新型地铁制动系统试验台的设计与运用.pdf
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1、文章编号:1 0 0 2-7 6 0 2(2 0 2 3)0 4-0 1 5 4-0 5新型地铁制动系统试验台的设计与运用李 莉,石喆文,赵 欣(中车青岛四方车辆研究所有限公司 制动事业部,山东 青岛 2 6 6 0 3 1)摘 要:目前的制动系统试验台通常只是针对有限几种制动系统进行试验研究,针对这一问题,文章提出了一种新型地铁制动系统试验台。新型地铁制动系统试验台的研制充分考虑了不同制动系统的试验需求,可满足不同架构和控制方式的制动系统试验研究和检验检测,且可扩展性好,在通信模式、可扩展性,模块化设计等方面采用了新的技术。文章介绍了新型地铁制动系统试验台的主要结构和主要功能,试验结果证明,
2、该试验台可以精确模拟制动系统研制及测试过程中所需要的各种信号,完成各种相关的性能试验,满足制动系统研发及调试需求。关键词:制动系统;试验台;测试;功能中图分类号:U 2 7 0.3 5 文献标志码:B d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 2-7 6 0 2.2 0 2 3.0 4.0 2 9收稿日期:2 0 2 1-0 1-2 1;修回日期:2 0 2 3-0 6-0 9第一作者:李 莉(1 9 7 4),女,正高级工程师。D e s i g n a n d A p p l i c a t i o n o f T e s t B e n c h f o r N
3、e w T y p e S u b w a y B r a k e S y s t e mL I L i,S H I Z h e w e n,Z HAO X i n(B r a k e D e p a r t m e n t o f C R R C Q i n g d a o S i f a n g R o l l i n g S t o c k R e s e a r c h I n s t i t u t e C o.,L t d.,Q i n g d a o 2 6 6 0 3 1,C h i n a)A b s t r a c t:C u r r e n t t e s t b e n
4、 c h f o r b r a k e s y s t e m i s i n t e n d e d f o r t e s t i n g a n d r e s e a r c h o f o n l y l i m i t e d t y p e s o f b r a k e s y s t e m.F o r t h i s r e a s o n,t h i s a r t i c l e h a s a d d r e s s e d a n e w t y p e t e s t b e n c h i n t e n d e d f o r s u b w a y b r
5、 a k e s y s t e m.T e s t d e m a n d s o f d i f f e r e n t b r a k e s y s t e m s h a v e b e e n d u l y c o n s i d e r e d i n t h e d e v e l o p m e n t o f t h e n e w t y p e t e s t b e n c h f o r s u b w a y b r a k e s y s t e m s,w h i c h i s c o m p a t i b l e w i t h t e s t r e
6、 s e a r c h,t e s t i n g a n d t e s t o f b r a k e s y s t e m s w i t h d i f f e r e n t c o n s t r u c t i o n s a n d m o d e s o f c o n t r o l.I n a d d i t i o n,i t o f f e r s g o o d e x t e n d i b i l i t y a n d i n c o r p o r a t e s n e w t e c h n o l o g y i n t h e a s p e c
7、 t s o f c o mm u n i c a t i o n m o d e s,e x t e n d i b i l i t y a n d m o d u l a r d e s i g n e t c.T h i s a r t i c l e o u t l i n e s m a i n s t r u c t u r e a n d m a i n f u n c t i o n s o f n e w t y p e t e s t b e n c h i n t e n d e d f o r s u b w a y b r a k e s y s t e m s.R
8、e s u l t s o f t e s t s i n d i c a t e s u c h t e s t b e n c h c a n p r e c i s e l y s i m u l a t e v a r i o u s s i g n a l s r e q u i r e d d u r i n g d e v e l o p m e n t a n d t e s t i n g o f b r a k e s y s t e m s,c o m p l e t e v a r i o u s t y p e s o f r e l e v a n t p e r
9、f o r m a n c e t e s t s a n d m e e t t h e d e m a n d o f r e s e a r c h a n d c o mm i s s i o n i n g o f b r a k e s y s t e m.K e y w o r d s:b r a k e s y s t e m;t e s t b e n c h;t e s t i n g;f u n c t i o n 在城轨车辆车控制动系统的设计过程中,利用制动系统试验台对制动系统和运行环境进行模拟和试验可以缩短产品的研发周期,大幅节约成本,验证系统效果。同时,还可以利用制
10、动系统试验台对既有产品的故障诊断和性能优化进行研究。制动系统试验台越接近真实环境,测试结果就越逼真,也就越具有采信价值1。城轨车辆制动系统制造商都拥有各自的制动系统的试验台。由于不同用户的要求不完全相同,针对不同线路城轨车辆采用的制动系统在控制方式、系统架构、通信方式等方面都存在一定差异,而目前的制动系统试验台通常只是针对制造商自己研制的有限几种制动系统进行试验研究,随着制动系统也不断更新发展,国内外制动系统制造商往往需要搭建新的试验台进行系统联调试验和初期产品的检验检测2。新型地铁制动系统试验台的研制充分考虑了不同制动系统的试验需求,可满足不同架构和控制方式的制动系统试验研究和检验检测,且可
11、扩展性好,在通信模式、可扩展性,模块化设计等方面采用了新的技术。451 运用与检修铁道车辆 第6 1卷第4期2 0 2 3年8月 1 新型地铁制动系统试验台设计目标新型地铁制动系统试验台通过模块化设计,各个模块灵活搭配,可以满足不同项目的制动系统性能调试。MV B网络是目前大多数制动系统采用的网络介质,图1为某一地铁项目的MV B网络拓扑结构,根据该项目需求,配备相关试验设备,就可以便捷地搭建满足试验需求的制动系统试验台。该制动系统试验台根据图1的信号来源可以模拟制动系统的外部环境,调试制动系统的系统逻辑,完成各种制动性能试验。T c 1、T c 2.带司机室的拖车;M 1、M 2.不带司机室
12、的动车;M p 1、M p 2.带受电弓的动车;C C U.中央控制单元;E R D.列车数据记录仪;R I OM.输入输出模块;HVA C.空调系统;E D C U.门系统;VVV F.交流调压变频主逆变器;S I V.辅助逆变器;B C.充电机;R P T.中继器;MC.司控器;B C U.制动控制单元;HM I.显示屏。图1 新型地铁制动系统MV B拓扑组成图 制动系统试验台由1个操作台及6个B C U(制动控制单元)试验台组成。操作台由压力调节柜、分线柜、电源柜、手动按钮控制柜、司控器柜、模拟TM S(列车管理系统)、状态监控模块(即维护终端)等部分组成3。B C U试验台由虚拟空压机
13、、伺服电机及电路接口和气路接口组成。对比之前的试验台,功能更加完善,增加了比较真实的网络环境,外部监控设备,更加接近于现车运行状态。其中TM S模块根据不同的项目需求可以采用不同的网络通信板卡实现MV B网络,以太网,C AN网。B C U模块的电路接口和气路接口都有冗余设计,不仅可以兼顾目前所有项目的制动系统需求,还可以满足以后产品的更新设计,实现了制动系统试验台的柔性化设计。2 功能及结构模块以目前最常用的项目需求为例,新型地铁制动系统试验台利用模拟TM S实现与整列6车(可根据需求扩展为8车)制动系统B C U的MV B网络通信,模拟现车网络,满足项目网络协 议方面的要 求4。同时模 拟
14、TM S可以很方便地根据需求切换为以太网,C A N网。模拟TM S发送给B C U网络信息,实现司控器制动级位百分比的下发、电制动力建立施加与衰减退出的过程以及各个控制指令(A T O模式、保持制动等)的施加;同时E B C U(制动电子控制单元)除了接收网络信号,还负责采集相关的列车总线。制动系统B C U根据模拟TM S相应的命令及相关的硬线信号来模拟现车制动控制(图2)。为了监控及测试制动系统的运行状态,各个B C U之间又建立了C A N总线内部网络,通过维护终端设备可以采集和显示所有B C U的状态数据并进行测试及调试。制动系统试验台从设计结构上分为司控器操作控制台模块、气路装置模
15、块和E B C U模块。外围的MV B网和C A N网将模拟TM S和维护终端引入试验台,使试验台的试验环境更加真实5。该试验台的创新点之一在于网络部分的设计,利用网络板卡构建了整列车MV B网络,同时进行了扩展性设计。未来以太网在制动系统的应用会越来越成熟,越来越广泛。该试验台实现了后期与以太网的扩展接口。2.1 功能2.1.1 模拟TM SB C U实现的功能如图3所示,可以模拟设定司控器级位;设定轮径数值;设置实际电制动力、电制动力有效、电制动力可551 新型地铁制动系统试验台的设计与运用 李 莉,石喆文,赵 欣用、电制动力衰减、电制动力滑行;下发ATO模式、紧急制动以及保持制动等指令。
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