列車駕駛故障仿真實驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種列車駕駛故障仿真實驗裝置，包括電源和殼體，殼體上設(shè)置人機界面和列車故障仿真開關(guān)組，殼體內(nèi)部設(shè)置可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器連接有列車故障仿真開關(guān)組，相應(yīng)故障開關(guān)量觸發(fā)可編程邏輯控制器內(nèi)含的故障設(shè)置模塊，使得可編程邏輯控制器將對應(yīng)的故障信息輸出顯示到人機界面上，本裝置實現(xiàn)簡化實訓(xùn)設(shè)備內(nèi)部的列車控制電路，降低實訓(xùn)設(shè)備成本，同時，學(xué)生燒錄到PLC主控單元的PLC程序可以控制動態(tài)實驗?zāi)K實現(xiàn)模擬仿真列車故障實驗，更好地鍛煉學(xué)生的動手能力，提高學(xué)生對列車自動控制原理的理解能力。
【專利說明】
列車駕駛故障仿真實驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及教學(xué)實驗裝備，具體為列車駕駛故障仿真實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，許多高校開設(shè)了城市軌道交通車輛與檢修課程，但是大多數(shù)的高校只采購少量實訓(xùn)設(shè)備，僅能滿足少量學(xué)生操作，尤其是聯(lián)系到一體化課程的開展，無法達到讓大多數(shù)學(xué)生操作實訓(xùn)設(shè)備的目的；另外，學(xué)校大多采購真實列車使用的控制模塊和立體三維投影模塊，這些設(shè)備屬于標(biāo)準(zhǔn)件，精度高，需要專業(yè)人員維護，使得城市軌道交通車輛與檢修課程的實驗設(shè)備成本和設(shè)備維護成本比較高。因此，迫切需要研發(fā)一種教具有較低的價格和可滿足多人同時實驗設(shè)備，設(shè)備功能以“夠用”為準(zhǔn)則，簡化控制模塊，以鍛煉學(xué)生的動手能力和提高對列車自動控制原理的理解能力，更好的滿足城市軌道交通相關(guān)一體化教學(xué)要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的任務(wù)是提供一種列車駕駛故障仿真實驗裝置，實現(xiàn)簡化實訓(xùn)設(shè)備內(nèi)部的列車控制電路，降低實訓(xùn)設(shè)備成本。
[0004]本任務(wù)通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]列車駕駛故障仿真實驗裝置，包括電源和殼體，其特征在于:所述殼體上設(shè)置人機界面和列車故障仿真開關(guān)組，殼體內(nèi)部設(shè)置可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器連接有列車故障仿真開關(guān)組，相應(yīng)故障開關(guān)量觸發(fā)可編程邏輯控制器內(nèi)含的故障設(shè)置模塊，使得可編程邏輯控制器將對應(yīng)的故障信息輸出顯示到人機界面上。
[0006]本實用新型進一步的改進方案包括:
[0007]所述列車駕駛故障仿真實驗裝置還包括設(shè)備狀態(tài)指示燈和設(shè)備操作開關(guān)組，所述可編程邏輯控制器還連接有車輛操作模塊、信號控制模塊和司控器控制模塊，對應(yīng)的設(shè)備操作開關(guān)組分別控制車輛操作模塊、信號控制模塊和司控器控制塊，使得相應(yīng)設(shè)備狀態(tài)指示燈顯示亮滅狀態(tài)。
[0008]所述電源是為該裝置提供24V和5V的開關(guān)電源。
[0009]所述殼體的后高110cm，前高90cm，寬50cm。
[0010]所述人機界面和所述列車故障仿真開關(guān)組設(shè)置在所述殼體的頂面，頂面為平面或折面。
[0011]所述列車故障仿真開關(guān)組或開關(guān)量為空氣開關(guān)。
[0012]列車駕駛故障仿真實驗裝置，包括電源和殼體，其特征在于:所述殼體上設(shè)置人機界面和列車故障仿真開關(guān)組，殼體內(nèi)部設(shè)置可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器連接有列車故障仿真開關(guān)組，可編程邏輯控制器還連接有人機界面；
[0013]所述可編程邏輯控制器包括用于列車故障信息處理和燒錄學(xué)生寫好的可編程邏輯控制器程序的可編程邏輯控制器主控單元，以及用于連接可編程邏輯控制器通訊模塊的可編程邏輯控制器擴展單元，該可編程邏輯控制器通訊模塊通過可編程邏輯控制器擴展單元實現(xiàn)可編程邏輯控制器主控單元與動態(tài)實驗?zāi)K通信。
[0014]所述燒錄學(xué)生寫好的可編程邏輯控制器程序包括故障設(shè)置模塊，故障設(shè)置模塊還包括氣制動施加或緩解狀態(tài)檢測開關(guān)故障模塊和/或停車制動施加或緩解檢測開關(guān)故障模塊和/或車門故障模塊和/或火警報警模塊和/或列車零速檢測狀態(tài)模塊和/或單節(jié)車狀態(tài)檢測故障模塊和/或車鉤狀態(tài)檢測故障模塊，上述各模塊連接對應(yīng)的開關(guān)量。
[0015]本實用新型的優(yōu)點:
[0016]I)本列車駕駛故障仿真實驗裝置通過抗干擾能力強，對環(huán)境要求低的工業(yè)設(shè)備可編程邏輯控制器(簡稱PLC)和人機界面實現(xiàn)對列車運行及監(jiān)控程序的仿真，主要解決A型地鐵列車控制電路的簡化處理和繼電器控制到PLC程序控制的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了設(shè)備小型化處理，滿足普通教室多臺設(shè)備同時運行的需求。
[0017]2)本列車駕駛故障仿真實驗裝置還可以通過車輛操作模塊、信號控制模塊和司控器控制塊實現(xiàn)練習(xí)列車常規(guī)操作。
[0018]3)通過學(xué)生燒錄到PLC主控單元的PLC程序，利用列車駕駛故障仿真實驗裝置的PLC擴展單元和PLC通訊模塊進行PLC主控單元與動態(tài)實驗?zāi)K之間的通信，模擬伺服電機動車實驗，實現(xiàn)列車駕駛故障仿真實驗方法，能夠更好地鍛煉學(xué)生的動手能力，提高學(xué)生對列車自動控制原理的理解能力。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型列車駕駛故障仿真實驗裝置的俯視圖；
[0020]圖2為圖1的人機界面之檢修界面圖；
[0021]圖3為圖1的左視圖；
[0022]圖4為圖1的電路控制連接圖；
[0023]圖5為采用圖1裝置實現(xiàn)的列車駕駛故障仿真實驗方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖1，列車駕駛故障仿真實驗裝置，包括電源和殼體I，殼體I的操作控制面板上設(shè)置人機界面2(即為觸摸屏)和列車故障仿真開關(guān)組3，殼體I內(nèi)部設(shè)置可編程邏輯控制器(簡稱PLC)，PLC連接列車故障仿真開關(guān)組3，相應(yīng)故障開關(guān)量觸發(fā)PLC內(nèi)含的故障設(shè)置模塊，使得PLC將對應(yīng)的故障信息輸出顯示到人機界面2上。
[0025]所述電源是為該裝置提供24V和5V的開關(guān)電源，所述開關(guān)電源由380V三相交流電源的一相和零線供電。開關(guān)電源連接電源開關(guān)。
[0026]所述故障設(shè)置模塊還包括氣制動施加或緩解狀態(tài)檢測開關(guān)故障模塊和/或停車制動施加或緩解檢測開關(guān)故障模塊和/或車門故障模塊和/或火警報警模塊和/或列車零速檢測狀態(tài)模塊和/或單節(jié)車狀態(tài)檢測故障模塊和/或車鉤狀態(tài)檢測故障模塊，上述各模塊連接對應(yīng)的開關(guān)量。
[0027]本裝置將列車控制電路轉(zhuǎn)換為PLC控制程序后，通過西門子組態(tài)軟件實現(xiàn)控制列車狀態(tài)，使得學(xué)生通過人機界面對PLC運行狀態(tài)的時時監(jiān)控，模擬列車的監(jiān)控狀況。
[0028]如圖2，通過所述人機界面2進行輔助設(shè)備監(jiān)控，查看車間電源和/或輔助逆變器和/或主逆變器和/或制動系統(tǒng)和/或單元車車門狀態(tài)和/或空壓機和/或空調(diào)系統(tǒng)狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障信息。如圖1和圖2，本裝置通過故障區(qū)域列車故障仿真開關(guān)組3可以方便的設(shè)置故障，觸摸屏上顯示相應(yīng)A節(jié)車和/或B節(jié)車和/或C節(jié)車設(shè)備的故障信息狀態(tài)紅色，學(xué)生可以直觀的看到各種故障下列車的各指示燈狀態(tài)和故障信息的具體內(nèi)容。
[0029]利用滿足邏輯關(guān)系條件的開關(guān)量觸發(fā)PLC主控單元，由人機界面2顯示軟件內(nèi)預(yù)先設(shè)定的故障信息，實現(xiàn)模擬真實列車發(fā)生故障時的故障現(xiàn)象。
[0030]如故障設(shè)置區(qū)域列車故障仿真開關(guān)組3處打下車鉤狀態(tài)檢測開關(guān)，觸摸屏的子界面信號屏顯示一個紅手掌，顯示信息“緊急制動”，觸摸屏上車輛受電弓圖標(biāo)顯示降下狀態(tài)；如圖2，觸摸屏的子界面瀏覽屏顯示DC/DC紅點，主逆變器(即為VVVH紅點;操作控制面板上列車牽引條件設(shè)備模塊7處受電弓降弓燈亮，列車牽引條件設(shè)備模塊7處主斷分燈亮。
[0031]如打下故障設(shè)置區(qū)域列車故障仿真開關(guān)組3的火警報警開關(guān)，觸摸屏的子界面車輛監(jiān)控屏顯示火警閃爍信息，伴隨報警聲音。
[0032]如圖1，所述列車駕駛故障仿真實驗裝置還包括設(shè)備狀態(tài)指示燈和設(shè)備操作開關(guān)組，PLC還連接有車輛操作模塊、信號控制模塊4、司控器控制模塊5和司機臺激活鑰匙開關(guān)6，對應(yīng)的設(shè)備操作開關(guān)組分別控制車輛操作模塊、信號控制模塊4和司控器控制模塊5，使得相應(yīng)設(shè)備狀態(tài)指示燈顯示亮滅狀態(tài)，學(xué)生觀察設(shè)備狀態(tài)指示燈來了解列車各設(shè)備運行狀態(tài)，從而實現(xiàn)學(xué)生練習(xí)列車常規(guī)操作的目的。
[0033]所述車輛操作模塊包括列車牽引條件設(shè)備模塊7，還包括左車門控制模塊91和/或右車門控制模塊92;車輛操作模塊通過開關(guān)量控制車門狀態(tài)和運行速度，并可以通過人機界面2查看受電弓狀態(tài)，停車制動狀態(tài)，左右車門狀態(tài)，火警狀態(tài)，事件清單:事件發(fā)生時間、事件詳情及處理意見。
[0034]所述信號控制模塊4通過信號開關(guān)量控制設(shè)備運行速度信號、速度為零保護信號、目標(biāo)距離信號、列車運行狀態(tài)信號、旁路開關(guān)啟用信號和報站及廣播信號。
[0035]所述列車故障仿真開關(guān)組3、開關(guān)量以及設(shè)備操作開關(guān)組為空氣開關(guān)。
[0036]如圖3，所述殼體I的后高110cm，前高90cm，寬50cm。人機界面2和列車故障仿真開關(guān)組3設(shè)置在殼體的頂面(即操作控制面板)，頂面為平面或折面，該列車駕駛故障仿真實驗裝置前低后高的設(shè)計便于更清楚觀察人機界面2，便于更方便地操作列車故障仿真開關(guān)組3和設(shè)備操作開關(guān)組。
[0037]本裝置通過抗干擾能力強，對環(huán)境要求低的工業(yè)設(shè)備PLC和人機界面2實現(xiàn)對列車運行及監(jiān)控程序的仿真，主要解決A型地鐵列車控制電路的簡化處理和繼電器控制到PLC程序控制的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了設(shè)備小型化處理，滿足普通教室多臺設(shè)備同時運行的需求。
[0038]如圖4，本裝置采用西門子PLC設(shè)備，包括
[0039]PLC主控單元，用于列車故障信息處理和燒錄學(xué)生寫好的PLC程序；
[°04°]以及PLC擴展單元，用于連接PLC通訊模塊，該PLC通訊模塊實現(xiàn)PLC主控單元與動態(tài)實驗?zāi)K通信，可實現(xiàn)伺服電機動車實驗。
[0041]動態(tài)實驗?zāi)K為一伺服步進電機，驅(qū)動器接收脈沖來驅(qū)動伺服步進運動以模擬仿真列車運行。通過PLC主控單元與動態(tài)實驗?zāi)K通信，PLC主控單元可以控制模擬仿真列車運行方向以及計算模擬仿真列車運行距離。動態(tài)實驗?zāi)K可設(shè)置在殼體I內(nèi)或殼體I外，優(yōu)選設(shè)置在殼體I內(nèi)，以進一步減小設(shè)置的空間體積。
[0042]列車駕駛故障仿真實驗裝置通過PLC擴展單元和PLC通訊模塊連接動態(tài)實驗?zāi)K實現(xiàn)伺服電機動車實驗，該試驗準(zhǔn)備過程如下:
[0043]1、激活實驗裝置:打上司機臺激活鑰匙開關(guān)6，司機臺激活活;打上列車蓄電池激活開關(guān)，激活列車操作。
[0044]2、實驗裝置初始狀態(tài):牽引條件設(shè)備模塊7處，受電弓降弓燈亮，受電弓升弓燈滅，主斷合燈滅，主斷分燈亮，停車制動施加燈亮，停車制動緩解燈滅燈，氣制動施加燈亮，氣制動緩解燈滅;左關(guān)門燈91亮，右關(guān)門燈92亮。
[0045]3、動車實驗準(zhǔn)備過程:牽引條件設(shè)備模塊7處，按下帶指示燈的受電弓升弓按鈕，受電弓升弓燈亮，受電弓降弓燈滅，按下帶指示燈的主斷合按鈕，主斷合燈亮，主斷分燈滅；在列車故障仿真開關(guān)組3處，打上停車制動邏輯開關(guān)2K50，打下停車制動邏輯開關(guān)2K51，牽引條件設(shè)備模塊7處的停車制動緩解燈亮，停車制動施加燈滅；按下左關(guān)門91，右關(guān)門按鈕92，兩邊關(guān)門燈亮;在列車故障仿真開關(guān)組3處，打上氣制動邏輯開關(guān)2K54，打下停車制動邏輯開關(guān)2K53，牽引條件設(shè)備模塊7處的氣制動制動緩解燈亮，氣制動施加燈滅;從站PLC控制所述伺服步進電機。
[0046]如圖5，采用所述的列車駕駛故障仿真實驗裝置實現(xiàn)的列車駕駛故障仿真實驗方法，包括如下步驟:
[0047](I)設(shè)置所述可編程邏輯控制器為modbus從站；
[0048](2)判斷是否選擇動態(tài)實驗?zāi)K的運行方向，如果是，牽引運行動態(tài)實驗?zāi)K，否則運行步驟(3);
[0049](3)判斷可編程邏輯控制器掃描是否有故障信息，如果有故障信息，向所述人機界面2輸出顯示故障信息，否則運行步驟(4);
[0050](4)可編程邏輯控制器讀取當(dāng)前動態(tài)實驗?zāi)K運行的位置信息，顯示當(dāng)前距離；
[0051](5)按運動算法計算位置指令；
[0052](6)位置指令限幅處理；
[0053](7)位置脈沖輸出；
[0054](8)指向下一采樣時刻；
[0055](9)判斷動態(tài)實驗?zāi)K是否到達預(yù)設(shè)位置，如果是，結(jié)束，否則跳轉(zhuǎn)步驟(3)。
[0056]本實用新型不局限于上述【具體實施方式】，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)本實用新型做出的進一步拓展均落入本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.列車駕駛故障仿真實驗裝置，包括電源和殼體，其特征在于:所述殼體上設(shè)置人機界面和列車故障仿真開關(guān)組，殼體內(nèi)部設(shè)置可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器連接有列車故障仿真開關(guān)組，相應(yīng)故障開關(guān)量觸發(fā)可編程邏輯控制器內(nèi)含的故障設(shè)置模塊，使得可編程邏輯控制器將對應(yīng)的故障信息輸出顯示到人機界面上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車駕駛故障仿真實驗裝置，其特征在于:所述列車駕駛故障仿真實驗裝置還包括設(shè)備狀態(tài)指示燈和設(shè)備操作開關(guān)組，所述可編程邏輯控制器還連接有車輛操作模塊、信號控制模塊和司控器控制模塊，對應(yīng)的設(shè)備操作開關(guān)組分別控制車輛操作模塊、信號控制模塊和司控器控制塊，使得相應(yīng)設(shè)備狀態(tài)指示燈顯示亮滅狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車駕駛故障仿真實驗裝置，其特征在于:所述電源是為該裝置提供24V和5V的開關(guān)電源。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車駕駛故障仿真實驗裝置，其特征在于:所述殼體的后高110cm，前高90cm，寬 50cm。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的列車駕駛故障仿真實驗裝置，其特征在于:所述人機 界面和所述列車故障仿真開關(guān)組設(shè)置在所述殼體的頂面，頂面為平面或折面。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的列車駕駛故障仿真實驗裝置，其特征在于:所述列車故障仿真開關(guān)組或開關(guān)量為空氣開關(guān)。7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的列車駕駛故障仿真實驗裝置，其特征在于:所述可編程邏輯控制器包括 用于列車故障信息處理和燒錄學(xué)生寫好的可編程邏輯控制器程序的可編程邏輯控制器主控單元， 以及用于連接可編程邏輯控制器通訊模塊的可編程邏輯控制器擴展單元，該可編程邏輯控制器通訊模塊通過可編程邏輯控制器擴展單元實現(xiàn)可編程邏輯控制器主控單元與動態(tài)實驗?zāi)K通信。8.列車駕駛故障仿真實驗裝置，包括電源和殼體，其特征在于:所述殼體上設(shè)置人機界面和列車故障仿真開關(guān)組，殼體內(nèi)部設(shè)置可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器連接有列車故障仿真開關(guān)組，可編程邏輯控制器還連接有人機界面； 所述可編程邏輯控制器包括用于列車故障信息處理和燒錄學(xué)生寫好的可編程邏輯控制器程序的可編程邏輯控制器主控單元，以及用于連接可編程邏輯控制器通訊模塊的可編程邏輯控制器擴展單元，該可編程邏輯控制器通訊模塊通過可編程邏輯控制器擴展單元實現(xiàn)可編程邏輯控制器主控單元與動態(tài)實驗?zāi)K通信。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的列車駕駛故障仿真實驗裝置，其特征在于:所述燒錄學(xué)生寫好的可編程邏輯控制器程序包括故障設(shè)置模塊，故障設(shè)置模塊還包括氣制動施加或緩解狀態(tài)檢測開關(guān)故障模塊和/或停車制動施加或緩解檢測開關(guān)故障模塊和/或車門故障模塊和/或火警報警模塊和/或列車零速檢測狀態(tài)模塊和/或單節(jié)車狀態(tài)檢測故障模塊和/或車鉤狀態(tài)檢測故障模塊，上述各模塊連接對應(yīng)的開關(guān)量。
【文檔編號】G09B9/04GK205621327SQ201520788657
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年10月12日
【發(fā)明人】殷喬, 毛平, 馮月崧, 邱明奎
【申請人】廣州市輕工高級技工學(xué)校