类型的温度选择开关(250)和调节对应类型温度信号的温度值大小的温度调节旋钮(260)。

8.根据权利要求6所述的测试设备，其特征在于，当所述温度信号模拟装置(6)同时包括所述固定温度信号模拟电路(62)和所述可调节温度信号模拟电路(64) 时，所述温度信号模拟装置(6)还包括切换开关(66)，所述固定温度信号模拟电路(62)和可调节温度信号模拟电路(64)连接到所述切换开关(66)。

9.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，速度信号模拟装置(8)包括电机、一对啮合转动的齿轮组，所述电机驱动所述齿轮组转动；所述速度信号模拟装置(8)还包括用于检测所述齿轮组转动速度的传感器和传感器电路，所述传感器电路连接到所述待测牵引控制单元(100)。

10.根据权利要求9所述的测试设备，其特征在于，所述电机上具有调节齿轮转速的旋钮。

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