一种采用PWM技术可实时闭环控制的列车试风执行器的制作方法

本发明是一种采用pwm技术可实时闭环控制的列车试风执行器，属于铁路列车空气制动技术领域，是一种客货车试验装置。

背景技术：

车辆制动机性能是保障铁路运输质量和安全的关键，也是车辆检修的主要项目之一。近年来，为适应运输要求，车辆制动采用了一些如电控技术、盘型制动、自动无级空重车调整装置等。为此，已将plc及通讯技术引入到车辆制动检测中，目前使用的是基于微机和plc控制的分布式集中列车试风系统。该系统实际运行中存在以下问题，执行器设备大多采用比例阀与中继阀相组合模式，内部阀体结构复杂，且中继阀使用过程中需定期校验不便于拆卸，设备维护、维修困难；此外箱体密封、保温、安全防护及抗电磁干扰性差；由于采用开环控制系统，充排风作业时间长，影响列检工作效率。

技术实现要素：

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种采用pwm技术可实时闭环控制的列车试风执行器，其目的是它解决了现有技术中由于采用多个电磁阀与不同孔径的丝堵相配合、受其部件磨损等因素影响造成试验结果不准确且影响列检工作效率的难题，提高了列检的精度和工作效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种采用pwm技术可实时闭环控制的列车试风执行器，该执行器安装在一个活动的推车式箱体内，其特征在于：该执行器包括过滤器ⅰ(1)、调压阀ⅰ(2)、充风电磁阀ⅰ(3)、排风电磁阀ⅰ(4)、列车管压力传感器ⅰ(5)、pt100-ⅰ(6)、加热器(7)、pt100-ⅱ(8)、列车管压力传感器ⅱ(9)、排风电磁阀ⅱ(10)、充风电磁阀ⅱ(11)、调压阀ⅱ(12)、过滤器ⅱ(13)、无线通讯模块ⅱ(14)、ac/dc模块(15)、无线通信模块ⅰ(16)、风源压力传感器ⅰ(17)、arm控制板ⅰ(18)、温控器(19)、arm控制板ⅱ(20)和风源压力传感器ⅱ(21)，其中：

过滤器ⅰ(1)的空气输出端与调压阀ⅰ(2)的空气输入端(2a)连接，过滤器ⅰ(1)的空气输入端与外部风源连接，调压阀ⅰ(2)的控制信号输入端(2c)与arm控制板ⅰ(18)的控制信号输出端(18g)连接，调压阀ⅰ(2)的空气输出端(2b)与充风电磁阀ⅰ(3)的空气输入端(3a)连接，充风电磁阀ⅰ(3)的控制信号输入端(3c)与arm控制板ⅰ(18)的控制信号输出端(18a)连接，充风电磁阀ⅰ(3)的空气输出端(3b)与列车管1连接，充风电磁阀ⅰ(3)的空气输出端(3b)与排风电磁阀ⅰ(4)的空气输入端(4c)连接，排风电磁阀ⅰ(4)的控制信号输入端(4a)与arm控制板ⅰ(18)的控制信号输出端(18b)连接，排风电磁阀ⅰ(4)的空气输出端(4b)与大气连接，充风电磁阀ⅰ(3)的空气输出端(3b)与列车管压力传感器ⅰ(5)的空气输入端连接，列车管压力传感器ⅰ(5)的信号输出端与arm控制板ⅰ(18)的ad采样信号输入端(18c)连接，pt100-ⅰ(6)的信号输出端与arm控制板ⅰ(18)的温度采样信号输入端(18d)连接，加热器(7)的电源信号输入端与温控器(19)的电源信号输出端连接，pt100-ⅱ(8)的信号输出端与arm控制板ⅱ(20)的温度采样信号输入端(20a)连接，列车管压力传感器ⅱ(9)的信号输出端与arm控制板ⅱ(20)的ad采样信号输入端(20b)连接，列车管压力传感器ⅱ(9)的空气输入端与充风电磁阀ⅱ(11)的空气输出端(11c)连接，排风电磁阀ⅱ(10)的空气输入端(10b)与充风电磁阀ⅱ(11)的空气输出端(11c)连接，排风电磁阀ⅱ(10)的控制信号输入端(10a)与arm控制板ⅱ(20)的控制信号输出端(20c)连接，排风电磁阀ⅱ(10)的空气输出端(10c)与大气连接，充风电磁阀ⅱ(11)的控制信号输入端(11b)与arm控制板ⅱ(20)的控制信号输出端(20d)连接，充风电磁阀ⅱ(11)的空气输入端(11a)与调压阀ⅱ(12)的空气输出端(12c)连接，调压阀ⅱ(12)的控制信号输入端(12b)与arm控制板ⅱ(20)的控制信号输出端(20f)连接，调压阀ⅱ(12)的空气输入端(12a)与过滤器ⅱ(13)的空气输出端连接，过滤器ⅱ(13)的空气输入端与外部风源连接，无线通信模块ⅱ(14)的通信信号端与arm控制板ⅱ(20)的通信信号端(20g)连接，ac/dc模块(15)的电源信号输出端与arm控制板ⅰ(18)的电源信号输入端(18e)连接，ac/dc模块(15)的电源信号输出端与arm控制板ⅱ(20)的电源信号输入端(20h)连接，ac/dc模块(15)的电源信号输入端与外部ac220v连接，无线通信模块ⅰ(16)的通信信号端与arm控制板ⅰ(18)的通信信号端(18f)连接，调压阀ⅰ(2)的空气输出端(2b)与风源压力传感器ⅰ(17)的空气输入端连接，风源压力传感器ⅰ(17)的信号输出端与arm控制板ⅰ(18)的ad采样信号输入端(18h)连接，温控器(19)的电源信号输入端与外部ac220v连接，arm控制板ⅱ(20)的ad采样信号输入端(20e)与风源压力传感器ⅱ(21)的信号输出端连接，调压阀ⅱ(12)的空气输出端(12c)与风源压力传感器ⅱ(21)的空气输入端连接。

本发明的优点是：与现有技术相比，采用本发明所述设计方案，可以取得如下有益效果：

1、执行器采用模块化结构设计，其箱体密封、保温、安全防护及抗电磁干扰性强。

2、由于取消了传统的中继阀，各部件气路采用组件式结构连接，设备便于维护、维修。

3、新执行器控制系统可不用中继，且实现了具有扩频功能的新型尾压仪与执行器直接通信，其工作稳定性高及抗干扰性强。

4、新执行器通过电子调压阀、高频占空比电磁阀与嵌入式系统相结合，应用pwm技术，可进行实时闭环控制，从而解决了快速充排风问题，相比旧中继阀开环试风系统可缩短列检作业时间30％以上。

5、新执行器具有手持机操控功能，可脱离上位机单独完成执行器的试风作业，并可对设备主要故障进行判断与定位。

附图说明

图1是是本发明所述的执行器的电气原理框图。

图2是本发明所述的试验器安装在箱体内的结构的主视图

图3是图2的后视图

图4是图2的右视图

图5是图2的俯视图

图中：过滤器ⅰ1、调压阀ⅰ2、充风电磁阀ⅰ3、排风电磁阀ⅰ4、列车管压力传感器ⅰ5、pt100-ⅰ6、加热器7、pt100-ⅱ8、列车管压力传感器ⅱ9、排风电磁阀ⅱ10、充风电磁阀ⅱ11、调压阀ⅱ12、过滤器ⅱ13、无线通讯模块ⅱ14、ac/dc模块15、无线通信模块ⅰ16、风源压力传感器ⅰ17、arm控制板ⅰ18、温控器19、arm控制板ⅱ20、风源压力传感器ⅱ21、风源管组件22、进气球阀ⅰ23、进气球阀ⅱ24、平面天线ⅱ25、平面天线ⅰ26、支架27、排气球阀28、消音器29、排污组件30、气管路组件ⅱ31、高频电磁阀组件ⅱ32、高频电磁阀组件ⅰ33、气管路组件ⅰ34、缓冲罐组件35、风源球阀36、开关组件37、端子组件38、电器构件39、后右侧门40、后左侧门41、连接器球阀ⅱ42、连接器ⅱ43、连接器ⅰ44、连接器ⅰ球阀45、前右侧门46、前左侧门47、左侧门48。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

该实施例所述的采用pwm技术可实时闭环控制的列车试风执行器的电气原理框图如图1所示，该种采用pwm技术可实时闭环控制的列车试风执行器，该试验器安装在一个活动的推车式箱体内，其特征在于：该执行器包括过滤器ⅰ1、调压阀ⅰ2、充风电磁阀ⅰ3、排风电磁阀ⅰ4、列车管压力传感器ⅰ5、pt100-ⅰ6、加热器7、pt100-ⅱ8、列车管压力传感器ⅱ9、排风电磁阀ⅱ10、充风电磁阀ⅱ11、调压阀ⅱ12、过滤器ⅱ13、无线通讯模块ⅱ14、ac/dc模块15、无线通信模块ⅰ16、风源压力传感器ⅰ17、arm控制板ⅰ18、温控器19、arm控制板ⅱ20和风源压力传感器ⅱ21，其中：

过滤器ⅰ1的空气输出端与调压阀ⅰ2的空气输入端2a连接，过滤器ⅰ1的空气输入端与外部风源连接，调压阀ⅰ2的控制信号输入端2c与arm控制板ⅰ18的控制信号输出端18g连接，调压阀ⅰ2的空气输出端2b与充风电磁阀ⅰ3的空气输入端3a连接，充风电磁阀ⅰ3的控制信号输入端3c与arm控制板ⅰ18的控制信号输出端18a连接，充风电磁阀ⅰ3的空气输出端3b与列车管1连接，充风电磁阀ⅰ3的空气输出端3b与排风电磁阀ⅰ4的空气输入端4c连接，排风电磁阀ⅰ4的控制信号输入端4a与arm控制板ⅰ18的控制信号输出端18b连接，排风电磁阀ⅰ4的空气输出端4b与大气连接，充风电磁阀ⅰ3的空气输出端3b与列车管压力传感器ⅰ5的空气输入端连接，列车管压力传感器ⅰ5的信号输出端与arm控制板ⅰ18的ad采样信号输入端18c连接，pt100-ⅰ6的信号输出端与arm控制板ⅰ18的温度采样信号输入端18d连接，加热器7的电源信号输入端与温控器19的电源信号输出端连接，pt100-ⅱ8的信号输出端与arm控制板ⅱ20的温度采样信号输入端20a连接，列车管压力传感器ⅱ9的信号输出端与arm控制板ⅱ20的ad采样信号输入端20b连接，列车管压力传感器ⅱ9的空气输入端与充风电磁阀ⅱ11的空气输出端11c连接，排风电磁阀ⅱ10的空气输入端10b与充风电磁阀ⅱ11的空气输出端11c连接，排风电磁阀ⅱ10的控制信号输入端10a与arm控制板ⅱ20的控制信号输出端20c连接，排风电磁阀ⅱ10的空气输出端10c与大气连接，充风电磁阀ⅱ11的控制信号输入端11b与arm控制板ⅱ20的控制信号输出端20d连接，充风电磁阀ⅱ11的空气输入端11a与调压阀ⅱ12的空气输出端12c连接，调压阀ⅱ12的控制信号输入端12b与arm控制板ⅱ20的控制信号输出端20f连接，调压阀ⅱ12的空气输入端12a与过滤器ⅱ13的空气输出端连接，过滤器ⅱ13的空气输入端与外部风源连接，无线通信模块ⅱ14的通信信号端与arm控制板ⅱ20的通信信号端20g连接，ac/dc模块15的电源信号输出端与arm控制板ⅰ18的电源信号输入端18e连接，ac/dc模块15的电源信号输出端与arm控制板ⅱ20的电源信号输入端20h连接，ac/dc模块15的电源信号输入端与外部ac220v连接，无线通信模块ⅰ16的通信信号端与arm控制板ⅰ18的通信信号端18f连接，调压阀ⅰ2的空气输出端2b与风源压力传感器ⅰ17的空气输入端连接，风源压力传感器ⅰ17的信号输出端与arm控制板ⅰ18的ad采样信号输入端18h连接，温控器19的电源信号输入端与外部ac220v连接，arm控制板ⅱ20的ad采样信号输入端20e与风源压力传感器ⅱ21的信号输出端连接，调压阀ⅱ12的空气输出端12c与风源压力传感器ⅱ21的空气输入端连接。

参见附图2～5所示，该执行器安装在一个活动的推车式箱体内，用于安装该执行器的箱体周围都设置有开门结构，箱体及拉门内壁贴有10mm隔热保温层且外表面被金属压板封装固紧。

安装该执行器的箱体内包括进气球阀ⅰ23、进气球阀ⅱ24的风源组件22用螺栓固定在前侧底板上。

安装该执行器的箱体内的过滤器ⅰ1、过滤器ⅱ13、电子调压阀ⅰ2、电子调压阀ⅱ12与加热器7以螺栓连接方式，紧固在箱体中间的镂空立板上。

安装该执行器的箱体内的列车管压力传感器ⅰ5、列车管压力传感器ⅱ9分别以螺纹连接固定在箱体前后侧壁的支管上。

安装该执行器的箱体内的风源压力传感器ⅰ17、风源压力传感器ⅱ21以螺纹固定在过滤器ⅰ1、过滤器ⅱ13与电子调压阀相连的组件上。

安装该执行器的箱体内的平面天线ⅰ26、平面天线ⅱ25用螺钉固定在箱体顶板上。

安装该执行器的箱体内将缓冲罐组件35用螺栓固定在箱体后侧底板上。

安装该执行器的箱体内各部件通过不锈钢软管与相关气路组件连接。

安装该执行器的箱体内的连接器ⅰ44、连接器ⅱ43，连接器ⅰ球阀45、连接器球阀ⅱ42，支架27，排污组件30，消音器29被紧固在箱体右侧壁上。

安装该执行器的箱体内的充排风高频占空比电磁阀组件ⅰ33、充排风高频占空比电磁阀组件ⅱ32横向摆放，并将其用螺栓分别固定在与箱体内立板相焊接的方形托架平面上。

安装该执行器的箱体内的加热器7安装在箱体镂空立板中间的位置。

安装该执行器的箱体内的温控器19安装在箱体后右侧立板的导轨上。

安装该执行器的箱体内的开关组件37、端子组件38，嵌入式控制器ⅰ18、嵌入式控制器ⅱ20、电源模块15、电器构件39安装于箱体左侧单开门独立空间内。

安装该执行器的箱体内的充风高频占空比电磁阀ⅰ3、充风高频占空比电磁阀ⅱ11的出口分别以端面组件支撑，并以螺纹连接方式固定在方形铝块上。

安装该执行器的箱体内用螺栓将排风高频占空比电磁阀ⅰ4和排风高频占空比电磁阀ⅱ10固定在带有内型腔的方形铝块上。

安装该执行器的箱体内的嵌入式控制器ⅰ18和嵌入式控制器ⅱ20中对应安装了采用lora技术具有扩频功能的无线通信模块ⅰ16和无线通信模块ⅱ14。

lora技术具有远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本特性。lora是一种专用于无线电调制解调的技术,lora融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术，拥有前所未有的性能。

该执行器的工作过程是:

打开风源管组件22之进气球阀ⅰ23和进气球阀ⅱ24，风源流经过滤器1和过滤器ⅱ13后，通过相关气路连接件及电子调压阀ⅰ2和电子调压阀ⅱ12，进入充排风高频电磁阀ⅰ33和充排风高频电磁阀ⅱ32腔体中,且通过连接器ⅰ44和连接器ⅱ43及球阀将压力分别引入到列车管内，若需排污打开排气球阀28即可。arm控制板可作为整体电气控制核心，电子调压阀部件作用是通过arm控制板输出的4至20ma模拟信号控制，以确保各阶段压力稳定输入，高频电磁阀部件作用是通过arm控制板上的固态继电器模块输出24v高频电压信号进行占空比调节，以控制充排风流量，压力采集部件作用是将风源管、列车管的压力转化为4至20ma模拟信号，温度采集部件(pt100-1或pt100-2)作用是将其电阻值转化为电压值进行温度采集，电加热组合部件作用是通过温控器参数设定来满足加热需求，无线通信部件作用是与列尾无线风压监测仪、手持式列检试风智能监测主机实时进行通信。