(1)课题来源与背景 课题来源:北京铁路局科研计划(2013AJ01) 背景:CCBII制动机由德国克诺尔公司生产,因厂商技术保密,国内无此检测设备,严重制约各铁路局,检修基地的检修生产,故立项研制。 (2)技术原理及性能指标 CCBII制动机测试系统用于检测德国克诺尔CCBII制动系统性能,具有具有测试精度高、测试内容全面、测试规程科学等特点;适用范围HXD1系列、HXD3系列、HXN3和HXN5型大功率机车。检测系统采用 “工控机+PLC”模式,工控机用做上位机通过自由口通讯方式与PLC通讯,PLC通过电磁阀实现对气路系统的控制,PLC与被试件通过继电器进行电气连接,实现发送电气指令和采集被试件的电气响应。工控机上安装Lonworks网卡,通过试验台与被试件进行连接,模拟机车运行的网络环境。系统主要包括: EPCU综合试验台、EPCU可换单元试验台、电气部件试验台三部分。 1) EPCU综合试验台:测试CCBII制动机核心部件EPCU的综合制动性能,包括EPCU自动制动性能试验、EPCU单独制动性能试验、ERCP备份模式制动性能试验、16CP备份模式功能试验和网络通讯功能试验。该设备不仅能对制动机的正常运行工况进行测试还能对制动机的各种备用运行工况进行测试,有效保障了机车制动机的可靠运行。。 2)EPCU可换单元试验台:能够对EPCU上的七个在线可换单元模块(ERCP、BPCP、16CP、20CP、13CP、BCCP和DBTV)进行有针对性的单独测试;通过测试模块内部电磁阀响应、高速比例减压阀精度、胶圈密封保压性、机械限压阀限压值等技术指标,实现了模块的性能检测及故障的精准定位,显著提升了检修质量,降低了维修成本。 3)电气部件试验台: 通过模拟机车的电气及网络环境,测试EBV、LCDM、IPM、RIM、PSJB电气部件功能,测试内容包括EBV手柄位置校准、EBV21号管紧急制动、LCDM通讯功能、IPM网络功能和逻辑功能、RIM接线线序和继电器开关性能、PSJB电压转换测试和带负载能力。 主要技术指标: 系统电源电压 AC220V + 20% 总功率≤50(kW) 气源0.75~0.9(MPa) Lon数据采集卡最大频率20MHz PLC通讯波特率115.2kbps 最大诊断网络变量数200 信号刷新检测精度 1ms 比例阀输出压力范围5-950kPa 压力传感器测量范围0-1000kPa 日综合检测能力2台 (3)技术的创造性与先进性 创新点一:构建机车制动机及制动系统各个模块的运行环境;核心技术:完全模拟机车制动系统运行环境,依据制动机整体及制动机各个模块的工作原理并针对性的设计与之相匹配的气路系统。 创新点二:LONWORKS网络数据的分析破解;核心技术:CCBII制动机的控制是通过LONWORKS网络实现,通过LONSCANNER协议分析软件,分析了CCBII制动机的实时运行数据,并通过计算机SDK开发工具模拟了CCBII各部件运行的网络环境。 创新点三:电气性能参数的合理匹配;核心技术:深入分析CCBII制动机外部接口及内部电气部件,匹配适合制动机运行模式的电路及相关电气信号。 创新点四:编制科学规范测试规程;核心技术:将测试规程植入检测程序中,实现制动机部件性能的精准测量及自动诊断。 与国内外同类技术的对比情况:当前国内用于交流大功率电机车CCBⅡ制动机的专业制造厂只用德国克诺尔公司,除正常应用的培训资料外,涉及制动机核心的机密对用户保密,造成使用单位乃至机车制造单位对制动机内部工作机理、通讯协议内容,了解甚少,当制动系统出现故障时或超出质保期后必须返厂进行修理,周期长、价格昂贵。也成为困扰检修工作的一大难题。且只有克诺尔公司有CCBⅡ制动机的性能检测试验台,基本处于行业垄断态势,“CCBⅡ制动机测试系统的研制”成功,彻底打破了这一格局,极大提升了自主检修能力。该项目的完成是我国铁路高新技术装备引进、消化、吸收、再创新的重要成果,填补了大功率交直交机车制动控制系统技术检测研究的空白,满足了大功率机车运用制动系统所有模块的网络控制特性、空气管路特性和电器转换性能测试的需要,具有创新性、先进性和适用性的特点。它的运用对提高我国重载牵引设备的可靠运用,保障铁路运输安全都具有十分重要的意义。 (4)技术的成熟程度,适用范围和安全性 项目历时2年经不断完善、改进、提高技术成熟,已经批量推广使用,适用于和谐型大功率交流电力机车CCBII制动机的性能检测。可靠性及安全性高。 (5)应用情况及存在的问题 项目已经在北京局、哈尔滨、西安、成都大功率基地投入应用;不足之处:通过用户使用需积累、完善数据库信息。 (6)历年获奖情况 获得2014年度北京局科技进步一等奖。