CN216901435U

CN216901435U - 一种tcu测试装置

Info

Publication number: CN216901435U
Application number: CN202220717337.4U
Authority: CN
Inventors: 吴波涛; 孙晖; 齐鑫
Original assignee: Beijing Edbao Electronic Technology Service Co ltd
Current assignee: Beijing Edbao Electronic Technology Service Co ltd
Priority date: 2022-03-29
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2032-03-29

Abstract

本实用新型公开了一种TCU测试装置，涉及列车牵引技术领域。用于解决TCU维修中故障定位以及维修后功能测试问题。包括：工控机、控制器、速度信号发生器、模拟量输出模块、模拟量检测模块和开关量模块；工控机分别与速度信号发生器和控制器相连接，控制器分别与模拟量输出模块、模拟量检测模块和开关量模块相连接；工控机、模拟量输出模块、模拟量检测模块和开关量模块分别与TCU相连接；速度信号发生器给TCU提供速度信号；模拟量输出模块给TCU提供传感器信号；模拟量检测模块检测TCU输出的模拟量；开关量模块供TCU监测和控制；工控机基于模拟量检测模块的检测结果、开关量模块的执行状态以及TCU的反馈信息得出测试结果。

Description

一种TCU测试装置

技术领域

本实用新型涉及列车牵引技术领域，尤其涉及一种TCU测试装置。

背景技术

TCU是列车(高铁、地铁等)牵引单元的控制部件，由于TCU功能复杂，出现故障时，维修人员无法找到故障原因，在修复后也无法对TCU的各项功能进行测试，进而判断修复后的TCU是否符合使用条件，因此无法对TCU进行维修。当TCU发生故障时，通常是将TCU发回生产厂家进行维修。生产厂家用专用的测试设备进行检验维修。生产厂家在制作TCU时，使TCU具有两种模式，一种为测试模式，一种是工作模式。在进行检修时，将TCU设置为测试模式，并用专用的测试设备进行检测，由于TCU的测试模式与实际工作模式不同，这种检修方法不易被非生产厂家人员所掌握。因此当TCU损坏时，普通维修人员无法找到故障原因，无法对其进行维修，需要将其发送至生产厂家进行维修，维修时间周期长，不利于列车的维护保养。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种TCU测试装置，用于解决以上问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种TCU测试装置，可以包括：工控机、控制器、速度信号发生器、模拟量输出模块、模拟量检测模块和开关量模块；

所述工控机分别与所述速度信号发生器和所述控制器相连接，所述控制器分别与所述模拟量输出模块、所述模拟量检测模块和所述开关量模块相连接；

所述工控机内设置有MVB网卡，所述MVB网卡与TCU相连接；

所述模拟量输出模块、所述模拟量检测模块和所述开关量模块分别与所述TCU相连接；

所述速度信号发生器用于给TCU提供速度信号；所述模拟量输出模块用于给TCU提供传感器信号；所述模拟量检测模块用于检测所述TCU输出的模拟量；所述开关量模块用于供所述TCU监测和控制；所述工控机基于所述模拟量检测模块的检测结果、所述开关量模块的执行状态以及所述TCU的反馈信息中的一者或多者得出测试结果。

本实用新型有以下有益效果：本实用新型提供的TCU测试装置，可以模拟TCU运行所需的真实环境，进而对TCU的各项功能进行测试，从而找到TCU的故障所在，或者验证TCU的各项功能是否符合运行条件。TCU发生故障时，普通维修人员可通过此TCU测试装置对TCU进行测试从而找到故障原因，从而针对故障进行维修。在TCU维修完成后也可通过此TCU测试装置对TCU进行各项性能测试，看其是否符合实际运行标准。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型提供的一种TCU测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的工装台的结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种模拟量输出模块的结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种模拟量检测模块的结构示意图。

附图标记：

1、工控机；2、控制器；3、速度信号发生器；4、模拟量输出模块；5、模拟量检测模块；6、开关量模块；7、交换机；8、分布式I/O模块；9、电源检测控制模块；10、可调电源；11、显示器；12、键盘、鼠标；13、打印机；14、航插；15、工装台；16、TCU；151、凹槽；152、防尘盖；1511、穿线孔。

具体实施方式

为了便于清楚描述本实用新型实施例的技术方案，在本实用新型的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本实用新型中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本实用新型中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

名词解释：TCU：列车牵引控制单元。MVB：多功能车辆总线。TCMS：列车控制和管理系统。

本实用新型提供了一种TCU测试装置，参照图1进行描述，包括工控机1、控制器2、速度信号发生器3、模拟量输出模块4、模拟量检测模块5、开关量模块6。工控机1内设置有MVB网卡，通过MVB总线与TCU16相连接。工控机1分别与控制器2和速度信号发生器3相连接，控制器2分别与模拟量输出模块4、模拟量检测模块5和开关量模块6相连接。模拟量输出模块4、模拟量检测模块5和开关量模块6分别与TCU相连接，具体可以通过航插14与TCU相连接。

工控机1可以模拟TCMS的功能，通过MVB向TCU发出控制指令，也可通过MVB读取TCU反馈给TCMS的信息。

速度信号发生器3用于产生TCU在实际运行时收集到的速度信号。在此，速度信号发生器3与工控机1相连接，通过工控机1来控制速度信号发生器3产生速度信号，可以使速度信号按照一定的曲线变化，更好的模拟列车的实际加速曲线。

模拟量输出模块4用于产生TCU在实际运行时收集到的电压、电流、温度、压力等传感器信号，这些传感器信号在被TCU接收时为电压或者电流信号，模拟量输出模块4可以直接模拟出这些电压或者电流信号，可以代替传感器和营造真实的环境来产生这些信号。其中，参照图3，模拟量输出模块4可以为由PLC、隔离电源、电流型信号变送器和电压型信号变送器组成的电路结构。当然模拟量输出模块4也以为现有技术中的模拟信号发生器。

模拟量检测模块5用于检测TCU产生的模拟量是否正常。参照图4，模拟量检测模块5可以为由信号变换器与PLC构成的电路结构。当然模拟量检测模块5也可以为现有技术中的模拟量输入模块。

开关量模块6用于模拟TCU在实际运行时进行监测和控制的继电器或接触器。TCU在实际运行时，通过监测和控制这些继电器和/或接触器来监测和控制牵引冷却系统各风扇或者其他系统各器件的状态。具体地，开关量模块6可以为由多个继电器和/或接触器等电磁开关器件形成的电路模块，当然也可以由多个其他类型的开关器件组成。

对TCU测试装置的各个电路以及TCU进行供电的电源可以选择为可调电源10。可调电源10可以与控制器2相连接。

控制器2可以选择为PLC。当然也可以选择为单片机或其他可编程控制器。

本实用新型提供的TCU测试装置，可以模拟TCU运行所需的真实环境，进而对TCU的各项功能进行测试，从而找到TCU的故障所在，或者验证TCU的各项功能是否符合运行条件。具体解释如下：

工控机1可以模拟TCMS通过MVB总线对TCU发送控制指令，TCU接收控制指令后会控制开关量模块6的相应开关器件打开或闭合。第一、工控机1通过控制器2获取开关量模块6中相应开关器件的状态作为第一监测数据，根据第一监测数据来判断TCU的相应功能模块是否可以完成相应的控制指令。第二、工控机1通过MVB总线读取TCU反馈的对开关量模块6的相应开关器件的状态第二监测数据(TCU自身会对相应开关器件的状态进行监测形成第二监测数据并反馈给TCMS)，工控机1判断第二监测数据与第一监测数据是否吻合。工控机1通过这两点来判断TCU的相应功能模块或相关通路是否发生故障。

工控机1还会控制速度信号发生器3产生相应的速度信号，速度信号发生器3将速度信号输出给TCU；工控机1还会控制模拟量输出模块4产生相应的传感器信号，并输出给TCU。工控机1还可模拟TCMS通过MVB总线对TCU发送相应的控制指令；TCU接收相应的控制指令和信号后，会产生相应的模拟量信号，工控机1通过控制器2控制模拟量检测模块5对模拟量信号进行检测，根据TCU产生的模拟量信号是否符合条件来判断TCU的相应功能模块或相关通路是否发生故障。

工控机1可通过控制器2控制模拟量输出模块4产生传感器信号(该传感器信号的值为预设值)，并将传感器信号输出给TCU。TCU收到传感器信号后会对该传感器信号进行检测，得到监测值，并将监测值通过MVB反馈给工控机1，工控机1通过将该监测值与预设值进行比较，来判断TCU的相应功能模块或相关通路是否发生故障。

其中，TCU测试装置还可以包括交换机7，交换机7的第一接口连接工控机1，第二接口连接控制器2，工控机1与控制器2通过交换机7形成以太网进行通信。此种方式，布线简单，通信质量好，通信速度快。

TCU测试装置设置有分布式I/O模块8，分布式I/O模块8与交换机7的第三接口相连接，与工控机1或控制器2进行通信。TCU测试装置涉及到的I/O接口通过分布式I/O模块8实现。如此设置，每个分布式I/O模块8可以通过一条通信线就可以和控制器2或者工控机1相连接，进行同信，可以节省布线，当控制器2为PLC时，还可以节省PLC的I/O点数。

工控机1可以连接有显示器11，显示器11可以为与工控机1为一体式的显示屏，也可以为外接显示器，显示器11至少用于显示测试结果。当然也可显示测试系统的操作界面，如设置界面、测试界面等。

当然工控机1可以自带输入设备，自带的输入设备可以为设置在工控机1上的按键等。工控机1也可以外接输入设备，如键盘、鼠标12等。

TCU测试装置还可以包括打印机13，打印机13与工控机1相连接，可以通过打印机13将测试结果打印出来，以便于维修人员查看测试结果。

工控机1可以连接示波卡，示波卡可以使显示器11显示波形信号。增加示波卡后，TCU测试装置在对TCU进行测试时产生的波形信号，可以直观地在显示器11上显示。

TCU测试装置还可以包括电源检测控制模块9，电源检测控制模块9可以与控制器2相连接。电源检测控制模块9用于检测TCU测试装置自己产生的各种电压是否合格，或者将TCU测试备自己产生的各种电压控制在允许误差范围之内。增加电源检测控制模块9一是可以保证TCU测试装置的自身安全和TCU的安全，二是保证产生的电压准确性，进而确保测试结果的准确性。

TCU测试装置还包括控制柜和工装台15，其中，工控机1、控制器2、速度信号发生器3、模拟量输出模块4、模拟量检测模块5、开关量模块6、交换机7和电源检测控制模块9可设置在控制柜内。工装台15用于放置TCU16，参照图2对工装台15进行描述，工装台15设置有底部带有多个穿线孔1511的凹槽151，凹槽151上设置有防尘盖152，凹槽151用于放置工控机1、速度信号发生器3、模拟量输出模块4、模拟量检测模块5和开关量模块6分别与TCU的连接线的第一接头，穿线孔1511仅允许连接线的线身穿过而不允许连接线的第一接头穿过。如此，当不对TCU进行测试时，将连接线的第一接头从TCU上拔下，第一接头可以卡接在穿线孔1511上，被放置在凹槽151内，盖上防尘盖152。便于第一接头的收纳和防尘。可以有效防止在不对TCU进行测试时第一接头暴露在外面被触碰或者防止灰尘进入第一接头，造成接触不良。

下面具体介绍下TCU测试装置对TCU几个主要功能模块的测试过程。TCU是由20多块控制板构成，本TCU测试装置可以将故障定位到某一控制板的某一通路上。在修理完成后，也可以对TCU的各项性能进行检测。以确保修理好后的TCU的功能满足实际应用的条件。

TCU在运行时通过控制和监测相应的继电器或接触器来控制或监测牵引冷却系统各风扇的开启及转速，通过传感器来监测冷却系统压力、温度，监测各风扇的温度、监测各风扇继电器的状态，监测牵引相关的电压、电流情况。根据牵引电机及车辆的速度、电压电流情况，产生驱动脉冲来驱动牵引电机。通过MVB接收并执行来自TCMS的命令(牵引命令、开启冷却系统的命令等)。通过MVB向TCMS发送TCU自身及TCU所监测对象的状态(包括故障)。

一、TCU上电检测：

工控机1控制开关量模块6中的用于模拟TCU所控制及监测的热保护继电器的开关器件闭合，控制模拟其他各继电器的开关器件断开状态。控制模拟量输出模块4输出传感器信号，其中将模拟各电压、电流、压力等传感器信号的传感器信号的值设为“0”，将模拟各温度传感器的传感器信号的值设为20度。

工控机1通过MVB读取TCU的相关监测数据(TCU自身检测的故障信息)，并将该相关监测数据显示在显示器11上，检查TCU是否存在故障。由于TCU具有自检功能，能具体到某一块控制板，且能将检测到的故障通过MVB发送到TCMS(检测时，工控机1充当TCMS)上。如果该项检查能正常进行则也能证明TCU中的网络通信正常、CPU板的工作正常。

二、电源检测

TCU共有4块电源板，对4块电源板进行测试，判断其是否正常。

(1)TCU测试装置设置：工控机1控制开关量模块6中的用于模拟TCU所控制及监测的热保护继电器的开关器件闭合，控制模拟其他各继电器的开关器件断开状态。控制模拟量输出模块4输出传感器信号，其中将模拟各电压、电流、压力等传感器信号的传感器信号的值设为“0”，将模拟各温度传感器的传感器信号的值设为20度。

(2)正常供电电压测试：

工控机1通过控制器2控制模拟量检测模块5获取TCU的4块电源板的电压输出，并将输出结果在显示器11上显示，当存在交换机7时，可通过交换机7获取该电压输出。检测的电压为+/-24V、+/-15V。

(3)供电电压变化测试

工控机1控制TCU的供电电压在0.7-1.25倍的标准电压范围内变化，测试TCU的4块电源板的电压输出是否正常，测试原理同上。

三、接触器控制及状态监测功能测试

主要对TCU的4块输入、输出板所管理的接触器的控制及状态监测功能进行测试。

工控机1给TCU发出控制开关量模块6中的相应开关器件均闭合的控制命令，使相应开关器件均闭合；

工控机1通过MVB读取TCU反馈的对相应开关器件的监测数据，分析判定命令是否执行；工控机1通过控制器2获取相应开关器件是否均为闭合状态来验证TCU的执行情况，工控机1也将执行情况显示在显示器11上。

工控机1给TCU发出控制开关量模块6中的相应开关器件均打开的控制命令，使相应开关器件均打开；

工控机1通过MVB读取TCU反馈的对相应开关器件的监测数据，分析判定命令是否执行；工控机1通过控制器2获取相应开关器件是否均为打开状态来验证TCU的执行情况。

四、冷却回路压力及温度传感器监测功能测试

主要是对牵引变流器冷却回路压力、温度传感器监测功能进行测试，冷却回路压力、温度传感器监测信号由2块电路板完成。

TCU加电正常；

工控机1将模拟量输出模块4中模拟冷却回路温度传感器的传感器信号的值设置为20℃；将模拟压力传感器的传感器信号的值设置为0bar；

工控机1通过MVB读取TCU反馈的对相应传感器信号的监测值，判断TCU反馈的监测值与设置的值是否相同。

工控机1将模拟量输出模块中模拟冷却回路温度传感器的传感器信号的值设置为30℃；将模拟压力传感器的传感器信号的值设置为2bar；

五、CRT2功能检测

该检测项主要检测与驱动脉冲、传感器监测以及电压、电流超出正常值时TCU应采取的操作等功能，与其相关的有3块电路板。

驱动脉冲检测

工控机1通过MVB给TCU发送启动命令；

工控机1通过MVB给TCU发送扭矩值；

工控机1通过控制器2控制模拟量检测模块5检测TCU所产生的各路脉宽调制驱动信号是否正常；其中，“检测TCU所产生的各路脉宽调制驱动信号是否正常”这一步骤是由模拟量检测模块5本身的功能来实现的。

过流保护检测

工控机1将模拟电流传感器的传感器信号的输入值设定XXX，持续时间<5秒；

工控机1通过控制器2控制模拟量检测模块5检测TCU所产生的各路脉宽调制驱动信号，来判断TCU是否停止工作；其中，“检测TCU所产生的各路脉宽调制驱动信号”是模拟量检测模块5本身的功能来实现的。

工控机1通过控制器2控制模拟量输出模块4产生模拟相应电流传感器的传感器信号，并输出给TCU，传感器信号的输入值设定为大于第一设定值，持续时间设定为大于第二设定值，进行测试。

工控机1通过控制器2控制模拟量检测模块5检测TCU所产生的各路脉宽调制驱动信号，判断TCU是否停止工作；

网电压保护功能检测

工控机1通过控制器2控制模拟量输出模块4产生模拟相应电压传感器的传感器信号，并输出给TCU，传感器信号的值设定为大于第三设定值和小于第四设定值两种情况，分别进行测试。

工控机1通过控制器2控制模拟量检测模块5检测TCU所产生的各路脉宽调制驱动信号，判断TCU是否停止工作。其中，“检测TCU所产生的各路脉宽调制驱动信号”是模拟量检测模块5本身的功能来实现的。

中间直流电压检测

工控机1将模拟相关电压传感器的传感器信号的值设定为大于第五设定值和小于第六设定值两种情况，分别进行测试。

六、CRT4功能检测

主要检测逆变器驱动脉冲、传感器监测以及电压、电流超出正常值时TCU应采取的操作等功能的检测。与其相关的有5块电路板。

检测项目及过程：

逆变器驱动脉冲检测

工控机1通过MVBTCU发送逆变器启动命令

工控机1通过MVB发送逆变器使能激活命令；

工控机1通过MVB发送扭矩值；

工控机1控制速度信号发生器3产生速度信号并输出给TCU；

工控机1控制模拟量输出模块4产生相应的传感器信号并输出给TCU；

工控机1通过控制器2控制模拟量检测模块检测TCU所产生的各路脉宽调制驱动信号是否正常。其中，“检测TCU所产生的各路脉宽调制驱动信号”是模拟量检测模块5本身的功能来实现的。

工控机1将模拟相关电压传感器的传感器信号的值设定为大于第七设定值，和小于第八设定值两种情况，分别进行测试。

工控机1通过控制器2控制模拟量检测模块5检测TCU所产生的各路脉宽调制驱动信号，判断TCU是否正常工作。

工控机1将模拟相关电压传感器的传感器信号的值设定为大于第九设定值，小于第十设定值和小于第十一设定值三种情况，分别进行测试。

牵引过流保护功能检测

工控机1将模拟相关电流传感器的传感器信号的值设定大于第十二设定值和小于第十三设定值两种情况，分别进行测试。

工控机1通过控制器2控制模拟量检测模块5检测TCU所产生的各路脉宽调制驱动信号，判断TCU是否正常工作。其中，“检测TCU所产生的各路脉宽调制驱动信号”是模拟量检测模块5本身的功能来实现的。

牵引电机温度保护功能检测

工控机1将模拟相关牵引电机温度传感器的传感器信号的值设定为大于第十四设定值，大于第十五设定值，小于第十六设定值三种情况，分别进行测试。

七、过分相功能检测

工控机1通过MVB总线给TCU发送过分相管理要求；

工控机1通过控制器2控制模拟量检测模块5检测TCU所产生的制动斩波器信号是否正常。其中，“检测TCU所产生的制动斩波器信号是否正常”是模拟量检测模块5本身的功能来实现的。

八、热继电器保护功能检测

工控机1通过MVB读取TCU反馈的对开关量模块6模拟的相关继电器的监测数据；工控机1通过控制器2获取开关量模块6模拟的相关继电器的初始状态的监测数据；判断两个监测数据是否相同。

工控机1通过MVB读取TCU反馈的对相应开关器件的监测数据，分析判定命令是否执行；工控机1通过控制器2获取相应开关器件是否均为闭合状态来验证TCU的执行情况，也将执行情况显示在显示器11上。

需要说明的是第一设定值，第二设定值，第三设定值，第四设定值，第五设定值，第六设定值，第七设定值，第八设定值，第九设定值，第十设定值，第十一设定值，第十二设定值，第十三设定值，第十四设定值，第十五设定值，第十六设定值，在此不做具体限定，可根据实际需要调整。

尽管在此结合各实施例对本实用新型进行了描述，然而，在实施所要求保护的本实用新型过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本实用新型进行了描述，显而易见的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本实用新型的示例性说明，且视为已覆盖本实用新型范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。

Claims

1.一种TCU测试装置，其特征在于，包括：

工控机、控制器、速度信号发生器、模拟量输出模块、模拟量检测模块和开关量模块；

所述工控机内设置有MVB网卡，所述MVB网卡与TCU相连接；

2.根据权利要求1所述的TCU测试装置，其特征在于，所述开关量模块包括多个继电器和/或接触器。

3.根据权利要求1所述的TCU测试装置，其特征在于，所述TCU测试装置还包括交换机，所述交换机的第一接口与所述工控机连接；所述交换机的第二接口与所述控制器相连接。

4.根据权利要求3所述的TCU测试装置，其特征在于，所述TCU测试装置还设置有分布式I/O模块，所述分布式I/O模块与所述交换机的第三接口相连接。

5.根据权利要求1所述的TCU测试装置，其特征在于，所述工控机还连接有显示器，所述显示器至少用于显示所述测试结果。

6.根据权利要求5所述的TCU测试装置，其特征在于，所述工控机还连接有示波卡，所述示波卡用于使所述显示器显示波形信号。

7.根据权利要求1所述的TCU测试装置，其特征在于，所述TCU测试装置还包括用于检测所述TCU测试装置产生的电压是否满足测试需求的电源检测控制模块。

8.根据权利要求1所述的TCU测试装置，其特征在于，所述TCU测试装置还包括打印机，所述打印机与所述工控机相连接，所述打印机至少用于打印所述测试结果。

9.根据权利要求1所述的TCU测试装置，其特征在于，所述控制器为PLC或者单片机。

10.根据权利要求1所述的TCU测试装置，其特征在于，所述TCU测试装置还包括工装台，所述工装台用于放置所述TCU，所述工装台设置有底部带有多个穿线孔的凹槽，所述凹槽上设置有防尘盖，所述凹槽用于放置所述工控机、所述速度信号发生器、所述模拟量输出模块、所述模拟量检测模块和所述开关量模块分别与所述TCU的连接线的第一接头，所述穿线孔仅允许所述连接线的线身穿过而不允许所述连接线的第一接头穿过。