机车车辆受电弓静态测试系统的设计及应用

机车车辆受电弓静态测试系统的设计及应用

于强，贾兴强，栾坤，谢 立涛

中车唐山机车车辆有限公司 河北 唐山 06 3 000

摘要：机车车辆受电弓静态测试系统旨在完成受电弓静态试验过程中测试数据的实时采集、可视化展示、简要分析和持久化存储功能。在轨道交通领域，尤其是城轨和动车组列车，受电弓静态测试对整车的性能测试有着至关重要的意义，本文主要介绍了便携式受电弓静态测试系统的设计方案及在城轨列车型式试验中的应用。

_{关键词：受电弓静态测试；便携式设备；轨道交通}

1系统功能介绍

机车车辆受电弓静态测试系统是在动车及城轨列车上安装设备进行试验测试的平台。对被测列车受电弓的各种静态性能进行数据采集，采集受电弓静态压力、升降弓时间特性、横向刚度等。

_{2方案设计}

2.1方案概述

本测试系统采集设备核心技术采用NI(美国国家仪器有限公司， National Instruments，简称NI)的cRIO设备，系统为LabVIEW RT实时操 作系统，支持本地快速存储，快速逻辑控制等。LabVIEW是一种程序 开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，LabVIEW使用的是 图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式^[1]。LabVIEW 软件是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。 LabVIEW开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的 所有工具，旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创 新。NI CompactRIO 具备工业级的可靠性，拥有丰富的I/O模块连接各 种现场信号^[2]。灵活开放的LabVIEW开放环境在简化FPGA编程复杂度 的同时，能确保在硬件平台上通过交互式的调试实现最优的控制策 略。Labview最大优势主要表现在两个方面：一方面是编程简单，易 于理解，尤其是对熟悉仪器结构和硬件电路的工程技术人员，编程就 像设计电路图一样，上手快，效率高；另一方面labview针对数据采集、 仪器控制、信号分析和数据处理等任务，设计提供了丰富完善的功能 图标，而且提供了各种接口和常用仪器的驱动程序^[3]。同时，为保证 列车动态测试的需要，该系统配备UPS保证设备的持续供电。

_{2.2硬件系统结构}

硬件结构主要组成部分：数据采集器、S型拉力传感器、激光测距仪、尺子。测试系统软件分为下位机数据采集程序及上 位机测试程序。

2.3 软件方案

测试系统软件部分分为上位机和下位机。下位机将数据采集设备的数据进行采集并将数据输送给上位机。上位机系统软件主界面如图_1所示。

图
1受电弓静态测试系统【数据采集】页面

受电弓静态测试系统主要分为数据采集和数据分析两个功能模块，其中数据采集模块负责控制IMC数字采集器在实验过程中完成传感器数据的测试，展示并保存测试数据，涉及的测试项有接触压力和弓板高度；数据分析模块则负责对存储的测试数据进行综合分析，计算受电弓升降弓时间，分析升降弓压力是否超限，依据GB/T 21561.1和GB/T 21561.2标准对被试车辆受电弓静态指标是否符合试验评定标准要求进行合理判定。

_{3应用实例}

多 铰接100％低地板现代有轨电车列车在唐车公司调试厂进行受电弓静态试验，试验小组安装便携式受电弓静态测试设备，进行设备调试工作。关于受电弓静态测试设备部分主要进行了静态压力试验、升降弓时间特性试验、横向刚度试验。 在环境温度下测试静态力时，受电弓静态压力变化情况，如 图2所示。进行受电弓升降系统的检查时，受电弓升降时间变化情况，如 图3所示。

图2 受电弓的静态压力曲线

图3升降弓时间曲线

_4结论

机车车辆牵引性能测试系统基于LabVIEW编写测试系统软件界

面，提供了良好的人机接口，试验测试操作方便。该系统能够对被测列车受电弓的各种静态性能进行数据采集；能够实现各个分析计算， 对城轨和动车组列车的受电弓静态系统性能的试验和研究具有重要的意义。

^{参考文献：}

_{[1]梁晓钰. 城市轨道交通ATO测试系统设计与实现[D].北京交通大学,}

_2008.

[2] 覃兴琨. 基于虚拟仪器技术的轨道车辆性能测试系统的研究与设计[D]. 北京交通大学, 2007.

_{[3]韦中利.城市轨道交通试验测试系统设计[D].北京交通大学,2010.}