地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统及方法，涉及轨道列车运维技术领域。系统中实时仿真装置加载预先设置的地铁车辆电气模型以及地铁车辆动力学模型；上位机监控装置调整实时仿真装置的地铁车辆电气模型以及地铁车辆动力学模型参数；实时仿真装置实时仿真地铁车辆的载荷情况以及地铁牵引系统网压情况；牵引控制装置向实时仿真装置发送牵引控制信号，以驱动实时仿真装置中地铁车辆模型运行至试验要求状态；上位机监控装置调整实时仿真装置的地铁车辆电气模型、地铁车辆动力学模型参数以及网压情况，从而进行网压中断试验、网压突变试验或网压波动试验；上位机监控装置确定网压中断、突变或波动试验是否成功。

System and method for testing network interruption, mutation and fluctuation of Metro Traction System

The invention provides a system, a method and a system for testing the network pressure of a metro traction system. The electrical model of subway vehicle real-time simulation device load preset system and subway vehicle dynamic model; metro vehicle electrical model real time simulation device of PC monitoring device and the subway vehicle dynamic parameters; real time simulation device of real-time simulation of metro vehicle load and metro traction system voltage; traction control device of traction control signal to send real-time simulation device, to drive the real-time simulation device of metro vehicle operation model to test requirements; adjust the real-time simulation device PC monitoring device of metro vehicle electrical model, dynamic model parameters of metro vehicles and net pressure, so as to carry out the net pressure test, pressure test network interrupt or voltage fluctuation test; monitoring device to determine the net pressure fluctuation or interruption, mutation test is successful.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道列车运维
，尤其涉及一种地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统及方法。
技术介绍
当前，对着国家对地铁的大力支持和建设，人们乘坐地铁出行已经成为了公共交通的一个主流方式。因此，对地铁系统进行安全试验和维护对保证旅客出行安全至关重要。地铁车辆受外部电源的电压变化的影响是地铁牵引系统必须验证的内容，地铁牵引系统的试验项目包含网压中断、突变、波动。网压中断是在AW2(一种地铁工况类型，表示地铁车辆定员载荷为6人/m2)载荷条件下，列车以牵引/电制方式运行，分别于电机最大输出电流、变流器输出最高电压、列车最高运行速度工况下，切断外部供电电压，断电时间为10ms至10s之间。试验评定标准为列车在电网电压暂时中断又恢复后，牵引、再生制动能够顺利恢复动作。网压突变是在AW2载荷条件下，列车以牵引/电制方式运行，分别于电机最大输出电流、变流器输出最高电压、列车最高运行速度工况下，通过变电所迅速调整网压。牵引工况时，网压由1500V调整至约1650V；电制工况时，网压由1500V调整至约1350V。试验评定标准为供电电压突变时，对车辆正常运行没有影响。网压波动则是通过变电所将网压从1000V调整至1800V，再由1800V调整至1000V，网压调节步长100V，试验共进行3次。试验评定标准为供电电压波动时，对车辆正常运行没有影响。上述传统的网压中断、突变、波动试验均在实车上完成，介入实际的电压，实现对系统功能的验证，其存在以下问题：首先，试验难以单独调试，需要在整车环境(牵引、网络、制动等系统)都已经功能完善的前提下才能够进行该项试验，难以在早期发现问题。其次，对试验环境要求高，需要构造可控外部供电环境，尤其在突变试验过程中需要大功率突变电压，这样的试验环境难于构建，且建设成本较高。另外，难以频繁实车验证，由于实车验证涉及多个部门配合、过程复杂并且费用成本较为昂贵，无法多次进行，不适合调试需要。另外，试验环境难以适应各种车型，由于各类车型的控制拓扑、通讯方式、动力形式以及是否安装有制动电阻等因素各异，因此相同的试验条件、手段不足以满足所有车型的试验需求。综上所述，传统的网压中断、突变、波动试验均在整车试验过程中进行，试验条件构建复杂，难以在牵引系统设计生产阶段进行验证，而提前发现问题，进而导致系统开发、调试周期、成本大大增加。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统及方法，以解决传统的网压中断、突变、波动试验均在整车试验过程中进行，试验条件构建复杂，难以在牵引系统设计生产阶段进行验证而提前发现问题，导致系统开发、调试周期、成本大大增加的问题。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统，包括：牵引控制装置、实时仿真装置、信号转换接口装置以及上位机监控装置；所述牵引控制装置与实时仿真装置通过所述信号转换接口装置连接；所述实时仿真装置通过以太网与所述上位机监控装置连接；所述实时仿真装置，用于加载预先设置的地铁车辆电气模型以及地铁车辆动力学模型；所述地铁车辆电气模型是根据不同型号地铁电路拓扑图预先设置的，所述地铁车辆动力学模型是根据地铁物理与机械参数预先设置的；所述上位机监控装置，用于通过以太网调整实时仿真装置的地铁车辆电气模型以及地铁车辆动力学模型参数；所述实时仿真装置，还用于实时仿真地铁车辆的载荷情况以及地铁牵引系统网压情况，并向上位机监控装置输出试验前的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压；所述牵引控制装置，用于通过信号转换接口装置向所述实时仿真装置发送牵引控制信号，以驱动实时仿真装置中地铁车辆模型运行至试验要求状态；所述上位机监控装置，还用于根据所述牵引控制信号，通过以太网调整实时仿真装置的地铁车辆电气模型、地铁车辆动力学模型参数以及网压情况，从而进行网压中断试验、网压突变试验或者网压波动试验；所述实时仿真装置，还用于向上位机监控装置输出试验时的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压；所述上位机监控装置，还用于显示实时仿真装置输出的试验前的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，以及试验时的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，并确定网压中断试验、网压突变试验或者网压波动试验是否成功。具体的，所述牵引控制装置包括核心控制芯片电路、模拟量采集电路、多功能车辆总线MVB电路、脉冲输入输出接口、温度信号输入接口、速度信号输入接口、数字量输入输出接口、MVB接口、电源输入接口、模拟量信号输入接口；所述核心控制芯片电路分别与所述模拟量采集电路、MVB电路、脉冲输入输出接口、温度信号输入接口、速度信号输入接口、数字量输入输出接口、以及电源输入接口连接；所述模拟量采集电路与所述模拟量信号输入接口连接；所述MVB电路与所述MVB接口连接；所述脉冲输入输出接口、温度信号输入接口、速度信号输入接口、数字量输入输出接口以及模拟量信号输入接口分别与所述信号转换接口装置连接；所述电源输入接口用于连接外部电源。具体的，所述实时仿真装置包括CPU仿真板卡电路、FPGA仿真板卡电路以及数字信号处理板卡电路；所述CPU仿真板卡电路、FPGA仿真板卡电路以及数字信号处理板卡电路通过CPCI总线连接。进一步的，所述实时仿真装置，还用于：在调整地铁车辆电气模型以及地铁车辆动力学模型参数之后，将所仿真的地铁车辆的速度、电机电压、电机电流、牵引变流器温度、实时仿真装置的脉冲反馈信号发送至信号转换接口装置；所述信号转换接口装置，用于将所仿真的地铁车辆的速度、电机电压、电机电流、牵引变流器温度、实时仿真装置的脉冲反馈信号进行调制，并发送至牵引控制装置；所述牵引控制装置，用于通过速度信号输入接口接收所仿真的地铁车辆的速度，通过模拟量信号输入接口接收所述电机电压和电机电流，通过温度信号输入接口接收所述牵引变流器温度，通过脉冲输入输出接口接收实时仿真装置的脉冲反馈信号。此外，所述上位机监控装置，具体用于：通过以太网调整实时仿真装置所仿真的车辆载荷至AW2载荷工况，并调整地铁牵引系统网压情况为正常给定网压，使得实时仿真装置所仿真的牵引变流器直流侧的电压为第一电压；所述牵引控制装置，具体用于：通过信号转换接口装置向所述实时仿真装置发送满转矩牵引指令；所述实时仿真装置，具体还用于：根据所述满转矩牵引指令调整仿真的车辆速度为一预设车辆速度；此时，实时仿真装置所仿真的牵引电机处于恒转矩区，电机电流达到最大；所述上位机监控装置，具体还用于：通过以太网调整实时仿真装置所仿真的地铁牵引系统网压情况，将正常给定网压切断，并在切断时长达到一第一预设时长后，恢复正常给定网压；所述上位机监控装置，具体还用于：确定正常给定网压切断前，地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，分别与正常给定网压切断后一第二预设时长后的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压是否相同；在正常给定网压切断前，地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，分别与正常给定网压切断后一第二预设时长后的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压相同，并且网压中断过程中仿真的电机电流无异常突变，且仿真的电机平稳运行，确定网压中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统，其特征在于，包括：牵引控制装置、实时仿真装置、信号转换接口装置以及上位机监控装置；所述牵引控制装置与实时仿真装置通过所述信号转换接口装置连接；所述实时仿真装置通过以太网与所述上位机监控装置连接；所述实时仿真装置，用于加载预先设置的地铁车辆电气模型以及地铁车辆动力学模型；所述地铁车辆电气模型是根据不同型号地铁电路拓扑图预先设置的，所述地铁车辆动力学模型是根据地铁物理与机械参数预先设置的；所述上位机监控装置，用于通过以太网调整实时仿真装置的地铁车辆电气模型以及地铁车辆动力学模型参数；所述实时仿真装置，还用于实时仿真地铁车辆的载荷情况以及地铁牵引系统网压情况，并向上位机监控装置输出试验前的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压；所述牵引控制装置，用于通过信号转换接口装置向所述实时仿真装置发送牵引控制信号，以驱动实时仿真装置中地铁车辆模型运行至试验要求状态；所述上位机监控装置，还用于根据所述牵引控制信号，通过以太网调整实时仿真装置的地铁车辆电气模型、地铁车辆动力学模型参数以及网压情况，从而进行网压中断试验、网压突变试验或者网压波动试验；所述实时仿真装置，还用于向上位机监控装置输出试验时的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压；所述上位机监控装置，还用于显示实时仿真装置输出的试验前的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，以及试验时的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，并确定网压中断试验、网压突变试验或者网压波动试验是否成功。...

【技术特征摘要】
1.一种地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统，其特征在于，包括：牵引控制装置、实时仿真装置、信号转换接口装置以及上位机监控装置；所述牵引控制装置与实时仿真装置通过所述信号转换接口装置连接；所述实时仿真装置通过以太网与所述上位机监控装置连接；所述实时仿真装置，用于加载预先设置的地铁车辆电气模型以及地铁车辆动力学模型；所述地铁车辆电气模型是根据不同型号地铁电路拓扑图预先设置的，所述地铁车辆动力学模型是根据地铁物理与机械参数预先设置的；所述上位机监控装置，用于通过以太网调整实时仿真装置的地铁车辆电气模型以及地铁车辆动力学模型参数；所述实时仿真装置，还用于实时仿真地铁车辆的载荷情况以及地铁牵引系统网压情况，并向上位机监控装置输出试验前的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压；所述牵引控制装置，用于通过信号转换接口装置向所述实时仿真装置发送牵引控制信号，以驱动实时仿真装置中地铁车辆模型运行至试验要求状态；所述上位机监控装置，还用于根据所述牵引控制信号，通过以太网调整实时仿真装置的地铁车辆电气模型、地铁车辆动力学模型参数以及网压情况，从而进行网压中断试验、网压突变试验或者网压波动试验；所述实时仿真装置，还用于向上位机监控装置输出试验时的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压；所述上位机监控装置，还用于显示实时仿真装置输出的试验前的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，以及试验时的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，并确定网压中断试验、网压突变试验或者网压波动试验是否成功。2.根据权利要求1所述的地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统，其特征在于，所述牵引控制装置包括核心控制芯片电路、模拟量采集电路、多功能车辆总线MVB电路、脉冲输入输出接口、温度信号输入接口、速度信号输入接口、数字量输入输出接口、MVB接口、电源输入接口、模拟量信号输入接口；所述核心控制芯片电路分别与所述模拟量采集电路、MVB电路、脉冲输入输出接口、温度信号输入接口、速度信号输入接口、数字量输入输出接口、以及电源输入接口连接；所述模拟量采集电路与所述模拟量信号输入接口连接；所述MVB电路与所述MVB接口连接；所述脉冲输入输出接口、温度信号输入接口、速度信号输入接口、数字量输入输出接口以及模拟量信号输入接口分别与所述信号转换接口装置连接；所述电源输入接口用于连接外部电源。3.根据权利要求2所述的地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统，其特征在于，所述实时仿真装置包括CPU仿真板卡电路、FPGA仿真板卡电路以及数字信号处理板卡电路；所述CPU仿真板卡电路、FPGA仿真板卡电路以及数字信号处理板卡电路通过CPCI总线连接。4.根据权利要求3所述的地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统，其特征在于，所述实时仿真装置，还用于：在调整地铁车辆电气模型以及地铁车辆动力学模型参数之后，将所仿真的地铁车辆的速度、电机电压、电机电流、牵引变流器温度、实时仿真装置的脉冲反馈信号发送至信号转换接口装置；所述信号转换接口装置，用于将所仿真的地铁车辆的速度、电机电压、电机电流、牵引变流器温度、实时仿真装置的脉冲反馈信号进行调制，并发送至牵引控制装置；所述牵引控制装置，用于通过速度信号输入接口接收所仿真的地铁车辆的速度，通过模拟量信号输入接口接收所述电机电压和电机电流，通过温度信号输入接口接收所述牵引变流器温度，通过脉冲输入输出接口接收实时仿真装置的脉冲反馈信号。5.根据权利要求4所述的地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统，其特征在于，所述上位机监控装置，具体用于：通过以太网调整实时仿真装置所仿真的车辆载荷至AW2载荷工况，并调整地铁牵引系统网压情况为正常给定网压，使得实时仿真装置所仿真的牵引变流器直流侧的电压为第一电压；所述牵引控制装置，具体用于：通过信号转换接口装置向所述实时仿真装置发送满转矩牵引指令；所述实时仿真装置，具体还用于：根据所述满转矩牵引指令调整仿真的车辆速度为一预设车辆速度；此时，实时仿真装置所仿真的牵引电机处于恒转矩区，电机电流达到最大；所述上位机监控装置，具体还用于：通过以太网调整实时仿真装置所仿真的地铁牵引系统网压情况，将正常给定网压切断，并在切断时长达到一第一预设时长后，恢复正常给定网压；所述上位机监控装置，具体还用于：确定正常给定网压切断前，地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，分别与正常给定网压切断后一第二预设时长后的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压是否相同；在正常给定网压切断前，地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，分别与正常给定网压切断后一第二预设时长后的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压相同，并且网压中断过程中仿真的电机电流无异常突变，且仿真的电机平稳运行，确定网压中断对仿真的地铁车辆运行未产生影响。6.根据权利要求4所述的地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统，其特征在于，所述上位机监控装置，具体用于：通过以太网调整实时仿真装置所仿真的车辆载荷至AW2载荷工况，并调整地铁牵引系统网压情况为正常给定网压，使得实时仿真装置所仿真的牵引变流器直流侧的电压为第一电压；所述牵引控制装置，具体用于：通过信号转换接口装置向所述实时仿真装置发送满转矩牵引指令；所述实时仿真装置，具体还用于：根据所述满转矩牵引指令调整仿真的车辆速度为一预设车辆速度；此时，实时仿真装置所仿真的牵引电机处于恒转矩区，电机电流达到最大；所述上位机监控装置，具体还用于：通过以太网调整实时仿真装置所仿真的地铁牵引系统网压情况，将正常给定网压调整到一第二电压之后，并在调整到第二电压之后的时长达到一第一预设时长后，恢复正常给定网压；所述上位机监控装置，具体还用于：确定正常给定网压调整前，地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，分别与恢复正常给定网压后一第二预设时长后的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压是否相同；在正常给定网压调整前，地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，分别与恢复正常给定网压后一第二预设时长后的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压相同，并且网压突变过程中仿真的电机电流无异常突变，且仿真的电机平稳运行，确定网压突变对仿真的地铁车辆未产生影响。7.根据权利要求4所述的地铁牵引系统网压中断、突变及波动试验系统，其特征在于，所述上位机监控装置，具体用于：通过以太网调整实时仿真装置所仿真的车辆载荷至AW2载荷工况，并调整地铁牵引系统网压情况为正常给定网压，使得实时仿真装置所仿真的牵引变流器直流侧的电压为第一电压；所述牵引控制装置，具体用于：通过信号转换接口装置向所述实时仿真装置发送满转矩牵引指令；所述实时仿真装置，具体还用于：根据所述满转矩牵引指令调整仿真的车辆速度为一预设车辆速度；此时，实时仿真装置所仿真的牵引电机处于恒转矩区，电机电流达到最大；所述上位机监控装置，具体还用于：以预先设置的调整次数通过以太网调整实时仿真装置所仿真的地铁牵引系统网压情况，将正常给定网压以预设网压调节步长调整到第二电压，再将第二电压以预设网压调节步长调整到正常给定网压，在预先设置的调整次数达到调整次数阈值时，停止调整实时仿真装置所仿真的地铁牵引系统网压情况；所述上位机监控装置，具体还用于：确定正常给定网压调整前，地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，分别与正常给定网压恢复后一第二预设时长后的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压是否相同；在正常给定网压调整前，地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压，分别与正常给定网压恢复后一第二预设时长后的地铁车辆仿真的电机电压、电机电流及地铁牵引系统网压相同，并且网压波动过程中仿真的电机电流无异常突变，且仿真的电机平稳运行，确定网压波动对仿真的地铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵雷廷，刘东辉，王永翔，刘伟志，李伟，姚文革，姜雪松，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院，北京纵横机电技术开发公司，中国铁道科学研究院机车车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11