虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法，所屬技術領域為城市軌道交通職業教育領域。用于軌道交通運營公司和大中專院校城市軌道運營專業的教學和實訓。
【背景技術】
[0002]目前車輛全車電氣的實訓設備以實物或模型展示為主。存在的問題是實物價格昂貴，不能配備多套，不適合開展多人同時教學，同時目前的實物無法實現故障模擬；而模型只能展示外觀，無法展示全車電氣內部結構和工作原理，無法開展實訓教學。
【發明內容】
[0003]本發明針對上述問題，提供了一種虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法，整個裝置共有六個部分=IlMS監控系統、輔助供電系統(SIV)、牽引系統(VVVF)、控制系統(含ATO自動駕駛系統)、一體化總線式控制和采集模塊、主控計算機及模擬仿真和控制軟件。可通過計算機控制軟件設置實際故障，故障包括:瞬間電器故障、短路、斷路、接地、間歇性故障、器件損壞、信號干擾。
[0004]本發明所采用的技術方案是:把軌道交通車輛的TIMS監控系統、輔助供電系統(SIV)、牽引系統(VVVF)、控制系統(含ATO自動駕駛系統)按照其在車輛上的連接方式連接，使其控制連接器通過線路連接接口連接一體化總線式控制和采集模塊。一體化總線式控制和采集模塊采用可獨立插拔的模塊式設計，每幾個模塊組成一組，通過數據連接線擴展到多組連接，可設置單一故障上百個。每個模塊上有獨立的狀態指示燈，指示目前故障和采集狀態，模塊通過控制電路板上的繼電器、可控硅、數字電位器等元件實現各種故障的模擬和研究性實驗。一體化總線式控制和采集模塊上配置多種通信接口(CANBUS，TCP/IP，DB-25孔/RS485/RS422/TTL電平)，通信接口與計算機網口或安裝于計算機上的數據轉換卡連接，形成完整的通信鏈路，接口也可連接嵌入式手持終端。計算機通過局域網遠程控制實驗臺的一體化總線式控制和采集模塊動作，多臺計算機可同時控制多個電氣系統實驗臺，從而實現控制實驗臺的開關啟停并模擬各種故障，同時從實驗臺上采集的狀態數據實時發送給計算機，計算機自動調用其模擬仿真軟件同步仿真其工作過程、工作原理、檢修流程。
[0005]本發明的有益效果是:本發明是一種虛實結合的軌道交通車輛全車電氣的協同實訓裝置和方法，裝置包含TIMS監控系統、輔助供電系統(SI V )、牽引系統(VVVF )、控制系統(含ATO自動駕駛系統)等多種類型的軌道交通車輛電氣系統，適用范圍廣，可擴展性強，可了解軌道交通車輛電氣系統的全部組成結構以及工作原理。其一體化總線式控制和采集模塊采用可獨立插拔的模塊式設計，每幾個模塊組成一組，通過數據連接線擴展到多組連接，可設置單一故障可達上百個，復合故障上千個。每個模塊上有獨立的狀態指示燈，指示目前故障和采集狀態，擴展性和配置性好。
【附圖說明】
[0006]圖1虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法連接示意圖
(1)拖車Tc
(2)動車M
(3)受流器
(4)庫用電源
(5)母線高速斷路器
(6)母線高壓連接器
(7)輔助開關熔斷器
(8)輔助逆變器SIV
(9)接地裝置
(10)蓄電池
(11)負載
(12)控制連接器
(13)交流負載
(14)交流連接器
(15)母線開關熔斷器
(16)避雷針
(17)濾波電抗器
(18)牽引逆變器VVVF
(19)HSCB高速斷路器
(20)主開關熔斷器
(21)牽引電視
(22)制動電阻
(23)通信及線路接口
(24)—體化總線式控制和采集模塊
(25)計算機
(26)擴展供電箱【具體實施方式】:
本系統的設計以具有專業的電子電路知識，熟練掌握城市軌道交通裝備特點和接線規律為前提出發，裝置的連接如附圖1所示，將拖車Tc(I)內的受流器(3)、庫用電源(4)、母線高速斷路器(5)、母線高壓連接器(6)、輔助開關熔斷器(7)、輔助逆變器SIV (8)、接地裝置(9)、蓄電池(10)、負載(11)、控制連接器(12)、交流負載(13)、交流連接器(14)按照其在軌道交通車輛上的連接方式連接。同樣將動車M (2)的母線開關熔斷器(15)、避雷針
(16),受流器(3)、濾波電抗器(17)、牽引逆變器VVVF (18),接地裝置(9)、HSCB高速斷路器
(19)、主開關熔斷器(20)、牽引電視(21)、制動電阻(22)、擴展供電箱(26)按照其在軌道交通車輛上的連接方式連接，拖車Tc (I)與動車M (2)通過母線高壓連接器(6)、控制連接器
(12)、交流連接器(14)連接在一起，控制連接器(12)通過通信及線路接口與一體化總線式控制和采集模塊(24)連接，通信接口與計算機(25)網口或安裝于計算機上的數據轉換卡連接，形成完整的通信鏈路，計算機通過模擬仿真和控制軟件控制一體化總線式控制和采集模塊動作，從而實現控制實驗臺的開關啟停并模擬各種故障。
【主權項】
1.一種虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法，其特征在于:把軌道交通車輛的HMS監控系統、輔助供電系統(SI V )、牽引系統(VVVF )、控制系統(含ATO自動駕駛系統)按照其在軌道交通車輛上的連接方式連接，其拖車及動車均裝有受流器和受電設備，牽引系統在動車上，輔助供電系統在拖車上，監控系統中央控制單元(CU)設在拖車車下SIV箱內，本地單元設在車下牽引逆變器箱內，控制系統包括司機臺、電控箱等在拖車司機室內，ATO自動駕駛系統(含ATP自動防護系統)和無線電臺設在拖車司機室內，每節動車的結構完全相同，使其控制連接器通過線路連接接口連接一體化總線式控制和采集模塊。2.根據權利要求1所述的虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法，其特征在于:每個動車的牽引系統是按1C2M即一臺VVVF內有兩個牽引模塊，模塊分別控制兩臺交流異步牽引電動機，每臺牽引逆變器的直流供電經動車上的受流器、隔離開關箱、高速斷路器(HSCB)直接向牽引逆變器供電。3.根據權利要求1所述的虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法，其特征在于:一體化總線式控制和采集模塊的控制電路板上有繼電器、可控硅、數字電位器元件。4.根據權利要求1所述的虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法，其特征在于:一體化總線式控制和采集模塊采用可獨立插拔的模塊式設計，每幾個模塊組成一組，通過數據連接線擴展到多組連接。5.根據權利要求1所述的虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法，其特征在于:計算機通過局域網遠程控制實驗臺的一體化總線式控制和采集模塊動作，多臺計算機可同時控制多個電氣系統實驗臺。6.根據權利要求1所述的虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法，其特征在于:每個模塊上有獨立的狀態指示燈。7.根據權利要求1所述的虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法，其特征在于:一體化總線式控制和采集模塊上配置CANBUS、TCP/IP、DB-25孔/RS485/RS422/TTL電平多種通信接口。8.根據權利要求1所述的虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法，其特征在于:通信接口與計算機網口或安裝于計算機上的數據轉換卡連接。9.根據權利要求1所述的虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法，其特征在于:計算機自動調用其模擬仿真軟件同步仿真其工作過程、工作原理、檢修流程。
【專利摘要】本發明涉及一種虛實融合的軌道交通車輛全車電氣實訓裝置和方法，屬城市軌道交通職業教育裝備。可實現地鐵車輛電氣系統的故障模擬和實訓，其特征在于：把軌道交通車輛的TIMS監控系統、輔助供電系統（SIV）、牽引系統（VVVF）、控制系統（含ATO自動駕駛系統）按照其在軌道交通車輛上的連接方式連接，其拖車及動車均裝有受流器和受電設備，牽引系統在動車上，輔助供電系統在拖車上，監控系統中央控制單元（CU）設在拖車車下SIV箱內，本地單元設在車下牽引逆變器箱內，控制系統包括司機臺、電控箱等在拖車司機室內，ATO自動駕駛系統（含ATP自動防護系統）和無線電臺設在拖車司機室內，每節動車的結構完全相同，使其控制連接器通過線路連接接口連接一體化總線式控制和采集模塊。
【IPC分類】G09B9/00, G09B25/00, G06F9/455
【公開號】CN105047036
【申請號】CN201510263478
【發明人】周利
【申請人】天津市維科車輛技術有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年5月22日