一种速度信号生成系统的制作方法

1.本发明涉及测试，具体涉及用于列车运行监控装置(lkj)测试的速度信号生成系统。


背景技术：

2.lkj是以防止列车冒进信号、运行超速和辅助司机提高操作能力为主要目标的列车速度控制系统，是铁路信息化的列车中枢设备以及中国铁路列车运行控制系统体系的组成部分。
3.lkj由dmi(屏幕显示器)、lkj主机以及相关附属设备构成。速度传感器是lkj的相关附属设备，为lkj主机提供速度信号。lkj主机对输入的速度信号进行处理，获取列车当前的运行速度并计算累计走行。lkj主机根据列车当前的运行速度和限速实时判断列车是否运行超速，根据列车当前的运行速度、限速、累计走行以及机车信号实时判断列车是否冒进信号。另外，在lkj众多业务功能中，列车当前的运行速度也是触发lkj是否执行业务功能的一个重要输入条件。
4.因此，为了对lkj的业务功能进行充分测试，需要向lkj主机提供速度信号。目前，常用的技术方法是通过模拟装置为lkj主机提供速度信号，供测试使用。虽然lkj主机可以处理模拟装置提供的速度信号，但这个结果无法证明lkj主机与不同厂家、不同型号的速度传感器集成时，lkj主机可以处理不同厂家、不同型号的速度传感器提供的速度信号。


技术实现要素：

5.本发明针对现有模拟速度信号提供装置的不足，提供一种真实的速度信号生成系统，以满足lkj集成适配性测试的需求。
6.本发明提供一种速度信号生成系统，其由由上位机软件、速传工作台和速度传感器构成，
7.速传工作台由plc控制器、直流伺服电机、交流转直流供电模块、传动轴和齿轮组成；
8.上位机软件具备人机交互界面，将用户输入的信息转化为控制指令发送给速传工作台的plc控制器，由plc控制器控制直流伺服电机以预期的转速和转速加速度运动；
9.所述速度传感器由lkj供电，所产生的速度信号由lkj主机采集；
10.所述速传工作台可同时为光电转速传感器和霍尔转速传感器提供激励信号；
11.所述速度信号生成系统向lkj主机提供真实的预期速度信号，满足lkj业务功能测试对速度的需求，同时，能够对lkj主机与不同厂家、不同型号的速度传感器的集成适配性进行充分测试。
12.本发明的技术优势：本发明可以向lkj主机提供速度信号，满足在不同场景下对lkj的业务功能进行充分测试的需求；另一方面，本发明可对lkj主机与不同厂家、不同型号的速度传感器的集成适配性进行充分测试。
附图说明
13.[1]图1为本发明速度信号生成系统的架构组成示意图
[0014]
[2]图2为本发明速度信号生成系统的输出模式示意图
[0015]
[3]图3为本发明定速运行模式输出的速度信号
[0016]
[4]图4为本发明动态运行模式输出的速度信号
[0017]
[5]图5为本发明运行复现模式输出的速度信号
具体实施方式
[0018]
下面结合具体实施案例对本方案进行详细的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实现方案，但不以任何形式限制本发明。应该指出的是，对本领域的普通技术人员来讲，在不脱离本方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本方案的保护范围。
[0019]
速度传感器是lkj的相关附属设备，是lkj的组成部分。因此，测试lkj主机能够处理不同厂家、不同型号的速传传感器提供的速度信号是lkj系统集成活动必不可少缺少的一个环节。本发明的速度信号生成系统，提供了三种速度信号输出模式，一方面可以向lkj主机提供测试用的速度信号，满足在不同场景下对lkj的业务功能进行充分测试的需求；另一方面，本发明可以对lkj主机与不同厂家、不同型号的速度传感器的集成适配性进行充分测试，测试证明lkj主机能够处理不同厂家、不同信号的速度传感器输出的速度信号，lkj的业务功能正常。
[0020]
本发明的速度信号生成系统由上位机软件、速传工作台和速度传感器构成，见图1，其中
[0021]
上位机软件具备人机交互界面，将用户输入的信息转化为控制指令发送给速传工作台的plc控制器，由plc控制器控制直流伺服电机以预期的转速和转速加速度运动。测试时，打开上位机软件，进入速度信号输出模式选择界面，进行模式选择。可以选择定速运行模式、动态运行模式和运行复现模式。
[0022]
速传工作台由plc控制器、直流伺服电机、交流转直流供电模块、传动轴和齿轮构成。速传工作台由ac220v交流电供电。交流转直流供电模块将输入的交流电转换为直流电，为plc控制器和直流伺服电机供电。直流伺服电机的转轴、传动轴以及齿轮为刚性连接，直流伺服电器驱动传动轴和齿轮转动。
[0023]
根据测速原理，速度传感器分为两大类，一类是光电转速传感器，一类是霍尔转速传感器。本发明的速传工作台可同时为光电转速传感器和霍尔转速传感器提供激励信号。速传1#为光电转速传感器，与速传工作台的传动轴刚性连接，传动轴为速传1#提供激励信号。速传2#为霍尔转速传感器，安装固定在齿轮上方一定位置处，齿轮为速传2#提供激励信号，齿轮的齿数为速传2#每转产生的脉冲数。
[0024]
速传1#和速传2#由lkj供电，产生的速度信号由lkj主机采集。根据lkj主机与速度传感器的集成适配要求，使用预期厂家、预期型号的速度传感器产生速度信号。速传1#是不同厂家、不同型号的光电转速传感器，速传2#是不同厂家、不同型号的霍尔转速传感器。
[0025]
本发明速度信号生成系统的输出功能见图2，包括三种功能模式。定速运行模式输出单一运行速度，速度信号输出行为例如见图3，但不限于图3描述的内容。动态运行模式输
出运行速度序列，速度信号输出行为例如见图4，但不限于图4描述的内容。运行复现功能根据lkj的运行记录数据复现列车真实运行情况，速度信号输出行为例如见图5，但不限于图5描述的内容。
[0026]
以图3为例，下面详述定速运行模式下速度信号输出行为。t1～t4为接收指令时刻，v1～v4为目标速度，a2～a5为加速度。0轴以上表示速度传感器顺时针转动时输出的速度，0轴以下表示速度传感器逆时针转动时输出的速度。t1时刻，速度信号生成系统接收到加速度指令a2和目标速度指令v2后，按加速度a2将速度信号生成系统当前输出的速度由v1连续加速至v2。当速度信号生成系统输出的速度为v2时，保持输出v2，直至在t2时刻接收到新的加速度指令a3和目标速度指令v3。
[0027]
定速运行模式具有如下优势：
[0028]
(1)可以实现速度信号模拟装置的功能，并向lkj主机提供真实的预期速度信号，满足lkj业务功能测试对速度的需求。
[0029]
(2)可控制输出的速度信号按照一定的加速度连续变化，仿真各种机车及其牵引的列车在真实运行环境下的空转和轮滑现象，从而对lkj的空转抑制功能和轮滑抑制功能进行仿真测试，测试空转抑制功能和轮滑抑制功能是否符合实际应用。而现有的其他真实速度信号生成系统是以速度跳变的方式控制其输出速度信号，速度信号不是按照一定的加速度连续变化输出。这种速度信号控制输出方式无法仿真各种机车及其牵引的列车在真实运行环境下的空转和轮滑现象。另外，这种速度信号控制输出方式可能会引起lkj进行非预期的空转和轮滑。
[0030]
空转发生在机车及其牵引的列车加速运行过程中，当机车车轮与轮轨失去黏着力时，机车车轮发生空转，导致速度传感器测量的速度值比列车真实的运行速度大。轮滑发生在机车及其牵引的列车减速运行过程中，当机车车轮与轮轨失去黏着力时，机车车轮发生轮滑，导致速度传感器测量的速度值比列车真实的运行速度小。定速运行模式可以实现在任意的初始速度、加速度以及目标速度下，仿真机车及其牵引的列车空转或轮滑。当设置列车加速运行且设置的加速度大于lkj判断的最大允许加速度时，可触发lkj进行空转抑制；当设置列车减速运行且设置的减速度大于lkj判定的最大允许减速度时，可触发lkj进行轮滑抑制。
[0031]
以图4为例，详述动态运行模式速度信号输出行为。t1～t4为当前目标速度保持时间，在本图示中t3＝0s。v1～v4为目标速度，a1～a4为加速度。动态运行模式根据编辑的运行速度序列，按如下逻辑输出速度信号：
[0032]
(1)输出的速度由0开始，以a1加速至v1并按v1持续输出t1；
[0033]
(2)t1满足后，以a2加速至v2并按v2持续输出t2；
[0034]
(3)t2满足后，以a3减速至v3并按v3持续输出t3(0s)；
[0035]
(4)t3满足后，以a4加速至v4并按v4持续输出，直至接收到停止输出指令。
[0036]
动态运行模式具有如下优势：
[0037]
(1)动态运行模式输出的运行速度序列由不同的目标速度、不同的加速度和不同的持续时间构成。因此，该模式下输出的运行速度序列具有多样性，表现在目标速度多样，加速度多样和持续时间多样。因此，可以通过一条运行速度序列，在期望的速度变化范围内，期望的运行时间以及期望的加速度下，对lkj主机与不同厂家、不同型号的速度传感器
的集成适配性进行充分测试，测试证明lkj主机能够处理不同厂家、不同信号的速度传感器输出的速度信号，lkj的业务功能正常。
[0038]
(2)lkj长期稳定运行是用户关注的一个重要技术指标。在动态运行模式下，可以构造一个运行速度序列，在期望的速度变化范围内，期望的运行时间以及期望的加速度下，对lkj长期稳定运行性能进行测试。
[0039]
(3)lkj根据其采集的速度信号计算累计走行，确定其当前所处的位置。累计走行计算误差影响lkj控制精度和过机校正频率。因此，需要对lkj的累计走行计算性能进行测试。在动态运行模式下，可以构造一个运行速度序列，在期望的速度变化范围内，期望的运行时间以及期望的加速度下，对lkj的累计走行性能自动地进行充分测试。
[0040]
(4)动态运行模式自动执行，在整个测试过程中，不需要人员介入，效率高，节省人力资源成本。
[0041]
以图5为例，详述运行复现模式速度信号输出行为。用户将待导入的lkj运行记录文件导入到上位机软件。文件导入完成后，上位机软件对lkj运行记录文件进行分析，获取文件中的轮径参数，根据lkj运行记录文件中的记录时间和列车的运行速度，复现列车的运行速度曲线。
[0042]
运行复现模式具有如下优势：
[0043]
当lkj在现场运用出现问题时，可通过此模式复现当时的运行速度，辅助设计人员进行问题定位和问题解决。
[0044]
综上所述，本发明具有如下技术优势：
[0045]
(1)向lkj主机提供真实的预期速度信号，满足lkj业务功能测试对速度的需求。
[0046]
(2)仿真各种机车及其牵引的列车在真实运行环境下的空转和轮滑现象，从而对lkj的空转抑制功能和轮滑抑制功能进行仿真测试，测试空转抑制功能和轮滑抑制功能是否符合实际应用。
[0047]
(3)自动地对lkj主机与不同厂家、不同型号的速度传感器的集成适配性进行充分测试，测试证明lkj主机能够处理不同厂家、不同信号的速度传感器输出的速度信号，lkj的业务功能正常。
[0048]
(4)自动地对lkj的长期稳定运行性能进行测试。
[0049]
(5)自动地对lkj的累计走行性能进行测试。
[0050]
(6)可辅助设计人员进行问题定位和问题解决。
[0051]
以上所述仅为本新方案的较佳实施案例而已，并非用于限定本新方案的保护范围。凡在本新方案的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本新方案的保护范围之内。