CCBII制动机测试系统研制及应用

CCBII制动机测试系统研制及应用作者：许海东来源：《科技创新与生产力》2015年第2期（北京铁路局丰台机务段，北京100071）摘要：介绍了CCBII制动机需要自主开发检测设备，根据CCBII制动机的技术特点，结合机务系统在运用、检修等方面遇到的技术难题，进行了立项研发。分析了CCBII制动机测试系统设计方案，系统构成、主要技术特点及现场应用效果，研制出CCBII制动机检测试验系统，填补了检测方面的空白，为检修工作提供了可靠的科学依据。关键词：HXD3机车；CCBII制动机；试验系统研制中图分类号：U279文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2015.02.054CCBII制动机广泛用于HXD1机车和HXD3型机车，具有模块化、网络化和智能化的特点；目前国内对其研究和测试维修处于摸索阶段，当制动系统或智能模块故障时需返回KNORR工厂进行维修，周期长、维修费用高，给机务段的检修管理工作造成较大压力。为此，北京铁路局立项并成功研制了CCBII制动机检测试验系统。该系统适用于交流大功率机车CCBII制动机的LRU模块（包括ERCP，BPCP，20CP，16CP，13CP，DBTV，BCCP）、电器部件（包括EBV，LCDM，RIM，IPM，PSJB）、电控控制单元（EPCU）的空气管路特性、网络传输特性和电气性能参数进行详细检测和诊断；适用于下车可疑模块的故障检测、返厂检修前的功能测试以及上车前的性能参数测试等情况。具有测试精度高、规程详细科学等优点，为机务段检修工作提供了科学依据。此外通过对历史数据的查询、分析可不断积累检修经验，提高维修水平，对预防常见故障意义重大。1设计方案从气路、电路以及网络方面全面模拟制动机工作环境，实现空气管路、电气及网络控制性能测试（含单个部件及整体性能）；根据EPCU风缸的大小和气路连接的特点，用铜管模拟EPCU气路，并安装容积相同的风缸，保证气体流量达到要求；气路中的比例阀和传感器，对可换单元的运行环境进行模拟，接口采用气动卡钳便于安装及拆卸。检测系统对机车运行环境的模拟主要包括以下4个方面。1） 网络环境模拟。模拟各部件在机车上运行的网络环境，包括模拟各部件之间周期性发送的网络指令，应答响应等。2） 空气管路压力模拟。测试EPCU及EPCU上的在线模块单元时，模拟被试件运行时的空气管路特性，主要包括管路的压力及流量特性。3） 电气环境模拟。模拟对被试件的供电和电气指令，并采集相应的电气响应。4） 制动机运行环境的模拟。模拟机车运行时制动机的4种逻辑模式，包括本机模式、补机模式、单机模式和空气备份模式［1］。2系统构成CCBII制动机检测系统主要包括：EPCU综合试验台、EPCU可换单元试验台、电气部件试验台3部分。试验系统部分实物见第55页图1、图2。试验札正南气功卡具） 无试验台内部气辫］试验札正南气功卡具） 无试验台内部气辫］1） EPCU综合试验台：测试EPCU的综合性能，包括EPCU各智能模块（ERCP，BPCP，16CP，20CP，13CP）的网络性能，4种逻辑模式下EPCU电空性能测试，EPCU传感器校准测试。2） EPCU可换单元试验台：测试EPCU各模块功能，包括ERCP，BPCP，16CP，20CP，13CP，BCCP，DBTV，测试内容根据《CCBII测试规程NYT-1580-C标准》《CCBII制动系统静态试验标准》和CCBII机车自检项目确定。3） 电气部件试验台：通过模拟机车的电气及网络环境，测试EBV，LCDM，IPM，RIM，PSJB电气部件功能，测试内容包括EBV手柄位置校准、EBV21号管紧急制动、LCDM通信功能、IPM网络功能和逻辑功能、RIM接线线序和继电器开关性能、PSJB电压转换测试和带负载能力。3基本工作原理检测系统采用“工控机+PLC”模式，工控机用做上位机通过自由口通信方式与PLC通信，PLC通过电磁阀实现对气路系统的控制，PLC与被试件通过继电器进行电气连接，实现发送电气指令和采集被试件的电气响应。工控机上安装Lonworks网卡，通过试验台与被试件进行连接，模拟机车运行的网络环境，系统结构见图3。3.1主要技术指标3.1主要技术指标系统电源电压为AC据采集卡最大频率为20刷新检测精度为1ms，日综合检测能力为2台。220V，X作制为连续，总功率W50kW，气源0.75〜0.9MPa，Lon数MHz，PLC通信波特率115.2kb/s系统电源电压为AC据采集卡最大频率为20刷新检测精度为1ms，日综合检测能力为2台。3.2关键技术1） 根据被测对象设计专门的气路。检测系统要满足2个纯气动部件（BCCP和DBTV）、6个智能LRU电空控制部件（EBV，ERCP，BPCP，16CP，20CP，13CP）的性能测试，因此，需要逐一设计总风管路和对应输入输出管路的压力及气缸容积，达到相应的流量要求，以便完全模拟制动系统的真实运行环境。2） 网络通信数据分析。由于CCBII制动机采用LONWORKS分布式网络控制系统，在正常工作时，8个网络节点（包括EBV，IPM，ERCP，BPCP，16CP，20CP，13CP等）通过LON网络进行周期性的数据交换。在测试单个模块时，应对智能节点进行全面模拟，完整实现LON网络控制效果，需要对网络通信格式、网络中各个子网、节点和组的关系、每一个网络变量对应的控制信息进行详细地分析。在此基础上，分别设计模拟每个智能LRU的网络变量，包括网络变量编号、网络组包的发送和接收、系统初始化、故障模拟发送和报警等功能。3） 提供控制参数［2］。地面检测模拟CCBII制动机实际工况时，需要模拟下列控制参数：IPM接收EPCU发出的BOD信号；IPM接收机车双向司机室上电激活信号；IPM接收LKJ2000发出的ATP惩罚制动信号和紧急制动信号；IPM接收TCMS发出的ZEROSPEED信号和动力制动信号；IPM接收总风压力开关信号，总分压力低于350kPa，将进行机车制动；IPM输出的PCS动力切除信号实现制动时的动力系统切除；IPM输出的EMV控制BPCP内部的EMV紧急排风阀；BPCP输出的MV53控制BPCP内部的MV53阀；BPCP输出的BOD供给IPM的二进制输出锁定信号;EBV输出的MV53在紧急制动时控制BPCP的制动阀切除；16CP输出的ERBU信号在20后备或者ER后备时控制13CP内部的MVERBU阀。4） 测试规程的制定。目前国内尚无CCBII制动机的标准测试规程，通过研究CCBII出厂测试标准《CCBII测试规程NYT-1580-C标准》《CCBII制动系统静态试验标准》和CCBII系统自检程序及传感器校准程序，结合DK-1制动机测试规范［3］，编制了CCBII制动机系统的测试规程，见第56页图4。4现场应用该测试系统的研制成功后，丰台机务段使用检测系统对下车待查或准备返厂修的制动机故障部件进行了检测，累计检测EBV16台，继电器接口模块（RIM）4台，IPM6台，实际应用表明该测试系统操作简单、安全可靠，测试手段科学高效，过程明了，能够准确检测出故障类型及部位，对日常的故障检测和维修维护具有重要的指导意义。5结束语CCBII制动机检测系统为检修提供了新方法、新手段；投入使用后，可显著提高机检修质量，降低故障率，有效预防不良隐患的发生，减少了对运输组织及生产的影响；分析检测系统中存储的数据，能为科学管理提供有利