專利名稱：高速動車組受電弓調試操作技能實訓系統及控制方法
技術領域：
本發明屬于鐵路高速動車組操作技能培訓技術領域，尤其是涉及一種滿足動車組調試員工調試操作技能培訓與考核的受電弓調試操作實訓系統及控制方法。
背景技術：
隨著中國高速鐵路的快速發展，高速動車組的裝備水平、技術含量已經達到了世界領先水平。在高速動車組生產制造環節中，動車組調試是其中關鍵一環，它關系到動車組的各項功能能否正常實現以及動車組的安全可靠運行。因此，對動車組調試崗位員工的技能水平要求很高。對于動車組調試崗位的員工技能培訓，一直是困擾培訓工作的難題。一般來講，對于該崗位的傳統培訓僅限于圖紙原理的培訓，基本沒有實做培訓。因為一組動車組造價近上億元，利用原車培訓風險大、成本高，生產周期不允許，不可控因素多，而且由于工藝制度的限制不能更深入了解動車組控制原理。上述情況嚴重制約了調試員工操作技能水平的提高，導致成為動車組生產的制約因素。

發明內容
本發明的目的是供一種具有較高仿真程度，對場地和環境要求不高，較少的能源和材料消耗，方便調試員工在脫離動車組現車的情況下，實現對動車組調試技能培訓的受電弓調試操作模擬系統及控制方法。為實現上述目的，本發明提供一種高速動車組受電弓調試操作技能實訓系統，其特征在于包括邏輯仿真模組、ECOl車模塊、TC02-TC07車模塊、EC08車模塊、外掛受電弓模擬模塊，邏輯仿真模組通過信號電纜分別與ECOl車模塊、TC02-TC07車模塊、EC08車模塊連接，用于接收ECOl車模塊、EC08車模塊發出的指令，進而進行邏輯運算，將運算結果輸出到TC02-TC07車模塊，通過外掛受電弓模塊模擬實現升降弓控制功能，ECOl車模塊、 TC02-TC07車模塊、EC08車模塊又通過重載連接器依次連接，ECOl車模塊、TC02-TC07車模塊、EC08車模塊分別通過安全插拔線與電源連接，TC02-TC07車模塊連接外掛受電弓模擬模塊，外掛受電弓模擬模塊還與氣源和電源連接。本發明系統控制方法包括下列步驟判斷I號模塊、3號模塊接地鑰匙是否閉鎖，如果有其中之一處于閉鎖則閉鎖所有的受電弓控制端口 ；如果均處于閉鎖，則判斷I號模塊、3號模塊緊急蘑菇是否按下，如果是則閉鎖所有的受電弓控制端口；如果兩個緊急蘑菇均處于彈出位，則進行首車判斷，如果選擇I號模塊為首車，則判斷I號模塊車旁路開關狀態，如果處于旁路狀態，I號模塊旁路開關撥至升弓位，升弓信號出現后激活2號模塊TC02車受電弓；如果I號模塊未處于旁路狀態，I號模塊撥至升弓位，升弓信號出現后，激活2號模塊TC07車受電弓；判斷結果為“3號模塊”為首車，則將信號送至邏輯仿真模組，判斷3號模塊旁路開關狀態，如果處于旁路狀態，3號模塊撥至升弓位，升弓信號出現后，激活2號模塊TC07車受電弓；如果3號模塊處于未旁路狀態，3號模塊撥至升弓位，升弓信號出現后，激活2號模塊 TC02車受電弓；激活受電弓后，判斷I號、3號模塊是否出現降弓信號，如果出現降弓信號，判斷是否正常降弓，如果不出現降弓信號，則返回判斷接地鑰匙是否閉鎖進行循環；如果正常降弓，將激活的受電弓控制端口復位然后結束，否則閉鎖所有的受電弓控制端口。本發明通過邏輯仿真模組模擬動車組CXU邏輯控制與網絡控制，使后臺支持與前臺功能模塊有機地融合在一起，體現了 CRH3型動車組受電弓主要功能，體現動車組受電弓調試技能獨特特點，仿真程度高，培訓效率高。


圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
I是本發明的結構框2a、圖2b、圖2c、圖2d、圖2e是ECOl車模塊的電氣原理圖； 3a、圖3b、圖3c、圖3d是TC02-TC07車模塊的電氣原理圖； 4a、圖4b、圖4c、圖4d、圖4e是EC08車模塊的電氣原理圖； 5是外掛受電弓模擬模塊的結構框6是本發明控制方法流程7是故障開關位置設置示意8是本發明實訓流程圖。
具體實施例方式參照圖1，本發明包括邏輯仿真模組、ECOl車模塊為I號模塊、TC02-TC07車模塊為2號模塊、EC08車模塊為3號模塊、外掛受電弓模擬模塊，邏輯仿真模組分別與1、2、3號模塊連接，用于接收ECOl車模塊、EC08車模塊發出的指令，進而進行邏輯運算，將運算結果輸出到TC02-TC07車模塊，通過外掛受電弓模塊模擬實現升降弓控制功能；1、2、3號模塊又依次連接，1、3號模塊分別與電源連接，2號模塊連接外掛受電弓模擬模塊，外掛受電弓模擬模塊還與氣源和電源連接。利用三個電路模塊分別模擬動車組受電弓控制電路，三個模塊互相連接后達到與動車組相同的成列編組的狀態。上述三個模塊共同安裝在標準作業平臺上，方便電源、信號等的連接；采用一個外掛受電弓模擬模塊用來實現弓體升降弓的具體動作。1、2、3號模塊與邏輯仿真模組之間分別通過D型插頭進行連接，由CRH3型動車組邏輯仿真模組自動識別模塊種類，自動變換控制邏輯，對受電弓各模塊進行后臺邏輯、網絡功能進行支持，實現對CRH3型動車組受電弓控制功能的模擬仿真。CRH3型動車組邏輯仿真模組集成在標準作業平臺內部，與各功能模塊通過D型插頭進行連接并具有防誤插功能。參照圖2a_圖2e、圖3a_圖3d、圖4a_圖4e，其原理如下I、車輛接地鑰匙A(-21_S05)回路I. 1-21-S05 位置分為 I、III. 2各位置的作用當所有的車輛-21-S05置于“I”位置時，
列車準備運行；當至少有一個-21-S05置于“II”位置時，車輛將控制所有主開關打開并降下所有受電弓。I. 3EC01, EC08 車 _21_S05(鑰匙 A)任意一個置于鎖閉位EC01, EC08 車-21-K53 線圈失電。I. 4EC0LEC08 車 _21_S05(鑰匙 A)置于 ON 位EC01,EC08 車-21-K53 線圈得電。2、緊急斷電環路緊急斷開回路實現列車與接觸網的斷開。這是通過硬件列車控制電纜實現的，而且這是列車通信系統獨立的功能。斷開緊急斷開回路導致列車的所有主斷路器斷開，并且使受電弓快速落下。2. 1-21-K48接觸器的得電過程21-K48得電的前提是主控司機室鑰匙為I位，正常情況下兩個司機室內的故障旁路開關-21-S06均處于“I”位，主控司機室的方向手柄處于非零位，主控司機室的升弓開關處于升弓位，頭車的-22-K48得電后，激活-21-K03，激活-21-K44，主控司機室的-21-K45 得電后，主控司機室的-21-K48得電，通過車輛過橋線激活尾車的-21-K48。-21-K48接觸器得電是建立升弓環路，主斷環路的首要條件之一，由于升弓信號是脈沖信號，所以-21K48僅得電2S。2. 2-21-K66接觸器的得電過程閉合ECOl車的-21-F12，電源通過過橋線到達TC02車的-21-K10常閉觸點，因 ECOl車的-21-K48觸點閉合，則電路通過過橋線使TC02車的-21-K66接觸器線圈得電吸合，通過自身觸點形成自鎖；閉合TC02車-21-F11，當受電弓開關處于升弓位時，正常選擇后弓升起，若受電弓的接觸帶壓力檢測正常則-21-A01閉合使得升起受電弓的車輛的-21-K62接觸器得電，其觸點閉合，此時由于升起受電弓車輛的21-K10線圈得電其觸點 20S延時斷開，-21-K66線圈通過-21-K62得電形成回路。其它未升起受電弓車輛的-21-K66仍是通過-21-K10常閉觸點維持其得電。2. 3-21-K42接觸器得電過程ECOl車-21-K42接觸器得電過程閉合ECOl車的-21-F12，經過本車的-21-S01 (緊急斷電按鈕)，到達TC02車經過-21-K66常開觸點閉合，經過IC05車后變線號為211112(8針)；經7車-21-K66 常開觸點，到達EC08車，電路進入EC08車后，經過EC08車的-21-S01 (緊急斷電按鈕)、-21-K53、-21-K48觸點，使得EC08車的-21-K42接觸器得電并自鎖。 EC08車得電過程同ECOI車。2. 4-21-K54接觸器的得電過程本車的-21-K48或-21-K44，-21-K53，-21-K42 或-21-K46 接觸器得電后，本車的-21-K54接觸器得電；3、升弓回路采用壓縮空氣升起受電弓。啟動司機室控制臺上受電弓觸發開關，打到“升弓”位， 默認需要升起的受電弓升弓電磁閥得電，受電弓升弓。3. 1-21-K61接觸器得電過程頭車的-21-K54接觸器線圈得電后，其觸點閉合，電路經過過橋線到達受電弓車，使得受電弓車的-21-K61線圈得電；注明受電弓車的-21-K61接觸器得電是升弓回路、主斷閉合回路建立的重要條件之一。3. 2升弓電磁閥-21-KOI得電過程TC02、TC07車-21-K61接觸器得電后，其觸點閉合，當頭車發出升弓指令后，經過網絡輸出優先選擇后弓，則升起受電弓車輛的-21-K12，-21-K01 (升弓電磁閥)得電，其觸點閉合，使得-21-K10得電，其通電延時斷開觸點經20S后斷開，通過-21-K62觸點維持-21-K66繼電器線圈得電。參照圖5，外掛受電弓模擬模塊包括氣源處理裝置、壓力檢測模塊、升弓電磁閥、 降弓電磁閥、快降電磁閥、繼電器、受電弓，其氣路連接關系壓縮空氣氣源通過氣源處理裝置進行調壓緩沖，使之符合受電弓升弓壓力；經過調整的氣源分別連接到升弓電磁閥、降弓電磁閥、快降電磁閥；壓力檢測裝置與受電弓氣缸相連接，實時檢測升弓壓力；升弓電磁閥、降弓電磁閥、快降電磁閥又與受電弓氣缸相連接，根據電磁閥滑閥機能不同和氣路節流量的不同通過受電弓機械機構產生升弓、降弓和快速降弓三種不同工況；電路連接關系2 號模塊通過連接插頭與繼電器相連接，根據控制信號的不同控制繼電器動作；繼電器分別與升弓電磁閥、降弓電磁閥、快降電磁閥的線圈連接，通過線圈控制氣閥的開閉實現動作； 壓力檢測裝置中檢測點與2號模塊通過連接插頭連接，將檢測信號送回2號模塊。參照圖6，控制流程程序開始于步驟101，步驟102判斷I號模塊和3號模塊接地鑰匙-21-S05狀態，若有其中之一處于“II”位，則進入步驟117閉鎖所有升弓控制端口，禁止任何受電弓升起，之后至步驟119流程結束；若I號模塊和3號模塊車接地鑰匙-21-S05 均處于“I”位，則進入步驟103，判斷I號、3號模塊是否發出緊急斷電信號即I號、3號模塊緊急蘑菇-21-S01是否被按下，如果有緊急蘑菇被按下，則進入步驟117，閉鎖所有升弓控制端口，禁止任何受電弓升起，之后至步驟119流程結束；在首尾車緊急蘑菇在彈出位置的情況下，進入步驟104，判斷I號、3號模塊上裝設的司機鑰匙-22-S04和方向手柄-22-S01 選擇首車，即I號模塊為頭還是3號模塊為頭，如果I號模塊為頭則進入步驟105將信號送至邏輯仿真模組；邏輯仿真模組將閉鎖尾車升弓信號，保留尾車降弓的功能，步驟105判斷I號模塊車旁路開關-21-S06狀態，步驟105判斷結果為“是” -21-S06處于旁路狀態， 則進入步驟106，I號模塊-21-S02撥至升弓位，升弓信號出現后進入步驟107激活2號模塊TC02車受電弓，即以I號模塊為首車，邏輯仿真模組根據I號模塊旁路開關-21-S06狀態，-21-S06在II位置時，I號模塊-21-S02撥至升弓位時邏輯仿真模組程序根據上述狀態通過2號模塊激活TC02車網絡控制觸點(圖3b中-24-T01. 42和-24-T02. 42)使TC02 車受電弓升起；1號模塊-21-S-06未處于旁路狀態，判斷結果為“否”則進入步驟108，I號模塊-21-S02撥至升弓位，升弓信號出現后，進入步驟109激活2號模塊TC07車受電弓， 即邏輯仿真模組在正常工況下控制邏輯優先升后弓，以I號模塊為首車，邏輯仿真模組根據I號模塊旁路開關-21-S06狀態，-21-S06在I位置時，I號模塊-21-S02撥至升弓位時邏輯仿真模組程序根據上述狀態通過2號模塊激活2號模塊TC07車網絡控制觸點(圖3c 中-24-T01. 42和-24-T02. 42)使2號模塊TC07車受電弓升起，其中TC02車和TC07車網絡控制觸點-24-T01. 42和-24-T02. 42由邏輯仿真模組模擬；步驟104判斷結果為“3號模塊”即3號模塊為首車，則進入步驟110并將信號送至邏輯仿真模組，步驟110判斷3號模塊旁路開關-21-S06狀態，步驟110判斷結果為“是” 即-21-S06處于旁路狀態，進入步驟111，3號模塊-21-S02撥至升弓位，升弓信號出現后， 進入步驟112激活2號模塊TC07車受電弓，即以3號模塊為首車，邏輯仿真模組根據3號模塊旁路開關-21-S06狀態，-21-S06在II位置時，3號模塊-21-S02撥至升弓位時邏輯仿真模組程序根據上述狀態通過2號模塊激活TC07車網絡控制觸點(圖3c中-24-T01. 42 和-24-T02. 42)使TC07車受電弓升起；3號模塊-21-S06處于未旁路狀態，判斷結果為“否” 則進入步驟113，3號模塊-21-S02撥至升弓位，升弓信號出現后，進入步驟114激活2號模塊TC02車受電弓，即以3號模塊為首車，邏輯仿真模組根據3號模塊旁路開關-21-S06狀態，-21-S06在I位置時，3號模塊-21-S02撥至升弓位時邏輯仿真模組程序根據上述狀態通過2號模塊激活TC07車網絡控制觸點(圖3c中-24-T01. 42和-24-T02. 42)使TC07車受電弓升起，其中TC02車和TC07車網絡控制觸點-24-T01. 42和-24-T02. 42由邏輯仿真模組模擬，在步驟107、109、112、114其中之一完成后，進入步驟115，判斷I號、3號模塊是否出現降弓信號，如果出現降弓信號，則進入步驟116，否則返回至步驟102循環，步驟116判斷是否是正常降弓，即在受電弓升起的工況下，邏輯仿真模組接收到I號、3號模塊-21-S02 置于降弓位置信號后為正常降弓，進入流程步驟118，將激活的受電弓控制端口復位，此時升起的受電弓降弓通過程序控制2號模塊上TC02車、TC07車激活的網絡控制觸點復位，使受電弓以正常速度降下；如果-21-S-01、-21-S05、-21-S06發出緊急降弓信號，進入步驟 117，將閉鎖所有受電弓控制端口，在上述-21-S-01、-21-S05、-21-S06未復位的情況下即使出現升弓信號也不會進入升弓流程，同時受電弓快速降弓，即在受電弓升起的工況下，邏輯仿真模組接收到I號、3號模塊緊急蘑菇按下、旁路開關置于II位、接地鑰匙閉鎖的信號后，通過程序控制2號模塊上TC02車、TC07車網絡控制觸點復位并復位-21-K61，使受電弓快速降下，同時閉鎖全部升弓信號，直至首尾車上述恢復至彈出位置，結束于步驟119。培訓過程圖8是培訓流程圖，流程開始于步驟200，參照圖1，步驟201將I號、2號、3號模塊安裝在標準作業平臺框架內，將外掛受電弓模塊安放在標準作業平臺的臺面上；將各電路連接插頭和氣路快接插頭連接完成；確認無誤后，接通DCllOV電源、DC24V電源和氣源；步驟202，將I號模塊司機鑰匙旋轉到開的位置，將運行方向開關撥到前進或后退位置，此時系統認為I號模塊為首車，即ECOl車當頭車；同理，也可以將3號模塊按上述操作做過程操作EC08車當頭車。以ECOl車為頭車，檢查接地鑰匙應在運行位，撥動升/降弓開關至升弓位置系統按邏輯升起后弓即與TC02車受電弓；撥動升/降弓開關至降弓位置， 后車受電弓以正常速度落下。當按動I號模塊或2號模塊緊急蘑菇時，受電弓將快速落下。 上述過程是系統正常狀態下的操作過程。步驟203判斷受電弓系統調試是否成功，“是”即成功，則轉至步驟206結束；“否” 不成功，則進行步驟204;步驟204，由于I號、2號、3號模塊均設置有故障設置開關，此時接受培訓人員要根據圖2a-圖2e、圖3a_圖3d、圖4a_圖4e電氣原理圖以及現場情況，進行故障分析和測量，直至查找到故障點并在試卷圖紙上標出故障位置，經監考教師確認后，將故障開關撥回正常狀態，故障排除?？梢酝瑫r設置多個故障增加訓練難度。由圖7舉例說明其中1、2打X處兩個故障開關斷開后，接受培訓人員進行故障排查的過程。首先，選中ECOl車為首車即ECOl車司機鑰匙-22-S04閉合、方向手柄-22S-01在 F/R位，將ECOl車升弓開關-21-S02置于升弓位置TC07車受電弓不會升起(因為有故障)； 選中EC08車為首車即EC08車司機鑰匙-22-S04閉合、方向手柄-22S-01在F/R位，將EC08 車升弓開關-21-S02置于升弓位置TC02車受電弓升起，通過上述現象可分析出故障大致范圍在ECOl車。分析ECOl車升弓回路，檢查ECOl車-22K-46和22K-48是否得電激活，如果激活說明首車確立，司機鑰匙、方向回路沒有問題；將ECOl車升弓開關-21-S02置于升弓位置，-21-K44應激活2秒，應認為-21-K03工作正常，否則檢查ECOI車-21-F12空氣斷路器正線到-21-K03之間的電路或-21-K03輔助點(210101-210805)到-21-K44的電路「21-K44 激活2秒內，主控司機室的-21-K45也激活2S，如果主控司機室的-21-K45沒有激活，可檢查-21-F12正線至旁路開關-21-S06和-21-K44繼電器相應輔助觸點(210903-210904) 至-21-K45繼電器線圈及負線；主控司機室的-21-K45也激活2S，將使環路繼電器-21-K48 得電激活2S，通過車輛過橋線激活尾車-21-K48 ;若環路繼電器-21-K48未激活，可檢查主控司機室21-K45輔助觸點(210101-210102，210100-210103)以及過橋線；環路繼電器-21-K48得電吸合2S將激活-21-K66，但此時會發現-21-K66未被激活，由于-21-K66 繼電器是用來建立-21-K42環路的主要環節，因此可判斷此處有故障；用萬用表直流電壓檔，負表筆與ECOl車-21-F12空氣斷路器負線(210100)相接，正表筆測量-21-K66輔助觸點210112 一端，電壓正常，說明是-21-K48輔助觸點(210112-210113)及相關過橋線出現斷電，致使無法激活-21-K66 ;經過測量即可確定故障點在210112號線ECOl車通過重載連接器至TC07車210112處。恢復故障斷電后，再次將將ECOl車升弓開關-21-S02置于升弓位置，通過上次描述邏輯，-21-K66激活并自保持，正常情況下-21-K42會激活并自保持；由于第二個故障存在-21-K42未激活，此時首先檢查接地鑰匙環路-21-K53是否激活， 因為正常行車狀態-21-K53始終激活。若未激活，可檢查接地鑰匙環路；若-21-1(53處于激活狀態，可檢查EC08車-21-F12正線、-21-S01、TC07車過橋線、TC07車-21-K66輔助觸點 (211602-211102)、IC06 車和 IC03 車過橋線、TC02 車輔助觸點(211112-210706)、TC02 車過橋線、EC08車-21-S01、EC08車-21_K53、EC08車-21-K42等元件和線路，經測量正常；由于-21-K42比較特殊，電源由尾車供給，故還應檢查EC08車-21-F12負線210100通過車輛過橋線至ECOl車-21-K42線圈負線，會發現斷線，經過分段測量確認故障點在-21-K42線圈負線至ECOl車至TC02車的連接器之間；恢復斷點后，再次將ECOl車升弓開關-21-S02 置于升弓位置，受電弓正常升起，故障排除完畢。步驟205,填寫調試故障記錄單；步驟206，結束。
權利要求
1.一種高速動車組受電弓調試操作技能實訓系統，其特征在于包括邏輯仿真模組、 ECOl車模塊、TC02-TC07車模塊、EC08車模塊、外掛受電弓模擬模塊，邏輯仿真模組通過信號電纜分別與ECO I車模塊、TC02-TC07車模塊、EC08車模塊連接，用于接收ECOl車模塊、 EC08車模塊發出的指令，進而進行邏輯運算，將運算結果輸出到TC02-TC07車模塊，通過外掛受電弓模塊模擬實現升降弓控制功能，ECOl車模塊、TC02-TC07車模塊、EC08車模塊又通過重載連接器依次連接，ECOl車模塊、TC02-TC07車模塊、EC08車模塊分別通過安全插拔線與電源連接，TC02-TC07車模塊連接外掛受電弓模擬模塊，外掛受電弓模擬模塊還與氣源和電源連接。
2.根據權利要求I所述的高速動車組受電弓調試操作技能實訓系統的控制方法，其特征在于包括下列步驟判斷I號模塊、3號模塊接地鑰匙是否閉鎖，如果有其中之一處于閉鎖則閉鎖所有的受電弓控制端口 ；如果均處于閉鎖，則判斷I號模塊、3號模塊緊急蘑菇是否按下，如果是則閉鎖所有的受電弓控制端口；如果兩個緊急蘑菇均處于彈出位，則進行首車判斷，如果選擇I號模塊為首車，則判斷 I號模塊車旁路開關狀態，如果處于旁路狀態，I號模塊旁路開關撥至升弓位，升弓信號出現后激活2號模塊TC02車受電弓；如果I號模塊未處于旁路狀態，I號模塊撥至升弓位，升弓信號出現后，激活2號模塊TC07車受電弓；判斷結果為“3號模塊”為首車，則將信號送至邏輯仿真模組，判斷3號模塊旁路開關狀態，如果處于旁路狀態，3號模塊撥至升弓位，升弓信號出現后，激活2號模塊TC07車受電弓；如果3號模塊處于未旁路狀態，3號模塊撥至升弓位，升弓信號出現后，激活2號模塊 TC02車受電弓；激活受電弓后，判斷I號、3號模塊是否出現降弓信號，如果出現降弓信號，判斷是否正常降弓，如果不出現降弓信號，則返回判斷接地鑰匙是否閉鎖進行循環；如果正常降弓，將激活的受電弓控制端口復位然后結束，否則閉鎖所有的受電弓控制端口。
全文摘要
一種高速動車組受電弓調試操作技能實訓系統，包括邏輯仿真模組、EC01車模塊、TC02-TC07車模塊、EC08車模塊、外掛受電弓模擬模塊，邏輯仿真模組分別與EC01車模塊、TC02-TC07車模塊、EC08車模塊連接，EC01車模塊、TC02-TC07車模塊、EC08車模塊依次連接且分別與電源連接，TC02-TC07車模塊連接外掛受電弓模擬模塊，外掛受電弓模擬模塊還與氣源和電源連接。本發明通過實訓系統實現動車組CCU邏輯控制與網絡控制，使后臺支持與前臺功能模塊有機地融合在一起，體現了CRH3型動車組受電弓主要功能，體現動車組受電弓調試技能獨特特點，仿真程度高，培訓效率高。
文檔編號G09B9/00GK102610133SQ20121006612
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月14日 優先權日2012年3月14日
發明者劉繼斌, 安忠義, 徐井全, 王亞彬, 羅昭強, 趙光興, 郭法娥, 陸培德 申請人:長春軌道客車股份有限公司