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    高速电力机车运行试验实时在线评估系统的设计

    系统简介:
    我国经济建设的发展以及人们生活水平的提高,对我国的铁路技术水平提出了更高的要求,电力高速铁路的投入运营,标志着我国铁路建设的发展水平,同时对高速列车的稳定性以及安全性也提出了更高的要求,为了实时在线评估高速电力列车的稳定性以及安全性,采用Advantech 的IPC-610工业控制计算机、PCL—1800、PCI-1720、PCL-745B、PCI—1761、PCL-720、ADAM—5000/485以及相应的ADAM—5000 I/O模块等组建了一套电力牵引机车实时在线评估系统。该系统已在多家电力机车制造厂和试验基地运行,效果较好。

    系统要求:
    为了实时在线评估高速电力列车的稳定性以及安全性,根据高速电力机车运行性能要求,要求实时在线检测评估系统主要具有如下功能:
    1) 实时在线监测不同运行速度条件下牵引机、挂车底轮应力减震支持弹簧的应力以及应力变形,
    2) 实时在线监测不同运行速度条件下牵引机、挂车电力大功率电磁阀、继电器的开闭状态以及健康状态(电阻、温度、导通电流等),
    3) 实时监测不同运行速度条件下牵引机车的牵引力矩、运行速度、机组震动幅值与震动频率等,
    4) 实时监测不同运行速度条件下挂车的拖动力矩、车厢震动幅值与震动频率、空压机的气压等,
    5) 根据监测的输入数据实时在线调节相应的变频器执行机构,调节液压执行器,
    6) 系统具有实时在线专家故障诊断系统功能
    7) 系统具有实时在线评估不同运行速度条件下电力机车的运行状态、实时故障报警、实时报表打印、应力曲线分析以及图形输出等

    研华解决方案:
    为了使在线评估系统获得最佳的性价比,并兼具较高的先进性、通用性,在机车牵引机控制室内放置有Advantech 的IPC-610型工业控制计算机,它同时起系统控制器和控制服务器的作用,配置有PCA-6179主板、Pentium III 850MHz CPU、256MSDRAM内存,同时内插有高速数据采集板卡PCL-1800,用于采集机车的速度、运行电流、四底轮底动态压力、牵引力等参数;光隔离4通道模拟量输出PCI-1720,用于控制电力大功率变频器;光隔离串行通信板卡PCL-745B,用于和挂接的的车厢的测试控制器ADAM—5000/485进行串行通信;光隔离高驱动能力的DI/DO板卡PCI-1761用于采集电磁阀的开闭信号和控制电磁阀的开闭。在后挂的六节试验车厢采用Advantech 的分布式控制系统ADAM—5000/485控制器,内配有ADAM-5024,用于控制辅助启动变频器;ADAM-5017H,用于采集车厢震动、压力弹簧变形压力、牵引力以及后挂车厢的阻力等;ADAM-5060,用于控制电磁阀以及大功率继电器的开闭;ADAM-5055S,用于实时监测各种电气开关的起闭状态。同时配备一台打印机,实时在线打印相关的报表、控制曲线等。另外,为了实时评估机车性能和在线分析运行试验可能出现的故障或事故,在系统中添加了实时专家系统,以协助车载在线现场专家和测试人员分析。

    应用说明:
    由于电力机车行驶速度快、车轮与铁轨之间相互摩擦,会产生一定的电磁干扰,对传感器有较大的影响,因此PCL-1800采用差分输入方式,以消除变送器的白噪声干扰、电磁脉冲随机干扰等,实现了共模抑制电噪声。为了提高系统的整体抗干扰性能,所有传感器、变送器均采用朝阳隔离线性电源供电。除此以外,在过程与过程通道之间也采取隔离方法,使其计算机系统与外界的过程控制器和变送仪表之间没有公共地线,也采用继电器隔离方式,以提高系统的抗干扰能力。这正是采用PCL-745B,而不采用ADAM-4520作RS-232/RS485转换器的缘故。本装置要求控制系统具有较强的实时能力,并且控制系统在实时控制各控制单元的同时,还要进行实时数据处理和存贮,考虑到系统的实时、稳定等方面的要求,操作系统采用Windows 2000 专业版,利用Visual C++极强的硬件底层端口访问的支持能力完成对PCL-1800、PCI-1720,PCI-1761等板卡底层端口的读写,并通过MSCOMM控件完成与ADAM5000/485的实时通信。同时利用Matlab强大数值计算功能和丰富的函数库,将Visual C++和Matlab二者的优势结合起来,实现二者无缝隙的连接,实现对震动等信号的小波处理。

    选用研华产品:
    IPC-610,PCL-1800,PCL-745B,PCL-720,PCI—1761,PCI-1720,ADAM—5000/485,
    及相应的ADAM—5000 I/O模块