地铁LCU设备模块与继电器阵列模块的仿真测试系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种地铁LCU设备模块与继电器阵列模块的仿真测试系统和方法，该系统包括：LCU设备模块执行控制命令，通过地铁LCU实物运行列车控制逻辑程序向仿真测试教学一体机发送LCU设备的指令与状态信息；继电器阵列模块执行控制命令通过地铁继电器实物设备实现不同功能的继电器逻辑组合，向仿真测试教学一体机发送继电器阵列模块的指令与状态信息；仿真测试教学一体机通过计算机中的仿真模块和测试模块与LCU设备或继电器阵列进行交互，实现对LCU设备程序或继电器阵列的仿真模拟、功能测试和性能测试，实现教学功能。本发明专利技术针对相同的列车电路功能进行设计，通过LCU设备模块与继电器阵列模块进行仿真测试验证，同时还能够将实验结果提交供教师评分。还能够将实验结果提交供教师评分。还能够将实验结果提交供教师评分。

【技术实现步骤摘要】
地铁LCU设备模块与继电器阵列模块的仿真测试系统和方法


[0001]本专利技术涉及列车电气控制
，尤其涉及一种地铁LCU设备模块与继电器阵列模块的仿真测试系统和方法。

技术介绍

[0002]地铁车辆中列车电气控制电路功能包括列车激活、司机室占用、受电弓升降、主断路器闭合与开启、列车牵引封锁、制动控制和牵引安全控制等。这些功能可通过硬线电路来实现，也可通过电子控制方式来实现。
[0003]既有的大量地铁车辆采用继电器控制方式，这种控制方式在列车的各个电气柜中，会布置有大量的继电器，由这些继电器完成控制功能。上述既有地铁车辆的缺点是继电器有动作寿命，经过长时间的开关，继电器会发生动作粘连、动作迟钝甚至误动作等，这些问题一旦出现，排查故障非常困难。
[0004]近年来，LCU(Logic Control Unit，逻辑控制单元)在地铁电路控制中开始逐步运用，除了新造车采用LCU之外，既有地铁车辆也在积极地将原有的继电器组合架替换为LCU，以减少故障率和故障排查难度。
[0005]但是，将原有的继电器组合架替换成LCU后，由于原有的继电器实物完成的功能被转换为了逻辑控制单元的代码，在学生学习时更加抽象，在教学效果上也大打折扣。因此，我们考虑到无论采用哪种方式，完成列车电气控制功能的基本逻辑不会改变，我们将继电器控制与LCU控制的功能做在同一个系统上，通过相同功能的不同实现之间的对比，来展现最基本的原理；同时还可通过波形采集直观地对比LCU由于继电器的电平跳变曲线，让同学们认识到LCU替代继电器的原因和技术发展的本质目的；另外，还可通过两种实现方式，理解软硬件实现方式的相互替代性，加深学习计算机控制的基本原理，达到的仿真测试的效果。
[0006]目前，现有技术中的LCU逻辑控制单元系统主要用于LCU本身的设计开发，或适用于电力机车LCU逻辑控制单元的测试工作。现有LCU逻辑控制单元系统主要完成针对LCU逻辑单元的整机试验和电源板及各单板检测功能。
[0007]上述现有技术中的LCU逻辑控制单元系统的缺点为：主要适用于针对LCU设备的测试，用来考核设备是否能够支撑上车安全运营，或适用于LCU产品本身的设计开发，并不适用于教学实验。

技术实现思路

[0008]本专利技术的实施例提供了一种地铁LCU设备模块与继电器阵列模块的仿真测试系统和方法，以实现使用LCU程序和继电器电路对列车进行仿真测试验证。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。
[0010]根据本专利技术的一个方面，提供了一种地铁LCU设备模块与继电器阵列模块的仿真测试系统，包括：LCU设备模块、继电器阵列模块、LCU与继电器切换模块、仿真测试教学一体
机、显示模块和电源模块，所述仿真测试教学一体机分别通过线缆与LCU与继电器切换模块和显示模块连接，所述LCU与继电器切换模块分别通过线缆与LCU设备模块和继电器阵列模块连接；
[0011]所述LCU设备模块，用于执行所述仿真测试教学一体机发送过来的控制命令，通过地铁LCU实物运行列车控制逻辑程序向所述仿真测试教学一体机发送LCU设备的指令与状态信息；
[0012]所述继电器阵列模块，用于执行所述仿真测试教学一体机发送过来的控制命令，通过地铁继电器实物设备实现不同功能的继电器逻辑组合，向所述仿真测试教学一体机发送继电器阵列模块的指令与状态信息；
[0013]所述仿真测试教学一体机，用于通过计算机中的仿真模块和测试模块与LCU设备或继电器阵列进行交互，实现对LCU设备程序或继电器阵列的仿真模拟、功能测试、性能测试，验证学生的LCU设计程序或继电器阵列设计电路，实现教学功能。
[0014]所述显示模块，用于显示所述仿真测试教学一体机中的测试模块输出的信息，为测试模块提供操作界面；
[0015]所述电源模块分别向LCU设备模块、继电器阵列模块、LCU与继电器切换模块、仿真测试教学一体机和显示模块进行供电。
[0016]优选地，所述LCU设备模块由地铁LCU设备与连接线缆组成，连接线缆包括数字输入连接DI线缆、数字输出连接DO线缆、通信线缆和维护线缆，所述DI线缆、DO线缆的接线对象为仿真测试教学一体机的DO与DI模块，用于传递LCU设备的指令与状态信息，所述通信线缆的接线对象为仿真测试教学一体机的通信接口模块，用于传递LCU设备的设备诊断信息，所述维护线缆外接一台维护PC，完成LCU程序设计与编译下载。
[0017]优选地，所述继电器阵列模块由继电器、接线端子、阵列跳线和输入输出接口线缆组成，所述接线端子用于对继电器的接线，所述阵列跳线分布于继电器阵列之间，用于辅助接线操作，实现不同功能的继电器逻辑组合与供电，所述输入输出接口线缆用于将继电器阵列模块的输入输出线缆，与仿真测试教学一条机的DO与DI模块相连。
[0018]优选地，所述仿真测试教学一体机包括：LCU与继电器切换模块、仿真模块,测试模块、流程管理模块、仿真对比结果反馈模块和测试处理模块；
[0019]所述LCU与继电器切换模块，用于采用开关接入软切换；由两套完全相同的DO、DI模块，仿真测试教学一体机程序和切换开关组成，两套相同的DO模块分别作为LCU设备模块与继电器阵列模块的输入接口，两套相同的DI模块分别作为LCU设备模块与继电器阵列模块的输出接口，通过软切换模块进行LCU设备模块与继电器阵列模块之间的切换；
[0020]所述仿真模块包括功能仿真模型和仿真架构配置模块，所述功能仿真模型用于仿真列车电路整体功能；仿真架构配置模块用于将来自LCU设备模块或继电器阵列模块的接口信息，与列车主电路框架、列车电路子功能仿真模型中的相对应的接口相关联，实现列车电路仿真架构的配置；
[0021]所述测试模块包括功能测试模块、LCU接口电压采集模块、继电器电路接口电压采集模块、计时模块、性能测试模块：所述功能测试模块在LCU设备模块或继电器阵列模块的接口与功能运行仿真模型关联后，实现完整的列车电路功能，验证LCU设备模块或继电器阵列模块的功能设计，为教师和学生提供电路功能测试，通过与功能仿真模块交互，提供操作
界面；
[0022]所述测试处理模块，根据采集的接口电压信号、计时信息、时钟信号绘制动态图形，输出给显示模块；
[0023]所述流程管理模块，用于包括管理学生登入、设计任务选择、继电器电路设计、继电器电路接线、LCU程序设计、LCU程序下载、继电器电路功能测试、LCU功能测试、继电器电路性能测试、LCU电路性能测试、结果分析、成绩提交和教师评分等模块；
[0024]所述仿真对比结果反馈模块，用于从测试模块的功能测试模块获取功能测试结果，从性能测试模块获取性能测试结果，将LCU设备模块与继电器阵列模块电路的测试结果进行对比，将对比结果反馈给管理者。管理者汇总各个设计过程与仿真对比结果，供教师评分，评分结果记入系统。
[0025]优选地，基于所述地铁LCU设备模块与继电器阵列模块的仿真测试系统构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁LCU设备模块与继电器阵列模块的仿真测试系统，其特征在于，包括：LCU设备模块、继电器阵列模块、LCU与继电器切换模块、仿真测试教学一体机、显示模块和电源模块，所述仿真测试教学一体机分别通过线缆与LCU与继电器切换模块和显示模块连接，所述LCU与继电器切换模块分别通过线缆与LCU设备模块和继电器阵列模块连接；所述LCU设备模块，用于执行所述仿真测试教学一体机发送过来的控制命令，通过地铁LCU实物运行列车控制逻辑程序向所述仿真测试教学一体机发送LCU设备的指令与状态信息；所述继电器阵列模块，用于执行所述仿真测试教学一体机发送过来的控制命令，通过地铁继电器实物设备实现不同功能的继电器逻辑组合，向所述仿真测试教学一体机发送继电器阵列模块的指令与状态信息；所述仿真测试教学一体机，用于通过计算机中的仿真模块和测试模块与LCU设备或继电器阵列进行交互，实现对LCU设备程序或继电器阵列的仿真模拟、功能测试、性能测试，验证学生的LCU设计程序或继电器阵列设计电路，实现教学功能。所述显示模块，用于显示所述仿真测试教学一体机中的测试模块输出的信息，为测试模块提供操作界面；所述电源模块分别向LCU设备模块、继电器阵列模块、LCU与继电器切换模块、仿真测试教学一体机和显示模块进行供电。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述LCU设备模块由地铁LCU设备与连接线缆组成，连接线缆包括数字输入连接DI线缆、数字输出连接DO线缆、通信线缆和维护线缆，所述DI线缆、DO线缆的接线对象为仿真测试教学一体机的DO与DI模块，用于传递LCU设备的指令与状态信息，所述通信线缆的接线对象为仿真测试教学一体机的通信接口模块，用于传递LCU设备的设备诊断信息，所述维护线缆外接一台维护PC，完成LCU程序设计与编译下载。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述继电器阵列模块由继电器、接线端子、阵列跳线和输入输出接口线缆组成，所述接线端子用于对继电器的接线，所述阵列跳线分布于继电器阵列之间，用于辅助接线操作，实现不同功能的继电器逻辑组合与供电，所述输入输出接口线缆用于将继电器阵列模块的输入输出线缆，与仿真测试教学一条机的DO与DI模块相连。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仿真测试教学一体机包括：LCU与继电器切换模块、仿真模块,测试模块、流程管理模块、仿真对比结果反馈模块和测试处理模块；所述LCU与继电器切换模块，用于采用开关接入软切换；由两套完全相同的DO、DI模块，仿真测试教学一体机程序和切换开关组成，两套相同的DO模块分别作为LCU设备模块与继电器阵列模块的输入接口，两套相同的DI模块分别作为LCU设备模块与继电器阵列模块的输出接口，通过软切换模块进行LCU设备模块与继电器阵列模块之间的切换；所述仿真模块包括功能仿真模型和仿真架构配置模块，所述功能仿真模型用于仿真列车电路整体功能；仿真架构配置模块用于将来自LCU设备模块或继电器阵列模块的接口信息，与列车主电路框架、列车电路子功能仿真模型中的相对应的接口相关联，实现列车电路仿真架构的配置；所述测试模块包括功能测试模块、LCU接口电压采集模块、继电器电路接口电压采集模
块、计时模块、性能测试模块：所述功能测试模块在LCU设备模块或继电器阵列模块的接口与功能运行仿真模型关联后，实现完整的列车电路功能，验证LCU设备模块或继电器阵列模块的功能设计，为教师和学生提供电路功能测试，通过与功能仿真模块交互，提供操作界面；所述测试处理模块，根据采集的接口电压信号、计时信息、时钟信号绘制动态图形，输出给显示模块；所述流程管理模块，用于包括管理学生登入、设计任务选择、继电器电路设计、继电器电路接线、LCU程序设计、LCU程序下载、继电器电路功能测试、LCU功能测试、继电器电路性能测试、LCU电路性能测试、结果分析、成绩提交和教师评分等模块；所述仿真对比结果反馈模块，用于从测试模块的功能测试模块获取功能测试结果，从性能测试模块获取性能测试结果，将LCU设备模块与继电器阵列模块电路的测试结果进行对比，将对比结果反馈给管理者。管理者汇总各个设计过程与仿真对比结果，供教师评分，评分结果记入系统。5.根据权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，基于所述地铁LCU设备模块与继电器阵列模块的仿真测试系统构建教学系统，该教学系统的架构包括基础设备层、仿真模型层、数据层和应用层，基础设备层包括系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正，隆海俊，闫博群，阮久宏，岳贤轲，薛荣凯，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：