面向工程的轨道交通车辆防滑控制实训平台制造技术

本发明专利技术公开了一种面向工程的轨道交通车辆防滑控制实训平台，包括上位机、通讯模块、信号驱动模块、数据采集模块、数据存储模块、嵌入式ＡＲＭ系统、控制模块和车轮，ＡＲＭ系统内存储有防滑控制案例库，防滑控制案例库内预存有多种防滑控制策略，上位机调用防滑控制策略并通过通讯模块下发指令；通过控制模块控制调节车轮的打滑程度及制动力，由信号驱动模块驱动车轮进行模拟；数据采集模块采集车轮转速及控制模块的输入信号；数据采集模块将采集的数据发送给数据存储模块存储从而可以对采集的数据进一步进行分析。本发明专利技术采用半开放实训方式，通过学生的自主操作，提高学生分析问题的能力，是一种面向工程、项目导向的实训教学方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及以项目导向面向工程的实训教学模式，基于轨道交通车辆防滑控制 实训教学平台。
技术介绍
目前，在轨道交通领域培训学校的教学课程中，关于防滑控制的教学主要通过 教材和理论教学，没有相应的防滑控制模拟试验装置。因此学员对防滑系统的理解较为 抽象，对防滑控制的掌握较为困难。同时防滑试验很难通过实际的列车进行试验教学， 因此，需要一种新的教学方法，以改善和提高轨道交通车辆防滑控制方面的教学效果。防滑控制系统是高速列车和城市轨道交通列车必备的关键系统之一，防滑控制 系统用以保障列车在制动过程中避免或减小滑行现象的发生，防滑控制系统主要包括轮 对转速的采集，防滑阀控制执行，故障状态监控，安全回路实现等功能。就不同类型的制动防滑控制系统而言，其工作原理基本相同，主要区别在于防 滑控制的策略不尽相同。本实训平台旨在达到以下教学目标(1)通过半实物仿真平台，使学生全面了解防滑控制系统的组成，各部分构成、 功能及工作原理；(2)通过声、光、视觉等计算机技术，使学生直观了解防滑控制系统的工作全过 程；(3)通过该实训平台，内嵌多种防滑控制方案，实现不同的防滑阀动作模式，深 入学习防滑控制策略的核心问题，即从工程应用的角度理解防滑控制系统；(4)通过学生自主试验，随机抽取不同的防滑控制策略方案，完成一次防滑控制 过程，根据记录的数据分析防滑控制的相应算法，加深对防滑控制策略的理解。
技术实现思路
本专利技术的目的是基于轨道交通车辆防滑控制基本原理，提供一种能真实模拟防 滑控制系统工作全过程的实训平台。为解决上述技术问题，本专利技术采用了以下技术方案一种面向工程的轨道交通车辆防滑控制实训平台，包括上位机、通讯模块、信 号驱动模块、数据采集模块、数据存储模块、嵌入式ARM系统、控制模块和车轮，通讯 模块从上位机获得指令，通过控制模块控制调节车轮的打滑程度及制动力，由信号驱动 模块驱动车轮进行模拟；数据采集模块采集车轮转速及控制模块的输入信号；数据采集 模块将采集的数据发送给数据存储模块存储从而可以对采集的数据进一步进行分析。所述ARM系统内存储有防滑控制案例库，防滑控制案例库内预存有多种防滑控 制策略，上位机调用防滑控制策略并通过通讯模块下发指令进行实训模拟，一次实训过 程中，上位机会随机抽取一个案例对被训练学生组进行训练。所述车轮包括基准轮和滑行轮，基准轮用来模拟制动工况下，车轮不发生打滑时的车轮转动情况；滑行轮用来模拟制动工况下，因车轮与钢轨之间粘着不够或因制动 力过大造成车轮发生打滑时的车轮转动情况。所述控制模块通过滑行状态控制手柄实现模拟制动工况下滑行轮发生打滑的程 度。手柄向前表示发生打滑，向前越多，打滑程度越高；手柄向后表示打滑恢复，向后 越多，打滑恢复越快；手柄处于中位，打滑程度维持现在状态不变。所述控制模块，在制动工况下，当滑行轮发生滑行且满足防滑控制策略时，控制防 滑阀排气以减小滑行轮制动力；控制防滑阀保压以维持现有滑行轮制动力大小；当滑行轮由 滑行状态开始恢复时，控制防滑阀充气以逐渐增大制动力，直至与基准轮的转速相等。其还包括人机界面模块，实时显示速度曲线、减速度曲线、防滑阀状态曲线； 实现制动初速、制动减速度、数据采样频率等参数的输入。其还包括电源管理模块，对所述的实训平台进行供电。本专利技术提供了一种面向工程的轨道交通车辆防滑控制实训平台，包括以下过 程通过上位机的人机界面输入制动初始条件，并由所述的上位机随机抽取实训案例编 号，通过上位机与嵌入式ARM系统之间的通讯模块，向嵌入式ARM系统发送信号。在 所述嵌入式ARM系统中，进一步包括首先嵌入式ARM系统根据所抽取的案例编号在 防滑控制案例库中选择对应的控制程序；其次，由滑行状态模拟输入手柄实现滑行状态 的调整，并通过AD模块进行信号处理后传输给嵌入式ARM系统；最后，嵌入式ARM 系统根据设定的程序计算速度信号，通过电机驱动器对基准轮电机和滑行轮电机进行驱 动；同时，嵌入式ARM系统通过放大器对防滑阀状态模拟指示灯进行驱动。由于采用以上技术方案，本专利技术的特点是本专利技术基于轨道交通车辆防滑控制实训教学平台从面向工程、项目导向、功能 演示、系统集约、自主训练方面，将防滑控制的功能与核心清晰的展现给学生，并采用 半开放实训方式，通过学生的自主操作，有效提高学生分析问题的能力。其中，所述面向工程，为轨道交通车辆的工程应用。其中，所述项目导向，以防滑控制系统为案例。其中，所述功能演示，内嵌仿真软件及控制算法，集声、光、视觉、触屏等演 示技术。其中，所述系统集约，为低成本实物仿真，高集成软件仿真。其中，所述自主训练，学员可通过操作滑行模拟输入，多次操作，随机抽题。附图说明图1为本专利技术实施例的防滑控制实训平台结构图。图2为本专利技术实施例的防滑控制实训平台软件模块构成图。图3为本专利技术实施例的防滑控制实训平台硬件连接图。图4为本专利技术实施例的防滑控制实训平台人机界面。图5为本专利技术实施例的防滑控制实训平台实训过程框图。具体实施例方式以下结合附图所示实施例对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，基准轮1，滑行轮2，防滑阀充气指示灯3，滑行状态模拟手柄4， 电源开关5，防滑阀保压指示灯6，防滑阀排气指示灯7，带触摸屏的平板电脑8，固定安 装在操作台9上。其中基准轮1演示一次实训过程中基准轮的转速变化，滑行轮2演 示一次实训过程中滑行轮的转速变化。在一次实训过程中防滑阀的3种动作状态分别由 防滑阀充气指示灯3、防滑阀保压指示灯6和防滑阀排气指示灯7来演示。带触摸屏的 平板电脑8上可以实时显示速度曲线、减速度曲线、防滑阀状态曲线，可以实现制动初 速、制动减速度、数据采用频率等参数，同时抽取一次实训的案例编号。滑行状态控制 手柄4可以前后调节以实现滑行状态的模拟输入。如图2所示，防滑控制实物平台软件模块主要包括通讯模块10，电源管理模 块11，数据采集模块12，信号驱动模块13，防滑控制案例库14，人机界面模块15，数据 存储模块16。其中通讯模块10主要实现与上位机间的数据传输功能；电源管理模块11主 要对嵌入式控制进行供电；数据采集处理模块12主要实现基准轮的速度模拟与采集，滑 行轮的速度模拟与采集。信号驱动模块13用来实现对防滑阀充气指示灯3、防滑阀保压 指示灯6、防滑阀排气指示灯7，基准轮模拟1的电机驱动、滑行轮模拟2的电机驱动等 功能。防滑控制案例库14主要实现对多种类型防滑控制策略的模拟，通过该案例库可 以模拟多种防滑控制策略，一次实训过程中，上位机会随机抽取一个案例对被训练学生 组进行训练；人机界面模块15主要用于实时显示速度曲线、减速度曲线、防滑阀状态曲 线；实现制动初速、制动减速度、数据采用频率等参数的输入；数据存储模块16主要实 现对一次实训过程的时间、基准轮速度、基准轮减速度、滑行轮速度、滑行轮减速度、 防滑阀状态等参数按照人机界面模块15中设定的采样频率进行采集并保存，通过保存的 数据可以分析本次实训所抽选案例的防滑控制策略，以便写出实训报告。如图3所示，本专利技术防滑控制实物平台硬件构成。主要包括放大器17，速度信 号18，电气驱动器19，基准轮电机20，滑行轮电机21，AD模块22，ARMCPU23,带 触摸屏的平板电脑8等构成。嵌入式ARM CPU 23与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道交通车辆防滑控制实训平台，其特征在于：包括上位机、通讯模块、信号驱动模块、数据采集模块、数据存储模块、嵌入式ＡＲＭ系统、控制模块和车轮，通讯模块从上位机获得指令，通过控制模块控制调节车轮的打滑程度及制动力，由信号驱动模块驱动车轮进行模拟；数据采集模块采集车轮转速及控制模块的输入信号；数据采集模块将采集的数据发送给数据存储模块存储从而对采集的数据进一步进行分析。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：左建勇，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]