简易地铁列车牵引制动实训系统的制作方法

本实用新型涉及一种地铁列车实训系统，特别是一种简易地铁列车牵引制动实训系统。

背景技术：

现有的简易地铁列车牵引制动实训系统要么力图真实还原车辆的实际运行状态，但架构庞大,系统复杂；要么侧重于数值仿真，不够形象直观；甚至有些只能对车辆运行的局部进行模拟，虽然实现了精确测定某个数值，但缺乏车辆运行的整体效果，用于教学实训和学员实验的可行性较低。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种简易地铁列车牵引制动实训系统，以解决现有技术存在的架构庞大、系统复杂、不够形象直观的不足之处。

解决上述技术问题的技术方案是：一种简易地铁列车牵引制动实训系统，包括牵引制动模块、数据采集模块、计算机，所述的牵引制动模块包括：用于实施地铁列车牵引与制动信号的司控器、用于模拟地铁列车牵引系统中牵引电机的交流电机、用于调节交流电机转速的变频器；所述的数据采集模块包括用于将司控器的操作信号转化为模拟信号和数字信号的数据采集卡；所述的计算机用于将数据采集卡传输来的模拟信号和数字信号进行处理后输出不同频率控制变频器；所述的数据采集卡的输入端与司控器的信号输出端连接，数据采集卡的输出端与计算机的输入端连接，计算机的输出端与变频器的输入端连接，变频器的输出端连接与交流电机的输入端连接。

本实用新型的进一步技术方案是：该系统还包括有终端监控模块，该终端监控模块包括用于实现对地铁列车在牵引或制动状态下进行监控的终端机；该终端机的输入端与计算机的输出端连接。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述的数据采集模块还包括用于测量交流电机在牵引与制动状态下的实际运行状态数据的速度传感器，速度传感器的输入端与交流电机的输出端连接，速度传感器的输出端与数据采集卡的输入端连接。

由于采用上述结构，本实用新型之简易地铁列车牵引制动实训系统与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.体积较小、结构简单

由于本实用新型包括牵引制动模块、数据采集模块、计算机，其中牵引制动模块包括用于实施地铁列车牵引与制动信号的司控器、用于模拟地铁列车牵引系统中牵引电机的交流电机、用于调节交流电机转速的变频器；所述的数据采集模块包括用于将司控器的操作信号转化为模拟信号和数字信号的数据采集卡；所述的计算机用于将数据采集卡传输来的模拟信号和数字信号进行处理后输出不同频率控制变频器。因此，本申请以牵引制动模块、数据采集模块构建简易地铁列车牵引制动实训系统为基础，以计算机为主要控制核心，完成数据处理和指令传递。使用时，司控器发出牵引或制动信号，通过数据采集卡采集数据并转化为模拟和数字信号传输至计算机，计算机输出不同频率控制变频器进一步控制交流电机的转动速度，实现列车牵引和制动的模拟（列车制动的原理：由于列车制动的终端是通过闸瓦/制动盘/制动单元实施，但在制动过程中电机成为发电机，电机会产生反力矩促使列车减速，电流流过制动电阻转换成热能，同时，电机由于反向转矩的作用，速度会越来越弱，所以通过电机速度的减弱体现列车正处于刹车状态）。本实用新型的整个实训系统不但体积较小，结构简单，而且也易于实现，比较适用于教学实训和学员实验。

2.形象直观，使学员更容易掌握相关知识

本系统以牵引制动模块、数据采集模块构建简易地铁列车牵引制动实训系统为基础，以计算机为主要控制核心，完成数据处理和指令传递。使用时，司控器发出牵引或制动信号，通过数据采集卡采集数据并转化为模拟和数字信号传输至计算机，计算机输出不同频率控制变频器进一步控制交流电机的转动速度，从而实现列车牵引和制动的模拟。因此，本实用新型不仅可以实现数值仿真，还可以模拟实际运行中司机的操作，比较形象直观，使学员更容易掌握相关知识。

3.安全性能高

由于本系统还包括有终端监控模块，该终端监控模块包括用于实现对地铁列车在牵引或制动状态下进行监控的终端机；而且本系统的数据采集模块还包括有速度传感器，该速度传感器可用于监控交流电机在牵引与制动状态下的实际运行状态数据。因此，本系统在司控器实施地铁列车牵引或制动的同时，通过速度传感器可测得交流电机的实际运行状态数据并返回计算机进行处理后，通过终端机对地铁列车牵引或制动状态进行监控，其安全性能较高。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之简易地铁列车牵引制动实训系统的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：实施例一所述本实用新型之简易地铁列车牵引制动实训系统的结构框图；

图2：图1中的司控器的结构示意图（俯视方向）；

图3：实施例二所述本实用新型之简易地铁列车牵引制动实训系统的结构框图；

图4：实施例三所述本实用新型之简易地铁列车牵引制动实训系统的结构框图。

在上述附图中，各标号说明如下：

1-司控器，101-方向手柄，102-主控手柄，

2-数据采集卡，3-计算机，4-变频器，

5-交流电机，6-终端机，7-速度传感器。

具体实施方式

实施例一：

一种简易地铁列车牵引制动实训系统，包括牵引制动模块、数据采集模块、计算机3，其中：

所述的牵引制动模块包括用于实施地铁列车牵引与制动信号的司控器（即司机控制器）1、用于模拟地铁列车牵引系统中牵引电机的交流电机5、用于调节交流电机转速的变频器4；司控器1包括方向手柄101、主控手柄102。所述的数据采集模块包括用于将司控器1的操作信号转化为模拟信号和数字信号的数据采集卡2。所述的计算机3将数据采集卡2传输来的模拟信号和数字信号进行处理后输出不同频率控制变频器4。

所述的数据采集卡2的输入端与司控器1的信号输出端连接，数据采集卡2的输出端与计算机3的输入端连接，计算机3的输出端与变频器4的输入端连接，变频器4的输出端连接与交流电机5的输入端连接。

实施例二：

图3中公开的是另一种简易地铁列车牵引制动实训系统，其基本结构同实施例一，所不同之处在于：该系统还包括有终端监控模块，该终端监控模块包括用于实现对地铁列车在牵引或制动状态下进行监控的终端机6；该终端机6的输入端与计算机3的输出端连接。

本实施例二所述的简易地铁列车牵引制动实训系统的具体结构如下：

一种简易地铁列车牵引制动实训系统，包括牵引制动模块、数据采集模块、计算机3、终端监控模块；其中：

所述的牵引制动模块包括用于实施地铁列车牵引与制动信号的司控器1、用于模拟地铁列车牵引系统中牵引电机的交流电机5、用于调节交流电机转速的变频器4；司控器1包括方向手柄101、主控手柄102。所述的数据采集模块包括用于将司控器1的操作信号转化为模拟信号和数字信号的数据采集卡2。所述的计算机3用于将数据采集卡2传输来的模拟信号和数字信号进行处理后输出不同频率控制变频器4。

所述的数据采集卡2的输入端与司控器1的信号输出端连接，数据采集卡2的输出端与计算机3的输入端连接，计算机3的输出端与变频器4的输入端连接，变频器4的输出端连接与交流电机5的输入端连接。所述的终端监控模块包括用于实现对地铁列车在牵引或制动状态下进行监控的终端机6；该终端机6的输入端与计算机3的输出端连接。

实施例三：

图4中公开的是另一种简易地铁列车牵引制动实训系统，其基本结构同实施例二，所不同之处在于：所述的数据采集模块还包括用于测量交流电机在牵引与制动状态下的实际运行状态数据的速度传感器7，速度传感器7的输入端与交流电机5的输出端连接，速度传感器7的输出端与数据采集卡2的输入端连接。

本实施例三所述的简易地铁列车牵引制动实训系统的具体结构如下：

一种简易地铁列车牵引制动实训系统，包括牵引制动模块、数据采集模块、计算机3、终端监控模块；其中：

所述的牵引制动模块包括用于实施地铁列车牵引与制动信号的司控器1、用于模拟地铁列车牵引系统中牵引电机的交流电机5、用于调节交流电机转速的变频器4；司控器1包括方向手柄101、主控手柄102。所述的数据采集模块包括用于将司控器1的操作信号转化为模拟信号和数字信号的数据采集卡2、用于测量交流电机在牵引与制动状态下的实际运行状态数据的速度传感器7，所述的速度传感器7采用霍尔速度传感器。所述的计算机3用于将数据采集卡2传输来的模拟信号和数字信号进行处理后输出不同频率控制变频器4。

所述的数据采集卡2的输入端与司控器1的信号输出端连接，数据采集卡2的输出端与计算机3的输入端连接，计算机3的输出端与变频器4的输入端连接，变频器4的输出端连接与交流电机5的输入端连接；速度传感器7的输入端与交流电机5的输出端连接，速度传感器7的输出端与数据采集卡2的输入端连接。所述的终端监控模块包括用于实现对地铁列车在牵引或制动状态下进行监控的终端机6；该终端机6的输入端与计算机3的输出端连接。

本实用新型的工作原理如下：

本申请以牵引制动模块、数据采集模块构建简易地铁列车牵引制动实训系统为基础，以计算机为主要控制核心，完成数据处理和指令传递。使用时，司控器发出牵引或制动信号，通过数据采集卡采集数据并转化为模拟和数字信号传输至计算机，计算机输出不同频率控制变频器进一步控制交流电机的转动速度，实现列车牵引和制动的模拟。其具体过程如下：

（1）司控器1内有电位器，当司控器控制手柄转动，电位器输出模拟量信号（即电压信号、电流信号）；

（2）数据采集卡2通过i/o模块采集到司控器控制手柄的模拟量信号，发送给计算机的控制单元端口。

（3）计算机的控制单元通过常用的软件silulink对采集的数据进行模数转换的常规逻辑处理。

（4）再通过计算机的mvb总线传送给变频器4。

另外，本系统在司控器实施地铁列车牵引或制动的同时，通过速度传感器可测得交流电机的实际运行状态数据并返回计算机进行处理后，通过终端机对地铁列车牵引或制动状态进行监控，其安全性能较高。

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