城市軌道交通車輛電氣電路控制與檢查系統(tǒng)技術(shù)分析

陽東 張立強(qiáng)

摘要：城市軌道交通車輛電氣電路控制與檢查系統(tǒng)旨在研究一種簡易的、理論與實(shí)踐相結(jié)合的系統(tǒng)，方便各地鐵運(yùn)營公司及高校在城市軌道交通車輛技術(shù)實(shí)踐中進(jìn)行電氣電路的控制、檢查及分析。系統(tǒng)采用軟件硬件相結(jié)合的方式，來模擬整車電氣電路狀態(tài)，可提高操控人員對車輛電氣電路的認(rèn)識，快速掌握地鐵車輛常見電氣電路控制及檢查，解決地鐵車輛電氣電路復(fù)雜、分析困難、學(xué)習(xí)枯燥、實(shí)際工作中不能直觀認(rèn)知等問題，為更多的軌道交通車輛電氣電路技術(shù)需求者提供服務(wù)。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通車輛;電氣電路;控制與檢查系統(tǒng);技術(shù)路線

中圖分類號：U264 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）04-0054-02

城市軌道交通車輛電氣電路控制與檢查系統(tǒng)具備地鐵司機(jī)駕駛臺上常用的實(shí)物操作設(shè)備，并具有和真實(shí)地鐵司機(jī)駕駛臺一致的操作功能;軟件能展示地鐵車輛電路整體布局圖，通過操作駕駛臺上的操縱手柄及按鍵，可對地鐵車輛電路進(jìn)行控制及檢查，并直觀展現(xiàn)電路的正常與非正常工作情況。

1 系統(tǒng)組成

城市軌道交通車輛電氣電路控制與檢查系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成。

1.1 硬件組成

硬件部分由地鐵司機(jī)駕駛臺和一套計(jì)算機(jī)組成。其中，司機(jī)駕駛臺包括開左門、開右門、ATO1、ATO2、分高斷、關(guān)左門、關(guān)右門、喚醒、睡眠、牽引輔助復(fù)位、雨刮器、受電弓控制等按鍵開關(guān)及換向手柄、電鑰匙、司機(jī)控制器、電源線、串口通信線;計(jì)算機(jī)包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、顯示屏、鍵盤鼠標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)配件。對于硬件的采集部分，針對需要采集的硬件設(shè)備數(shù)量和關(guān)系進(jìn)行電路板卡的設(shè)計(jì)和制作，采集卡的設(shè)計(jì)和通信協(xié)議，最后通過單片機(jī)編程，將編制好的程序燒寫進(jìn)芯片中。

1.2 軟件組成

軟件部分由電氣電路模擬系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成。編程工具：Visual Studio 2017;編程語言：C#，界面框架使用WPF;數(shù)據(jù)庫工具：Microsoft SQL Server2014;電路圖繪制工具：自主研發(fā)的CircuitDrawTool。首先，開發(fā)出電路圖繪制工具，用于繪制電氣電路的各元件和設(shè)備;由電路邏輯分析人員根據(jù)電路圖資料對電路圖進(jìn)行繪制;然后，開發(fā)電路圖的控制程序，包括邏輯運(yùn)算、狀態(tài)流動和電路切換等功能;最后，將電路邏輯數(shù)據(jù)庫和電路圖文件等進(jìn)行結(jié)合，形成電氣電路控制與檢查軟件系統(tǒng)。

2 技術(shù)路線

車輛電氣電路控制與檢查系統(tǒng)的技術(shù)特征和技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法。

2.1 系統(tǒng)技術(shù)特征

軟件和硬件相結(jié)合的方式，模擬城市軌道交通車輛的電氣電路原理。通過采集板卡將硬件數(shù)據(jù)采集，將采集到的數(shù)據(jù)，結(jié)合邏輯運(yùn)算模塊進(jìn)行邏輯運(yùn)算，最后通過電路圖軟件界面呈現(xiàn)，達(dá)到每一步的操作，都能通過對應(yīng)的電路圖來查看，并具有對應(yīng)的電路流動路徑。在獲取到電氣電路的原理資料后，將電路邏輯進(jìn)行分析并歸納，將邏輯關(guān)系存儲到數(shù)據(jù)庫中，最終，將硬件采集模塊、電路圖展示模塊和數(shù)據(jù)庫邏輯數(shù)據(jù)結(jié)合起來，形成一套獨(dú)立的動態(tài)的電氣電路控制與檢查系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法

系統(tǒng)通電，按下司機(jī)駕駛臺側(cè)面的電源開關(guān)，電源開關(guān)指示燈亮，表示開機(jī)成功。運(yùn)行城市軌道交通車輛電氣電路控制與檢查系統(tǒng)，進(jìn)入硬件設(shè)備開關(guān)位置自檢狀態(tài)，當(dāng)所有設(shè)備開關(guān)通過檢測時，顯示器上【登錄】按鈕變?yōu)榭捎脿顟B(tài)，操作人員可以登錄系統(tǒng)進(jìn)行操縱。

通過操作駕駛臺上按鍵開關(guān)，可以實(shí)時觀察到顯示器上電路的得失電狀態(tài)，電路圖線路藍(lán)色表示當(dāng)前狀態(tài)已經(jīng)有電的設(shè)備或線路，紅色表示當(dāng)前操作的設(shè)備引起變化的電路狀態(tài)及電流的流經(jīng)路徑，黑色表示該線路或者開關(guān)處于失電狀態(tài)。 以地鐵車輛受電弓升弓操作為例，首先，閉合蓄電池開關(guān)，獲得110V電壓，再將駕駛臺電鑰匙插入鑰匙開關(guān)，轉(zhuǎn)到開位，即解鎖駕駛臺，將駕駛臺上的“受電弓控制”開關(guān)至“升弓”位，顯示器上顯示如圖1所示，顯示的電路為受電弓正常升起時的電路。

當(dāng)駕駛臺上的“受電弓控制”開關(guān)至“升弓”位，受電弓不能升起時，在確認(rèn)升弓空氣壓力正常的情況下，則需要檢查升弓電路的工作狀況。如圖2所示，電路顯示110V的蓄電池電流是正常導(dǎo)通的，為藍(lán)色，從受電弓控制回路斷路器之后的電路為黑色，均為失電狀態(tài)。

系統(tǒng)軟件通過人機(jī)對話，可以檢查并提示電路中可能引起受電弓升弓故障的處所。此時，操作人員根據(jù)軟件提示，檢查司機(jī)室電器柜內(nèi)受電弓控制回路斷路器的工作狀態(tài)，如果確認(rèn)為受電弓控制回路斷路器故障導(dǎo)致后面電路無法導(dǎo)通，則進(jìn)行受電弓控制回路斷路器按鍵開關(guān)的故障檢查及處理。故障處理完畢，閉合受電弓控制回路斷路器按鍵開關(guān)，受電弓正常升起，受電弓升弓電路由失電狀態(tài)恢復(fù)為得電狀態(tài)，并顯示電流的流經(jīng)路徑。

系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)在于將龐大的邏輯數(shù)據(jù)及邏輯狀態(tài)進(jìn)行組合，通過編程的邏輯算法實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的任意變化和流動性。在電路圖元件很多的時候，使得電路圖在縮放、移動、切換時，電路圖可以流暢的展現(xiàn)出來。