一种列车电传动系统半实物仿真平台技术方案

本发明专利技术涉及列车的电传动系统整车试验平台，具体为一种列车电传动系统半实物仿真平台。本发明专利技术提供了一种列车电传动系统半实物仿真平台，根据列车内不同系统仿真需求的不同，主要包含网络控制半实物仿真系统、弓网及车辆动力学仿真系统、牵引半实物仿真系统、辅助半实物仿真系统、制动半实物仿真系统，结合视景系统、试验总控系统等应用服务构成列车电传动系统半实物仿真系统。本发明专利技术提高了整车级半实物仿真系统的全面性和通用性，提升半实物仿真平台的有效利用率，同时根据不同需求的差异，配置不同的数据采集及自动化测试系统，可满足机车、动车、城轨等不同车型的系统集成测试要求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
一种列车电传动系统半实物仿真平台


[0001]本专利技术涉及列车的电传动系统整车试验平台，具体为一种列车电传动系统半实物仿真平台。

技术介绍

[0002]列车的电传动系统，作为列车的关键核心系统，主要由网络控制系统、牵引系统、辅助系统、制动系统构成，其中涉及到了机械、电气、控制、流体、通讯等多个领域，系统联合调试通常在整车试验环节，且调试环境差、周期长、难度大，若存在问题难于整改。
[0003]半实物实时仿真技术的出现，为此类问题提供了解决思路，现有技术借助半实物仿真技术的设计思想，通过以某一车型为目标搭建一个半实物仿真平台，实现对列车的网络控制系统、牵引系统、辅助系统、制动系统等的测试。
[0004]但由于现列车电传动系统所涉及的领域较为广泛，不同车型的控制硬件配置差异较大。通讯方面，现有车辆的主流通讯方式通常采用MVB/WTB、CAN、CANOPEN、Ethernet、RS485、TRDP等通讯方式中的一种或两种；控制装置供电制式方面，在不同的列车中也有所差异，比如电力机车为110V供电，高铁、动车、城轨为24V供电，内燃机车为74V供电；控制装置输入输出电信号方面，由于供电制式差异，DI/O同样分为了24V、74V、110V不同电压等级，AI/O由于系统内部传感器选型差异AO输出也有所不同。
[0005]目前针对轨道交通方向的半实物仿真技术较为广泛，目前已建成的半实物仿真实验平台针对电力机车、内燃机车、高铁、动车或城轨车辆等某一特定车辆搭建而成，尚未有通用性强的多系统仿真测试平台。而且现有电传动半实物仿真方案所提到的RIOM测试方法，RIOM硬件被控对象为真实的司控器、指示灯、板键开关等硬件设备，用于模拟RIOM接收和发送信号。设置真实硬件设备用于模拟RIOM的发送和接收信号，仅能进行单一动作的模拟，无法实现闭环控制，无法完成和时序、间隔时间相关的组合性测试，无法完成对网络控制系统硬件测试项点的全覆盖；其次，RIOM对接设备相对固定，更换RIOM板卡数量/通道后平台的适用性低，灵活度不足。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种列车电传动系统半实物仿真平台，提高整车级半实物仿真系统的全面性和通用性，提升半实物仿真平台的有效利用率，同时根据不同需求的差异，配置不同的数据采集及自动化测试系统，可满足机车、动车、城轨等不同车型的系统集成测试要求。
[0007]本专利技术是采用如下的技术方案实现的：一种列车电传动系统半实物仿真平台，包括网络控制半实物仿真系统、和或弓网及车辆动力学仿真系统、和或牵引半实物仿真系统、和或辅助半实物仿真系统、和或制动半实物仿真系统，结合视景系统、试验总控系统构成列车电传动系统半实物仿真平台；试验总控系统通过总控软件，在试验总控上位机上，实现对各仿真系统仿真设备及实物控制器的控制，运行自动化测试软件，通过网络、牵引、辅助、制动实时仿真机共用的以太网通讯网络，向实时仿真机发送提前设计的自动化测试脚本，同
时访问各实时仿真机，监听实时仿真机接收和发送的信息，并实时记录状态信息及时间戳，完成反馈信号与脚本预设值的比较判定，最大程度实现仿真系统的自动化运行，方便实验操作者，降低实验运行难度。
[0008]上述的一种列车电传动系统半实物仿真平台，对于同一车辆，通过车载网络线缆将牵引半实物仿真系统、和或辅助半实物仿真系统、和或制动半实物仿真系统中的实物控制器通讯板卡，和或网络控制半实物仿真系统中的网络实时仿真机通讯板卡、实物控制器通讯板卡连接，形成同一个车辆控制网络；同时通过反射内存交换机，将仿真系统中的实时仿真机连接，实现电传动系统被控对象间的信息交互，实现整车级电传动系统的半实物仿真环境搭建，仿真平台可独立单独运行牵引半实物仿真系统、和或辅助半实物仿真系统、和或制动半实物仿真系统、和或网络控制半实物仿真系统，实现牵引、辅助、网络、制动部件级半实物仿真环境搭建；对于重联的车辆，将不同车辆的车辆控制网络通过网关连接，形成列车网络。
[0009]上述的一种列车电传动系统半实物仿真平台，网络控制半实物仿真系统包括网络实时仿真机、网络系统上位机、实物控制器；网络系统上位机由至少一台电脑组成，内置仿真模型开发软件、仿真监控管理软件和用于负责测试用例编辑及管理、测试执行与监控、生成测试报告的自动化测试软件；网络系统上位机通过以太网交换机与网络实时仿真机以建立连接；网络实时仿真机包括仿真机箱、CPU、可按约定通讯规约完成通讯数据的转换和收发的通讯板卡和反射内存卡，网络系统上位机将仿真模型下载至CPU中，CPU用于运行满足网络仿真及通讯要求的仿真模型；仿真机箱中设置有至少四个插槽，CPU、通讯板卡和反射内存卡均通过插槽固定在仿真机箱中，反射内存卡利用光纤、通过反射内存交换机与其他实时仿真机进行数据交换实现分布式联合仿真；网络实时仿真机均由通讯板卡通过车辆总线连接至实物控制器，通讯板卡用于实现仿真模型与实物控制器间信息的通信，通讯板卡接入不同网络类别网络板卡可实现不同网络通讯协议的通讯需求。
[0010]上述的一种列车电传动系统半实物仿真平台，网络控制半实物仿真系统还包括分布式RIOM信号转换设备，每台网络实时仿真机配置至少一台用于实现RIOM实物控制器（远程输入输出单元RIOM）多种电信号与网络实时仿真机通讯数据实时交互的分布式RIOM信号转接设备；分布式RIOM信号转接设备包括用于实现电信号与通讯信号实时交互的分布式IO设备和用于提供被测设备和分布式IO设备之间的电信号转换、隔离的信号调理设备，分布式IO设备一端通过通讯接口与网络系统上位机建立连接，网络系统上位机中设置对应的分布式IO控制程序，分布式IO设备另一端通过电接口与信号调理设备连接，信号调理设备包括信号调理箱和多个调理卡板，信号调理箱通过插槽与多个调理卡板相连；调理板卡，可配置数字量输出调理、数字量输入调理、模拟量输出调理、模拟量输入调理、PWM输出调理多种类型板卡，满足不同电压等级设备需求，保证系统的通用性；网络实时仿真机中运行RIOM控制对象仿真模型，RIOM实物控制器经过信号调理设备、分布式I/O设备与网络实时仿真机实现信号实时交互，通讯信号可通过车辆总线与MPU实现信息实时交互，二者形成了对RIOM实物控制器的信号闭环，即可完成对其的自动化仿真测试。
[0011]上述的一种列车电传动系统半实物仿真平台，弓网及车辆动力学仿真系统包括弓网及车辆动力学实时仿真机、弓网及车辆动力学上位机；弓网及车辆动力学实时仿真机硬件包括仿真机箱、CPU、反射内存卡；CPU用于运行弓网受流及整车动力学模型，反射内存卡
利用反射内存光纤与其他实时仿真机进行数据交换实现分布式联合仿真，弓网及车辆动力学实时上位机通过以太网与弓网及车辆动力学实时仿真机相连，用于实现仿真模型的编译、下载。
[0012]上述的一种列车电传动系统半实物仿真平台，牵引半实物仿真系统由1组或多组子系统构成，每组子系统包含牵引实时仿真机、信号适配单元、信号调理单元、高速数据采集单元、牵引上位机以及实物控制器；牵引实时仿真机包括FPGA板卡、处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种列车电传动系统半实物仿真平台，其特征在于：包括网络控制半实物仿真系统、和或弓网及车辆动力学仿真系统、和或牵引半实物仿真系统、和或辅助半实物仿真系统、和或制动半实物仿真系统，结合视景系统、试验总控系统构成列车电传动系统半实物仿真平台；试验总控系统通过总控软件，在试验总控上位机上，实现对各仿真系统仿真设备及实物控制器的控制，运行自动化测试软件，通过网络、牵引、辅助、制动实时仿真机共用的以太网通讯网络，向实时仿真机发送提前设计的自动化测试脚本，同时访问各实时仿真机，监听实时仿真机接收和发送的信息，并实时记录状态信息及时间戳，完成反馈信号与脚本预设值的比较判定，最大程度实现仿真系统的自动化运行，方便实验操作者，降低实验运行难度。2.根据权利要求1所述的一种列车电传动系统半实物仿真平台，其特征在于：对于同一车辆，通过车载网络线缆将牵引半实物仿真系统、和或辅助半实物仿真系统、和或制动半实物仿真系统中的实物控制器通讯板卡，和或网络控制半实物仿真系统中的网络实时仿真机通讯板卡、实物控制器通讯板卡连接，形成同一个车辆控制网络；同时通过反射内存交换机，将仿真系统中的实时仿真机连接，实现电传动系统被控对象间的信息交互，实现整车级电传动系统的半实物仿真环境搭建，仿真平台可独立单独运行牵引半实物仿真系统、和或辅助半实物仿真系统、和或制动半实物仿真系统、和或网络控制半实物仿真系统，实现牵引、辅助、网络、制动部件级半实物仿真环境搭建；对于重联的车辆，将不同车辆的车辆控制网络通过网关连接，形成列车网络。3.根据权利要求2所述的一种列车电传动系统半实物仿真平台，其特征在于：网络控制半实物仿真系统包括网络实时仿真机、网络系统上位机和实物控制器；网络系统上位机由至少一台电脑组成，内置仿真模型开发软件、仿真监控管理软件和用于负责测试用例编辑及管理、测试执行与监控、生成测试报告的自动化测试软件；网络系统上位机通过以太网交换机与网络实时仿真机建立连接；网络实时仿真机包括仿真机箱、CPU、可按约定通讯规约完成通讯数据的转换和收发的通讯板卡和反射内存卡，网络系统上位机将仿真模型下载至CPU中，CPU用于运行满足网络仿真及通讯要求的仿真模型；仿真机箱中设置有至少四个插槽，CPU、通讯板卡和反射内存卡均通过插槽固定在仿真机箱中，反射内存卡利用光纤、通过反射内存交换机与其他实时仿真机进行数据交换实现分布式联合仿真；网络实时仿真机均由通讯板卡通过车辆总线连接至实物控制器，通讯板卡用于实现仿真模型与实物控制器间信息的通信，通讯板卡接入不同网络类别网络板卡可实现不同网络通讯协议的通讯需求。4.根据权利要求3所述的一种列车电传动系统半实物仿真平台，其特征在于：网络控制半实物仿真系统还包括分布式RIOM信号转换设备，每台网络实时仿真机配置至少一台用于实现RIOM实物控制器（远程输入输出单元RIOM）多种电信号与网络实时仿真机通讯数据实时交互的分布式RIOM信号转接设备；分布式RIOM信号转接设备包括用于实现电信号与通讯信号实时交互的分布式IO设备和用于提供被测设备和分布式IO设备之间的电信号转换、隔离的信号调理设备，分布式IO设备一端通过通讯接口与网络系统上位机建立连接，网络系统上位机中设置对应的分布式IO控制程序，分布式IO设备另一端通过电接口与信号调理设备连接，信号调理设备包括信号调理箱和多个调理卡板，信号调理箱通过插槽与多个调理卡板相连；调理板卡，可配置数字量输出调理、数字量输入调理、模拟量输出调理、模拟量输入调理、PWM输出调理多种类型板卡，满足不同电压等级设备需求，保证系统的通用性；网络实时仿真机中运行RIOM控制对象仿真模型，RIOM实物控制器经过信号调理设备、分布式I/O
设备与网络实时仿真机实现信号实时交互，通讯信号可通过车辆总线与MPU实现信息实时交互，二者形成了对RIOM实物控制器的信号闭环，即可完成对其的自动化仿真测试。5.根据权利要求4所述的一种列车电传动系统半实物仿真平台，其特征在于：弓网及车辆动力学仿真系统包括弓网及车辆动力学实时仿真机、弓网及车辆动力学上位机；弓网及车辆动力学实时仿真机硬件包括仿真机箱、CPU、反射内存卡；CPU用于运行弓网受流及整车动力学模型，反射内存卡利用反射内存光纤与其他实时仿真机进行数据交换实现分布式联合仿真，弓网及车辆动力学实时上位机通过以太网与弓网及车辆动力学实时仿真机相连，用于实现仿真模型的编译、下载。6.根据权利要求5所述的一种列车电传动系统半实物仿真平台，其特征在于：牵引半实物仿真系统由1组或多组子系统构成，每组子系统包含牵引实时仿真...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，王武俊，韩建宁，连蓉，郑慧丽，张瑞峰，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：