机车车辆受电弓动态测试系统的设计及应用

机车车辆受电弓动态测试系统的设计及应用

于强，贾兴强，张尧，殷伟朝

中车唐山机车车辆有限公司 河北 唐山 063000

摘要：机车车辆受电弓动态测试系统旨在完成受电弓动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，受电弓动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动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：受电弓动态测试；便携式设备；轨道交通

1系统功能介绍

机车车辆受电弓动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动态性能进行数据采集，采集受电弓动态接触压力、硬点、离线火花、弓板运行轨迹、网压与网流、受电弓运行状态图像监视、车辆运行速度等。

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的cRIO设备，系统为LabVIEW RT实时操 作系统 [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 [2]。该系统采用紫外相机和高清工业相机同时对受电弓进行成像。紫外相机由于其光谱响应的特殊性，其所成图像可用于离线火花检测。高清工业相机则在可见光波段内监视受电弓的运行状态，其所成图像直观地展示了列车运行过程中车顶受电弓的工作情况[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：数据采集系统、加速度计、激光测距传感器、离线火花探测器、速度传感器、力传感器。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 受电弓动态测试数据采集系统主界面

测试系统软件分为《受电弓动态测试数据采集系统》和《受电弓动态测试图像监测系统》两个应用程序。其中《受电弓动态测试数据采集系统》负责控制IMC数字采集器从各传感器中采集数据，并完成数据的分析、展示和保存功能。《受电弓动态测试图像监测系统》负责列车运行过程中受电弓工作状态的图像监测，图像数据分析和存储功能。

3 应用实例

福州地铁2号线弓网受流试验于2019年3月4日进行，试验选取02025车受电弓进行，试验区间为苏洋-洪湾，试验速度按照线路最高限速进行，试验小组安装便携式受电弓动态测试设备，进行设备调试工作。关于受电弓动态测试设备部分主要进行了燃弧测定（如图2所示）、硬点（如图3所示）、受电弓运行轨迹（如图4所示）、受电弓动态接触压力（如图5所示）。

图2速度-燃弧散点图

图3升降弓时间曲线

图4速度-跨内滑板振动幅度散点图

图5速度-动态接触压力

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动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动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] 杨勇,刘惠义.极端低光情况下的图像增强方法[J/OL].图学学报:1-9[2020-08-11].