李娜

摘  要：文章设计了一种便携式车载微机测试装置，能够向EQT2000型车载微机系统提供机车各种运行状态下的输入信号，同时对车载微机的输出信号做出显示，配合机车液晶显示器共同使用，直观地向操作人员展示车载微机的工作情况，从而便于操作人员判定故障进行检修。该车载微机测试装置功能齐全，在车载微机系统设计、调试、检修过程中占有主导地位，其性能可靠、经济实用、调试方便，得到了国内外客户广泛的认可。

关键词：测试装置;车载微机系统;检修;调试

中图分类号：U269.322 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）33-0040-03

Abstract： This paper designs a portable vehicle microcomputer testing device which can provide input signals of locomotive running state to EQT2000 microcomputer system and display output signal of vehicle microcomputer simultaneously. Together with locomotive LCD monitor display vehicle microcomputer directly to operator so that operator can judge fault repair. The vehicle microcomputer testing device has complete functions and plays a leading role in designing debugging and repairing of vehicle microcomputer system whose performance reliable economical practical debugging convenient and gained wide recognition from domestic and foreign customers.

Keywords： testing device; vehicle microcomputer system; overhaul; debugging

引言

EQT2000型车载微机控制系统软件、硬件逻辑比较复杂，很难通过一般的检修手段进行有效的检修。在国内，修理厂和机务段通常使用示波器、万用表等仪器进行手工检测，存在检修周期长，工作负荷大、检测范围窄等问题[1]。随着出口机车的增多，国外客户与国内机车生产厂家沟通的不畅通，也给诊断排查车载微机控制系统的故障带来更多的阻碍。因此，开发一种车载微机控制系统的测试装置，来模拟机车运行工况，用于检测车载微机系统的运行情况，调试车载微机性能、诊断其故障显得非常重要。

本文开发的一种便携式微机测试装置，采用集成化设计理念、模拟机车运行全工况的设计思想，将车载微机系统输入输出的物理信号集成在一起，实现了车载微机系统调试、检修、故障排查的高效快捷。装置可以通过手动模式模拟机车牵引控制状态、恒功率状态、限速设定、调速及各种保护等三十多种工况，不但实现了车载微机系统全工况的模拟与测试，还能够设置机车各种故障状态，还原车载微机车上实际使用故障环境，方便检修和调试人员进行故障的直观诊断。系统具有成本低、开发周期短、集成度高、故障率低的特点，在行业内得到了推广应用。

1 測试原理

车载微机系统控制方式见图1，车载微机系统是整个机车控制系统的核心，车载微机系统将接收到的开关量、脉冲量、逻辑量、模拟量、频率量五类输入信号，经过控制算法比较判断，输出高低电平控制接触器、电控阀动作，输出PWM控制步进电机调速间接控制柴油机的转速或者输出占空比调速指令给柴油机实现转速自动调节。

因此，测试装置模拟这五类的输入信号，并通过显示手段将车载微机系统输出信号形象的表现出来，就实现了测试装置的测试功能。

2 测试装置硬件组成

车载微机测试装置采用标准的3U机箱，机箱尺寸为3U×340×300mm，重量在2.5kg左右，测试装置内部硬件设计由以下几个部分组成。

2.1 系统电源设计

根据产品通用性要求及不同国家交流电输入的不同范围，兼顾测试设备能够在车上及车下使用，电源设计选定了日本科索PBA系列的开关电源。

采用两块输出DC48V的PBA50-48开关电源串联合用，构成DC96V输出（或两块输出DC36V的PBA50-36开关电源串联构成DC72V输出），测试装置电源设计方案见图2。

电源设计满足下述要求：（1）宽范围输入AC85～264V或DC110V，频率50/60Hz，输出DC96V。（2）性能可靠，体积小，安装方便，满足测试装置空间要求。

根据车载微机的工作电压不同，测试装置有额定工作电压DC110V和DC72V两种不同型号。

车载微机系统除了需要额定的工作电源以外，还需要DC24V，DC5V电源，因此设计了DC/DC电源板。24V和5V电源模块分别采用了广州金升阳科技有限公司URB1D24LD-20W和URB1D05XD-10W，DC/DC电源模块，它们具有DC40-160V宽范围的电压输入，适用于72V、96V、110V等标准输入的总线电压，广泛应用于铁路系统及关联设备中。

2.2 开关量、脉冲量设计

测试装置采用小单刀和双刀开关来实现开关量信号的输入，例如机车上的接地、过流、电机的切除等信号。用小按钮来代替机车操纵台上的警醒或者风笛按钮，小按钮能够提供脉冲信号，车载微机系统采集脉冲信号作为触发信号来判定是否有警醒信号输入。

2.3 逻辑量设计

测试装置采用波段开关代替机车操纵台上的司控器调速手柄或万转开关，提供车载微机系统逻辑量的输入。出口刚果金的机车采用了卡特的柴油机，司控器调速手柄为16档位，选用了6层24档位的波段开关来代替，司控器调速手柄每调一档，就对应一个逻辑量提供给车载微机系统。

2.4 模拟量设计

车载微机系统接收的模拟量主要来自于安装机车上的信号变送器，机车上的变送器无论哪一种，变送器最终输出的电压都是DC0～10V，也是车载微机系统可以接收到的信号。

测试装置利用电位器，提供车载微机DC0～10V的电压输入信号实现了变送器采集机车运行数据的任务。因此，利用电阻串联电位器接入DC15V电源，调节电位器分压提供车载微机系统DC0～10V模拟量即可。另外，车载微机系统接收到的模拟量信号有一类是温度传感器信号，温度传感器是由负温度系数的热敏电阻构成，温度升高电阻的阻值变小，相当于一个电阻串入车载微机系统的信号输入端。因此，测试装置模拟温度传感器就采用手动调节串入的电位器的变化来模拟变化的温度即可。测试装置提供的模拟量原理图参见图3。

2.5 输出量测试设计

车载微机系统通过输出控制接触器、电空阀的线圈，间接实现闭合或切断机车主电路或者大容量电器电路。测试装置检测并显示车载微机输出的DC110V或者DC72V的信号，就完成了车载微机的输出测试。设计中，采用二极管灯与电阻串联的方式验证，如果车载微机有输出，那么测试装置上的二极管灯就会亮，表明车载微机输出功能得以实现。警醒蜂鸣和降速信号的输出采取了同样设计原理。

同理，车载微机系统能控制主发电机励磁电流的大小实现对主发电机发出功率大小的控制。通过调节测试装置上的电位器，使得车载微机输出的励磁电流发生变化，测试装置上二极管灯也会有相应的明暗变化。

2.6 频率量设计

车载微机系统采集的频率量有两种，一种是柴油机转速，另一种是机车速度，柴油机转速采用了磁电式脉冲传感器，而机车速度采用了光电式脉冲传感器。测试装置分别采用两块ICL8038BC芯片来产生准正弦波和方波信号来模拟传感器频率量的输入。

2.7 调速设计

根据不同柴油机，车载微机对柴油机的调速分两种，一种是采用升、保、降的司控器调速手柄，由车载微机对步进电机电源控制，另一种是通过16档司控器调速手柄给出微机系统指令，由车载微机输出16档位的占空比指令给柴油机，而柴油机根据占空比信号指令自动调节转速的。如图4为两种调速设计原理。

根据16档调速的逻辑关系，测试装置上的数字电流表能够显示对应的占空比值。由于车载微机输出的占空比信号是电压信号，未过零点的占空比，根据车载微机提供占空比指令最大电压为DC24.6V，随着输出直流电压的降低，占空比呈線性减少，例如车载微机输出DC24.6V时占空比100%，输出DC22.1V时，占空比为22.1/24.6=90%，通过电阻*电流=电压的线性变化原理，选择合适的电阻与数字电流表串联就能得到车载微机输出的电压，电流表显示的就是占空比值。

3 调试

测试装置能够提供车载微机27个开关量，19个模拟量，2个频率量输入，将车载微机系统的软硬件控制功能得以实现，但是不能完全等同于机车上的调试，其主要原因是测试装置与车载微机系统构成的是开环系统，而车载微机安装在机车上运行时，与机车电气系统构成的是闭环系统。例如，发生故障报警时，主整电压和牵引电机电流都是用测试装置上的电位器模拟的DC0～10V电压来实现的，只能手动调节电位器降低主整电压和牵引电机电流来模拟反馈信号。尽管如此，机车实际运行时发生的电气故障，测试装置都能够模拟出来，所以弥补了测试装置开环系统设计的局限性。

4 结束语

目前，便携式车载微机测试装置已经批量化生产，在国内上海、徐州、南京机务段、金川集团和国外古巴、非洲刚果金都有广泛的应用。实践证明，该装置具有操作便利，实用性强，可靠性能高，携带方便等优点，可以实现车载微机系统的原位检测。它的实际应用为车载微机的设计、检修与调试提供了便利，简洁的设计原理以及测试方法为同类产品提供了参考价值。

参考文献：

[1]梅载海.DF11、DF8B型机车车载微机系统检测装置的研制[J].内燃机车，2009（9）：46-48.

[2]赵敬超，张金才.内燃机车电传动[M].北京：中国铁道出版社，2002.

[3]戚墅堰机车车辆厂.东风11型内燃机车电传动系统[M].中国铁道出版社，2001.