城市軌道交通車輛集成化半實(shí)物仿真平臺(tái)

1.1 系統(tǒng)總體構(gòu)成

城市軌道交通車輛集成化半實(shí)物仿真平臺(tái)主要由四拼屏顯示器、模擬司機(jī)控制臺(tái)、六節(jié)編組電氣柜、受電弓模型、高速斷路器模型、車門模型、轉(zhuǎn)向架模型（包含牽引系統(tǒng)）、1:10車輛剖面模型（包含車燈及空調(diào)系統(tǒng)），如圖1所示。

圖1 城市軌道交通車輛集成化半實(shí)物仿真平臺(tái)實(shí)物圖

1.2 硬件設(shè)備組成清單

2 設(shè)備功能介紹

2.1 模擬司機(jī)控制器

圖2模擬司機(jī)控制器實(shí)物圖

模擬司機(jī)控制器依照真實(shí)列車駕駛臺(tái)建立，將主要的控制部件，如受電弓升/降弓按鈕、高速斷路器打開/閉合按鈕、以及真實(shí)司控器等部件組成，如圖3所示。

2.2 四拼屏顯示器

圖3模擬司機(jī)控制器實(shí)物圖

四拼屏顯示器主要用來顯示車輛電氣控制電路邏輯流水。

2.3 主控電腦主機(jī)

   電腦主機(jī)主要用于運(yùn)行車輛電氣控制原理流水軟件及硬件控制終端。

2.4 六節(jié)編組電氣箱

六節(jié)編組電氣箱由真實(shí)車輛電氣箱邏輯基礎(chǔ)構(gòu)成，由空氣開關(guān)、繼電器、接線排、按鈕組成，實(shí)物圖如圖4所示。

圖4六節(jié)編組電氣箱實(shí)物圖

該電氣箱對(duì)輔助供電回路、激活回路、司機(jī)占有回路、受電弓升降弓回路、高速斷路器打開/關(guān)閉回路、牽引回路、制動(dòng)回路（停放制動(dòng)、常用制動(dòng)、快速制動(dòng)、緊急制動(dòng)）、車門控制回路、空調(diào)控制回路、照明控制回路中使用的繼電器進(jìn)行了模擬。具體參數(shù)表如下：

表1 電氣箱零件參數(shù)表

2.5 教師故障設(shè)置器

教師故障設(shè)置器為7寸手持式觸摸屏，可以對(duì)上述司機(jī)駕駛臺(tái)及電氣箱中可能存在的48個(gè)故障形式進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)可以在教師故障設(shè)置器上將該故障恢復(fù)。教師故障設(shè)置器界面如圖5所示。

圖5教師故障設(shè)置器界面圖

2.6 學(xué)生答題器

學(xué)生答題器為7寸手持式觸摸屏，學(xué)生可以通過設(shè)備終端故障現(xiàn)象利用萬用表檢查司機(jī)駕駛臺(tái)及電氣箱的各接線，從而判斷出可能的故障點(diǎn)，在該答題器上進(jìn)行答題。學(xué)生答題器界面如圖6所示。

圖6學(xué)生答題器界面圖

2.7 受電弓模型（選配）

該受電弓以真實(shí)受電弓為原型制作，包括底架組裝、氣囊組裝、下臂桿組裝、上臂桿組裝、拉桿組裝、平衡桿組裝、受電弓的主控制箱、絕緣子、碳滑板。作為電氣系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制終端，可以進(jìn)行車輛的聯(lián)動(dòng)控制。

3設(shè)備教學(xué)功能介紹

該集成化半實(shí)物仿真平臺(tái)基于真實(shí)列車部件及控制功能建立，能夠?qū)崿F(xiàn)與列車相同的控制功能。當(dāng)打開主機(jī)，打開相應(yīng)列車控制仿真軟件，由司機(jī)控制器發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)，如受電弓升起按鈕時(shí)，列車綜合線路圖在四拼屏顯示屏上流水顯示其受電弓電路控制過程，在六編組電氣箱中繼電器當(dāng)相應(yīng)的繼電器進(jìn)行同步動(dòng)作，最終驅(qū)動(dòng)受電弓模型終端，對(duì)受電弓進(jìn)行升起操作，同時(shí)司機(jī)模擬控制器屏的顯示器將動(dòng)態(tài)顯示列車的狀態(tài)。

   電路流水邏輯顯示包括14個(gè)主要的車輛電氣控制回路，如表2所示。

表2 電氣流水顯示知識(shí)點(diǎn)清單

4 設(shè)備實(shí)訓(xùn)功能介紹

系統(tǒng)能夠進(jìn)行真實(shí)的排故訓(xùn)練，教師故障設(shè)置器設(shè)置故障點(diǎn)，故障點(diǎn)清單如下表3所示。對(duì)控制系統(tǒng)中的子系統(tǒng)操作后，提示學(xué)生發(fā)生的故障現(xiàn)象，如按照控制邏輯進(jìn)行操作后，當(dāng)司機(jī)控制臺(tái)發(fā)出相應(yīng)的受電弓升弓指令，受電弓無法升起，通過調(diào)閱綜合電路圖，進(jìn)行故障判斷，同時(shí)進(jìn)行實(shí)物電器柜的測(cè)試，在學(xué)生答題器上進(jìn)行故障點(diǎn)的選擇。當(dāng)與教師故障點(diǎn)設(shè)置一致，代表學(xué)生故障判斷正確。同時(shí)可在教師故障設(shè)置端進(jìn)行故障恢復(fù)，進(jìn)行新的實(shí)訓(xùn)排故考核。

表3 設(shè)備故障點(diǎn)清單

5 系統(tǒng)特點(diǎn)

該集成化半實(shí)物仿真平臺(tái)基于真實(shí)列車部件及控制功能建立，能夠?qū)崿F(xiàn)與列車相同的控制功能。當(dāng)打開主機(jī)，打開相應(yīng)列車控制仿真軟件，司機(jī)控制器發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)，如列車激活、受電弓升起時(shí)，列車綜合線路圖進(jìn)行同步動(dòng)態(tài)顯示其控制原理，同時(shí)受電弓部件能夠進(jìn)行同步升起；同理當(dāng)模擬控制器發(fā)出閉合高速斷路器時(shí)，首先列車綜合線路圖進(jìn)行同步動(dòng)態(tài)顯示其控制原理，后高速斷路器能夠進(jìn)行同步閉合。各系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與教師機(jī)聯(lián)系在一起，進(jìn)行同步控制及動(dòng)作。同時(shí)各系統(tǒng)從而使學(xué)員在實(shí)驗(yàn)室里直觀而清晰的了解整個(gè)列車控制回路及控制終端部件的全貌。

其次，系統(tǒng)能夠進(jìn)行真實(shí)的排故訓(xùn)練，如司機(jī)控制臺(tái)發(fā)出相應(yīng)的受電弓升弓指令，受電弓無法升起，通過調(diào)閱綜合電路圖，進(jìn)行故障判斷，同時(shí)進(jìn)行實(shí)物電器柜的測(cè)試，進(jìn)行實(shí)際的排故訓(xùn)練。

該系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

（1）真實(shí)性，主要體現(xiàn)在實(shí)物與列車實(shí)物結(jié)構(gòu)完全一致，其次控制邏輯按照真實(shí)列車控制電路建立，使學(xué)生能夠有對(duì)車輛部件結(jié)構(gòu)、列車控制邏輯有真實(shí)的認(rèn)識(shí)；

（2）智能及直觀性，列車控制電路通常以單張電路分立展現(xiàn)，其控制邏輯復(fù)雜，通常單個(gè)功能需要幾十張電路圖共同聯(lián)系后實(shí)現(xiàn)，使本專業(yè)即現(xiàn)場(chǎng)工程師學(xué)習(xí)都有一定難度，本系統(tǒng)將控制邏輯按照列車控制器功能進(jìn)行電路的自動(dòng)流水動(dòng)態(tài)演示，使列車控制回路能夠自動(dòng)及直觀的展現(xiàn)在學(xué)生面前。

（3）系統(tǒng)性，本集成化半實(shí)物仿真平臺(tái)將列車控制回路，牽引及制動(dòng)系統(tǒng)、車門等主要原件聯(lián)系在一起進(jìn)行集成化的實(shí)訓(xùn)，具有高度系統(tǒng)性，使學(xué)生能夠在一定車輛理論的基礎(chǔ)上，站在車輛系統(tǒng)的高度認(rèn)識(shí)車輛控制及相關(guān)部件。

（4）靈活性及可擴(kuò)展性，本集成化半實(shí)物仿真平臺(tái)可以進(jìn)行系統(tǒng)模塊的增加及減少，可以進(jìn)行靈活的擴(kuò)充。

（5）可實(shí)操性，主要部件由車輛真實(shí)部件構(gòu)成，同時(shí)設(shè)置真實(shí)故障，供學(xué)生進(jìn)行動(dòng)手操作判斷故障及排除故障，從而全面提高學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操能力。