CCBII制動(dòng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)研制及應(yīng)用

CCBII制動(dòng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)研制及應(yīng)用作者：許海東來(lái)源：《科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力》2015年第2期（北京鐵路局豐臺(tái)機(jī)務(wù)段，北京100071）摘要：介紹了CCBII制動(dòng)機(jī)需要自主開(kāi)發(fā)檢測(cè)設(shè)備，根據(jù)CCBII制動(dòng)機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)務(wù)系統(tǒng)在運(yùn)用、檢修等方面遇到的技術(shù)難題，進(jìn)行了立項(xiàng)研發(fā)。分析了CCBII制動(dòng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)構(gòu)成、主要技術(shù)特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果，研制出CCBII制動(dòng)機(jī)檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)，填補(bǔ)了檢測(cè)方面的空白，為檢修工作提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞：HXD3機(jī)車(chē)；CCBII制動(dòng)機(jī)；試驗(yàn)系統(tǒng)研制中圖分類(lèi)號(hào)：U279文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2015.02.054CCBII制動(dòng)機(jī)廣泛用于HXD1機(jī)車(chē)和HXD3型機(jī)車(chē)，具有模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的特點(diǎn)；目前國(guó)內(nèi)對(duì)其研究和測(cè)試維修處于摸索階段，當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)或智能模塊故障時(shí)需返回KNORR工廠進(jìn)行維修，周期長(zhǎng)、維修費(fèi)用高，給機(jī)務(wù)段的檢修管理工作造成較大壓力。為此，北京鐵路局立項(xiàng)并成功研制了CCBII制動(dòng)機(jī)檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于交流大功率機(jī)車(chē)CCBII制動(dòng)機(jī)的LRU模塊（包括ERCP，BPCP，20CP，16CP，13CP，DBTV，BCCP）、電器部件（包括EBV，LCDM，RIM，IPM，PSJB）、電控控制單元（EPCU）的空氣管路特性、網(wǎng)絡(luò)傳輸特性和電氣性能參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)和診斷；適用于下車(chē)可疑模塊的故障檢測(cè)、返廠檢修前的功能測(cè)試以及上車(chē)前的性能參數(shù)測(cè)試等情況。具有測(cè)試精度高、規(guī)程詳細(xì)科學(xué)等優(yōu)點(diǎn)，為機(jī)務(wù)段檢修工作提供了科學(xué)依據(jù)。此外通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的查詢、分析可不斷積累檢修經(jīng)驗(yàn)，提高維修水平，對(duì)預(yù)防常見(jiàn)故障意義重大。1設(shè)計(jì)方案從氣路、電路以及網(wǎng)絡(luò)方面全面模擬制動(dòng)機(jī)工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)空氣管路、電氣及網(wǎng)絡(luò)控制性能測(cè)試（含單個(gè)部件及整體性能）；根據(jù)EPCU風(fēng)缸的大小和氣路連接的特點(diǎn)，用銅管模擬EPCU氣路，并安裝容積相同的風(fēng)缸，保證氣體流量達(dá)到要求；氣路中的比例閥和傳感器，對(duì)可換單元的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行模擬，接口采用氣動(dòng)卡鉗便于安裝及拆卸。檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)機(jī)車(chē)運(yùn)行環(huán)境的模擬主要包括以下4個(gè)方面。1） 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬。模擬各部件在機(jī)車(chē)上運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括模擬各部件之間周期性發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)指令，應(yīng)答響應(yīng)等。2） 空氣管路壓力模擬。測(cè)試EPCU及EPCU上的在線模塊單元時(shí)，模擬被試件運(yùn)行時(shí)的空氣管路特性，主要包括管路的壓力及流量特性。3） 電氣環(huán)境模擬。模擬對(duì)被試件的供電和電氣指令，并采集相應(yīng)的電氣響應(yīng)。4） 制動(dòng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境的模擬。模擬機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)制動(dòng)機(jī)的4種邏輯模式，包括本機(jī)模式、補(bǔ)機(jī)模式、單機(jī)模式和空氣備份模式［1］。2系統(tǒng)構(gòu)成CCBII制動(dòng)機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)主要包括：EPCU綜合試驗(yàn)臺(tái)、EPCU可換單元試驗(yàn)臺(tái)、電氣部件試驗(yàn)臺(tái)3部分。試驗(yàn)系統(tǒng)部分實(shí)物見(jiàn)第55頁(yè)圖1、圖2。試驗(yàn)札正南氣功卡具） 無(wú)試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部氣辮］試驗(yàn)札正南氣功卡具） 無(wú)試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部氣辮］1） EPCU綜合試驗(yàn)臺(tái)：測(cè)試EPCU的綜合性能，包括EPCU各智能模塊（ERCP，BPCP，16CP，20CP，13CP）的網(wǎng)絡(luò)性能，4種邏輯模式下EPCU電空性能測(cè)試，EPCU傳感器校準(zhǔn)測(cè)試。2） EPCU可換單元試驗(yàn)臺(tái)：測(cè)試EPCU各模塊功能，包括ERCP，BPCP，16CP，20CP，13CP，BCCP，DBTV，測(cè)試內(nèi)容根據(jù)《CCBII測(cè)試規(guī)程N(yùn)YT-1580-C標(biāo)準(zhǔn)》《CCBII制動(dòng)系統(tǒng)靜態(tài)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》和CCBII機(jī)車(chē)自檢項(xiàng)目確定。3） 電氣部件試驗(yàn)臺(tái)：通過(guò)模擬機(jī)車(chē)的電氣及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，測(cè)試EBV，LCDM，IPM，RIM，PSJB電氣部件功能，測(cè)試內(nèi)容包括EBV手柄位置校準(zhǔn)、EBV21號(hào)管緊急制動(dòng)、LCDM通信功能、IPM網(wǎng)絡(luò)功能和邏輯功能、RIM接線線序和繼電器開(kāi)關(guān)性能、PSJB電壓轉(zhuǎn)換測(cè)試和帶負(fù)載能力。3基本工作原理檢測(cè)系統(tǒng)采用“工控機(jī)+PLC”模式，工控機(jī)用做上位機(jī)通過(guò)自由口通信方式與PLC通信，PLC通過(guò)電磁閥實(shí)現(xiàn)對(duì)氣路系統(tǒng)的控制，PLC與被試件通過(guò)繼電器進(jìn)行電氣連接，實(shí)現(xiàn)發(fā)送電氣指令和采集被試件的電氣響應(yīng)。工控機(jī)上安裝Lonworks網(wǎng)卡，通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)與被試件進(jìn)行連接，模擬機(jī)車(chē)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。3.1主要技術(shù)指標(biāo)3.1主要技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)電源電壓為AC據(jù)采集卡最大頻率為20刷新檢測(cè)精度為1ms，日綜合檢測(cè)能力為2臺(tái)。220V，X作制為連續(xù)，總功率W50kW，氣源0.75?0.9MPa，Lon數(shù)MHz，PLC通信波特率115.2kb/s系統(tǒng)電源電壓為AC據(jù)采集卡最大頻率為20刷新檢測(cè)精度為1ms，日綜合檢測(cè)能力為2臺(tái)。3.2關(guān)鍵技術(shù)1） 根據(jù)被測(cè)對(duì)象設(shè)計(jì)專門(mén)的氣路。檢測(cè)系統(tǒng)要滿足2個(gè)純氣動(dòng)部件（BCCP和DBTV）、6個(gè)智能LRU電空控制部件（EBV，ERCP，BPCP，16CP，20CP，13CP）的性能測(cè)試，因此，需要逐一設(shè)計(jì)總風(fēng)管路和對(duì)應(yīng)輸入輸出管路的壓力及氣缸容積，達(dá)到相應(yīng)的流量要求，以便完全模擬制動(dòng)系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)行環(huán)境。2） 網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)分析。由于CCBII制動(dòng)機(jī)采用LONWORKS分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，在正常工作時(shí)，8個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（包括EBV，IPM，ERCP，BPCP，16CP，20CP，13CP等）通過(guò)LON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行周期性的數(shù)據(jù)交換。在測(cè)試單個(gè)模塊時(shí)，應(yīng)對(duì)智能節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全面模擬，完整實(shí)現(xiàn)LON網(wǎng)絡(luò)控制效果，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信格式、網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)子網(wǎng)、節(jié)點(diǎn)和組的關(guān)系、每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量對(duì)應(yīng)的控制信息進(jìn)行詳細(xì)地分析。在此基礎(chǔ)上，分別設(shè)計(jì)模擬每個(gè)智能LRU的網(wǎng)絡(luò)變量，包括網(wǎng)絡(luò)變量編號(hào)、網(wǎng)絡(luò)組包的發(fā)送和接收、系統(tǒng)初始化、故障模擬發(fā)送和報(bào)警等功能。3） 提供控制參數(shù)［2］。地面檢測(cè)模擬CCBII制動(dòng)機(jī)實(shí)際工況時(shí)，需要模擬下列控制參數(shù)：IPM接收EPCU發(fā)出的BOD信號(hào)；IPM接收機(jī)車(chē)雙向司機(jī)室上電激活信號(hào)；IPM接收LKJ2000發(fā)出的ATP懲罰制動(dòng)信號(hào)和緊急制動(dòng)信號(hào)；IPM接收TCMS發(fā)出的ZEROSPEED信號(hào)和動(dòng)力制動(dòng)信號(hào)；IPM接收總風(fēng)壓力開(kāi)關(guān)信號(hào)，總分壓力低于350kPa，將進(jìn)行機(jī)車(chē)制動(dòng)；IPM輸出的PCS動(dòng)力切除信號(hào)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)時(shí)的動(dòng)力系統(tǒng)切除；IPM輸出的EMV控制BPCP內(nèi)部的EMV緊急排風(fēng)閥；BPCP輸出的MV53控制BPCP內(nèi)部的MV53閥；BPCP輸出的BOD供給IPM的二進(jìn)制輸出鎖定信號(hào);EBV輸出的MV53在緊急制動(dòng)時(shí)控制BPCP的制動(dòng)閥切除；16CP輸出的ERBU信號(hào)在20后備或者ER后備時(shí)控制13CP內(nèi)部的MVERBU閥。4） 測(cè)試規(guī)程的制定。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)CCBII制動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試規(guī)程，通過(guò)研究CCBII出廠測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)《CCBII測(cè)試規(guī)程N(yùn)YT-1580-C標(biāo)準(zhǔn)》《CCBII制動(dòng)系統(tǒng)靜態(tài)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》和CCBII系統(tǒng)自檢程序及傳感器校準(zhǔn)程序，結(jié)合DK-1制動(dòng)機(jī)測(cè)試規(guī)范［3］，編制了CCBII制動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的測(cè)試規(guī)程，見(jiàn)第56頁(yè)圖4。4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用該測(cè)試系統(tǒng)的研制成功后，豐臺(tái)機(jī)務(wù)段使用檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)下車(chē)待查或準(zhǔn)備返廠修的制動(dòng)機(jī)故障部件進(jìn)行了檢測(cè)，累計(jì)檢測(cè)EBV16臺(tái)，繼電器接口模塊（RIM）4臺(tái)，IPM6臺(tái)，實(shí)際應(yīng)用表明該測(cè)試系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、安全可靠，測(cè)試手段科學(xué)高效，過(guò)程明了，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出故障類(lèi)型及部位，對(duì)日常的故障檢測(cè)和維修維護(hù)具有重要的指導(dǎo)意義。5結(jié)束語(yǔ)CCBII制動(dòng)機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)為檢修提供了新方法、新手段；投入使用后，可顯著提高機(jī)檢修質(zhì)量，降低故障率，有效預(yù)防不良隱患的發(fā)生，減少了對(duì)運(yùn)輸組織及生產(chǎn)的影響；分析檢測(cè)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，能為科學(xué)管理提供有利