本发明属于动车组制动系统模拟教学领域，具体涉及一种用于动车组制动系统教学的实训装置。
背景技术：
目前动车组制动系统教学方式上均以理论为主，学生较少参与制动系统的实际操作。即使有实训课程的，现有的实训室也基本都是基于单车的制动控制方式，只能针对单车进行制动的施加和缓解操作。这种实训方式与现行动车组实际采用的电空混合控制，基于单元进行制动力分配的控制模式有很大的出入。
如果实训装置设计中能够真实的模拟车辆现有管路以及电气逻辑关系、模拟电制动的施加和缓解，那么就可以实现电空混合控制的模拟以及基于单元的制动力分配的模拟。
目前针对动车组人才的需求日益增加，如果针对动车组制动系统的教学中能够让学生在实训中直观的感受到模拟现车的制动过程，将会使学生动车组制动系统的认识更加深刻，对其以后工作提供更大的帮助。
技术实现要素：
本发明的针对现有技术中的不足，提供一种用于动车组制动系统教学的实训装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于动车组制动系统教学的实训装置，其特征在于，包括：设备区和教学区，设备区配置有主空压机、风缸及气路模块、动车制动系统单元和拖车制动系统单元，教学区配置有司机制动控制器和主试验控制台；动车制动系统单元包括动车试验柜、动车制动控制装置和动车基础制动单元，拖车制动系统单元包括拖车试验柜、拖车制动控制装置和拖车基础制动单元；
主试验控制台接收司机制动控制器发出的制动指令，通过模拟列车网络直接发送给动车制动控制装置和拖车制动控制装置；主试验控制台通过网络通信与动车试验柜、拖车试验柜连接，将制动指令和设定参数传输给动车试验柜和拖车试验柜，动车试验柜和拖车试验柜将制动状态信息传输到主试验控制台；主试验控制台通过硬线连接至主空压机，对主空压机进行管理；
动车试验柜通过硬线连接至动车制动控制装置，实现动车制动控制指令的传输以及动车状态数据的采集；拖车试验柜通过硬线连接至拖车制动控制装置，实现拖车制动控制指令的传输以及拖车状态数据的采集；
动车试验柜通过硬线连接至动车基础制动单元，实现动车基础制动状态数据的采集；拖车试验柜通过硬线连接至拖车基础制动单元，实现拖车基础制动状态数据的采集；
动车试验柜和拖车试验柜之间也通过硬线连接，实现动车和拖车之间制动相关列车线的模拟传输。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
网络通信形式为以太网、CAN、RS485等总线协议。
设定参数包括速度设定值、转向架空簧压力设定值和模拟电制动力值。
动车制动控制指令包括模拟速度信号、模拟转向架空簧压力信号和模拟电制动力信号，动车状态数据为动车制动力；拖车制动控制指令包括模拟速度信号、模拟转向架空簧压力信号和模拟富余电制动力信号，拖车状态数据为拖车制动力。
制动状态信息包括实时采集的总风压力、制动输出压力、转向架空簧压力、速度、制动指令和电制动力信号。
主试验控制台接收到制动状态信息后，通过显示界面实时显示。
实训装置还包括DDU界面展示和电气原理界面展示，DDU界面展示用于模拟动车组现车的DDU界面，电气原理界面展示用于对制动系统的电气控制逻辑进行投影。
本发明的有益效果是：构思巧妙，可以真实的模拟动车组现车的控制，同时设置试验界面的展示，可以让学生有一种身临其境的感觉，加深学生对制动系统工作原理的理解；另外，针对动车组现车管路及电气控制的模拟，采用试验柜的方式，可以实现模块化，当单元中需要增加一或多个动车时，只需增加一个或多个动车试验柜就可以，其他部分无需变动，增加了该实训装置的扩展能力。该模拟教学实训装置能够真实模拟动车组现有管路以及电气逻辑关系，模拟电制动的施加和缓解，提高学生的学习的直观性和真实性。
附图说明
图1为本发明的实训装置的结构示意图。
图2为本发明的实训装置的管路布置示意图。
图3为本发明的实训装置的电气布置示意图。
附图标记如下：动车制动系统单元1、拖车制动系统单元2、总风MR、第一转向架空簧压力AS1、第二转向架空簧压力AS2、制动输出压力BC。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
为模拟真实动车组制动系统动作的过程，本发明基于一动车和一拖车为一个制动单元，制动系统各部件均采用动车组车上真实部件。如图1所示，实训装置包括设备区和教学区，设备区配置有主空压机、风缸及气路模块、动车制动系统单元1和拖车制动系统单元2，教学区配置有司机制动控制器和主试验控制台。动车制动系统单元1包括动车试验柜、动车制动控制装置和动车基础制动单元，拖车制动系统单元2包括拖车试验柜、拖车制动控制装置和拖车基础制动单元，主试验控制台配置有双针压力表。
其中，主空压机输出压缩空气，风缸及气路模块用于储存用于整个试验的压缩空气，并对压缩空气进行过滤处理；拖车试验柜用于模拟动车组现车上拖车相关的管路以及电气控制逻辑，同时还需要对拖车制动控制装置相关信号进行采集处理；动车试验柜用于模拟动车组现车上动车相关的管路以及电气控制逻辑，同时还需要对动车制动控制装置相关信号进行采集处理；主试验控制台用于模拟车辆控制单元，模拟车辆指令的输出，模拟车辆网络与各制动控制单元进行通信，同时主试验控制台还与动车试验柜和拖车试验柜进行通信，进行指令的传递和各试验柜采集数据的存储。
实训装置还可包括DDU界面展示和气路/电气原理界面展示，DDU界面展示用于模拟动车组现车的DDU界面，投影出来，模拟现车的驾驶环境；气路/电气原理界面展示用于对制动系统的管路以及电气控制逻辑进行投影，方便教学。
图2为实训装置的管路布置图，主空压机输出压缩空气，经过风缸及气路模块输出至动车试验柜和拖车试验柜，还有一路输出至主试验控制台用于双针压力表的显示；动车试验柜模拟输出动车总风、第一动车转向架空簧压力和第二动车转向架空簧压力至动车制动控制装置，动车制动控制装置根据动车总风、第一动车转向架空簧压力和第二动车转向架空簧压力计算出产生的动车制动压力并输出至动车试验柜，动车试验柜将动车制动压力输出至动车基础制动单元；拖车试验柜模拟输出拖车总风、第一拖车转向架空簧压力和第二拖车转向架空簧压力至拖车制动控制装置，拖车制动控制装置根据拖车总风、第一拖车转向架空簧压力和第二拖车转向架空簧压力计算出产生的拖车制动压力并输出至拖车试验柜，拖车试验柜将拖车制动压力输出至拖车基础制动单元。
空压机通过总风管路将空气输入至动车试验柜后，动车试验柜可利用多通阀将总风管路分为四路，第一路输出至拖车试验柜，第二路经过调压阀和二位二通电磁阀输出至动车制动控制装置的总风接口，第三路经过调压阀、二位二通电磁阀和小风缸输出至动车制动控制装置的第一转向架空簧压力接口，第四路经过调压阀、二位二通电磁阀和小风缸输出至动车制动控制装置的第二转向架空簧压力接口；拖车试验柜也可利用多通阀将输入的总风分为三路，第一路经过调压阀和二位二通电磁阀输出至拖车制动控制装置的总风接口，第二路经过调压阀、二位二通电磁阀和小风缸输出至拖车制动控制装置的第一转向架空簧压力接口，第三路经过调压阀、二位二通电磁阀和小风缸输出至拖车制动控制装置的第二转向架空簧压力接口。 此处，拖车试验柜整个管路布置与动车试验柜相同，只是还增加一个制动输出压力接口，用于将拖车制动压力输出至主试验控制台的双针压力表用于显示。而动车试验柜和拖车试验柜采用的多通阀可根据实际需要进行选择，如一个五通阀或者三个串联的三通阀，只要保证一路输入、四路输出即可。
图3为实训装置的电气布置图，主试验控制台接收司机制动控制器发出的制动指令，通过模拟列车网络直接发送给动车制动控制装置和拖车制动控制装置；主试验控制台通过网络通信与动车试验柜、拖车试验柜连接，将制动指令和设定参数传输给动车试验柜和拖车试验柜，动车试验柜和拖车试验柜将制动状态信息传输到主试验控制台；主试验控制台通过硬线连接至主空压机，对主空压机进行管理；主试验控制台通过硬线连接至主空压机，对主空压机进行管理。
动车试验柜通过硬线连接至动车制动控制装置，实现动车制动控制指令的传输以及动车状态数据的采集；拖车试验柜通过硬线连接至拖车制动控制装置，实现拖车制动控制指令的传输以及拖车状态数据的采集。
动车试验柜通过硬线连接至动车基础制动单元，实现动车基础制动状态数据的采集；拖车试验柜通过硬线连接至拖车基础制动单元，实现拖车基础制动状态数据的采集。
动车试验柜和拖车试验柜之间也通过硬线连接，实现动车和拖车之间制动相关列车线的模拟传输。
更具体地，主试验控制台接收到司机制动控制器发出的制动指令后，转换为网络数据（光纤或MVB，取决于制动控制装置的网络接口），然后通过模拟列车网络直接发送给动车和拖车的制动控制装置。主试验控制台还会通过网络（可以选用以太网、CAN、RS485等总线协议）与动车和拖车试验柜进行通信，将制动指令、速度设定值，转向架空簧压力设定值和模拟电制动力值输出给各试验柜。同时动车制动控制装置还会接收到动车试验柜给出的模拟速度信号（脉冲发生器模拟）、模拟转向架空簧压力信号和模拟电制动信号，然后进行制动力计算，算出需要施加的空气制动力，控制输出对应的制动压力返回到动车试验柜。拖车制动控制装置会接收到拖车试验柜给出的模拟速度信号、模拟转向架空簧压力信号和模拟富余电制动力信号，然后进行制动力计算，算出需要施加的空气制动力，控制输出对应的制动压力返回到拖车试验柜。另外动车和拖车试验柜还会实时采集总风压力、制动输出压力、转向架空簧压力、速度、制动指令、电制动力信号等，并将这些信号通过网络传输给主试验控制台，主试验控制台接收到这些数据后，会通过显示界面实时显示。
而针对N个动车和一个拖车组成的制动单元，只是在上述方案中增加N-1个动车制动控制装置、N-1个动车基础制动单元和N-1个动车试验柜，其他部分不变。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。