[发明专利]城铁车辆牵引和制动性能的同步测试系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及城市轨道交通领域，具体来说，是一种城铁车辆牵引制动性能同步测试方法。

背景技术

近年来，公共交通领域发展迅速，以地铁、轻轨、有轨电车等为代表的轨道交通方式在公共交通中所占比例越来越大。优化轨道车辆参数，保障车辆安全运行是车辆设计和测试过程中的重要问题。牵引和制动系统是轨道车辆非常重要的两大独立系统，但是车辆的启动、运行和停止过程需要两个系统配合工作，其配合程度直接决定了车辆舒适性、平稳性等多个指标和性能。

现代测试技术中牵引系统和制动系统是分开测试的，非常不利于整体评估列车性能。这是由于在列车运行中，电机、逆变器、制动风缸等电器同时工作，如果分别测试，由于测试软件采样频率、响应时间不同等问题就会使测量值存在时间差，无法在同一时间轴上对测量值进行评估和比对。例如，车辆进行制动过程中，高速时主要是电制动，电机产生的电流反馈回电网或消耗在制动电阻上，低速时是空气制动或液压制动、磁轨制动等非电制动起作用。这就需要两者约定高速和低速的速度转折点，达到速度转折点时非电制动开始制动。两者的配合直接决定了列车的减速度和制动距离。

造成牵引系统和制动系统分开测试的主要原因是：牵引系统主要测量供电网的电压电流、牵引电机的电压电流、辅助供电器的电压电流等电信号；制动系统主要测量空气压力、液体压力、闸瓦温度等参数，轨道列车车辆的电机及制动缸压力较多，电机供电制式为三相交流电，如果要测量列车电机的所有电压和电流，以及车辆速度、加速度，闸瓦制动压力，温度等，需要的测试通道非常多，就会造成采集单元体积和重量较大，不易携带等问题；同时，若将所有采集的信号接入同一个数据采集单元，会造成采集数据量大，数据接口较多，不易进行数据采集和维护。以上问题造成了牵引系统和制动系统进行同步测试的技术瓶颈。

发明内容

针对以上问题，本发明公开了一种牵引系统和制动系统性能的同步测试系统和方法，能够同时测量评估车辆动力学性能的电流、电压、速度、加速度、制动压力等多个参数，而且避免了采集单元体积大，重量大的问题。并能在同一时间轴显示和处理采集的参数，各测量值之间不存在时间差，可以精确分析牵引系统和制动系统的配合过程。

为实现上述发明目的，本发明提供一种城铁车辆牵引和制动性能的同步测试系统，其特征在于：包括测试牵引系统和制动系统主要参数的各类型传感器、牵引采集单元、制动采集单元、测速雷达、上位机处理单元，测试牵引系统的传感器连接牵引采集单元，测试制动系统的传感器连接制动采集单元，牵引采集单元和制动采集单元、测速雷达同时连接到上位机处理单元，上位机处理单元通过指令调用同步采集板卡的数据，并根据通信协议对数据进行解压处理，并显示在软件中。

所述的牵引采集单元的内部板卡包括光纤接口模块、主控模块、数字量模拟量转换模块、电压电流传感器采集模块、加速度采集模块、热电偶采集模块、数字量采集模块、采集单元电源板；电压电流传感器、热电偶以及其他数字量信号通过面板接入采集单元内部板卡，电压电流传感器采集的模拟量接入电压电流采集模块，热电偶采集的模拟量接入热电偶采集模块，加速度传感器采集的模拟量接入加速度采集模块，三个采集模块将模拟量信号同时传送到数字量模拟量转换模块，将信号转换为数字量信号，一起传送到主控模块，主控模块由供电模块进行供电，主控模块利用SPI总线将采集的信号进行打包，通过光纤接口模块连接外部光纤，传送到上位机的同步采集卡。

所述的制动采集单元的内部板卡中，只有气压/液压传感器采集模块和热电偶采集模块同时将模拟量信号传送到数字量模拟量转换模块，其余同牵引采集单元的内部板卡构成。

一种城铁车辆牵引和制动性能的同步测试方法，其特征在于包括下列步骤：

1、上位机软件向同步采集板卡发出第一级数据采集指令脉冲；

2、同步采集板卡收到采样脉冲后通过光纤同时向牵引采集单元和制动采集单元、雷达发出第二级采集指令；

3、牵引采集单元向内部板卡的主控模块发出第三级采集指令，同时，制动采集单元向内部板卡的主控模块发出第三级采集指令；

4、牵引采集单元和制动采集单元内部的数字量模拟量转换模块和数字量采集模块接受到第三级指令后将数据传送到主控模块，主控模块将数据通过光纤将数据传送给同步采集卡，同步采集卡把牵引采集单元的数据和制动采集单元的数据、雷达的数据按照通信协议进行压缩打包，一起传送给上位机软件；

5、上位机软件根据通信协议对数据进行解压处理，并显示在软件中，这样通过三级指令将所有数据进行了同步及显示。