我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，對我國的鐵路技術(shù)水平提出了更高的要求，電力高速鐵路的投入運營，標志著我國鐵路建設(shè)的發(fā)展水平，同時對高速列車的穩(wěn)定性以及安全性也提出了更高的要求，為了實時在線評估高速電力列車的穩(wěn)定性以及安全性，采用Advantech 的IPC－610工業(yè)控制計算機、PCL－1800、PCI－1720、PCL－745B、PCI-1761、PCL－720、ADAM5000/485以及相應(yīng)的ADAM5000 I/O模塊等組建了一套電力牽引機車實時在線評估系統(tǒng)。該系統(tǒng)已在多家電力機車制造廠和試驗基地運行，效果較好。
2 系統(tǒng)要求
為了實時在線評估高速電力列車的穩(wěn)定性以及安全性，根據(jù)高速電力機車運行性能要求，要求實時在線檢測評估系統(tǒng)主要具有如下功能：
1） 實時在線監(jiān)測不同運行速度條件下牽引機、掛車底輪應(yīng)力減震支持彈簧的應(yīng)力以及應(yīng)力變形，
2） 實時在線監(jiān)測不同運行速度條件下牽引機、掛車電力大功率電磁閥、繼電器的開閉狀態(tài)以及健康狀態(tài)（電阻、溫度、導(dǎo)通電流等），
3） 實時監(jiān)測不同運行速度條件下牽引機車的牽引力矩、運行速度、機組震動幅值與震動頻率等，
4） 實時監(jiān)測不同運行速度條件下掛車的拖動力矩、車廂震動幅值與震動頻率、空壓機的氣壓等，
5） 根據(jù)監(jiān)測的輸入數(shù)據(jù)實時在線調(diào)節(jié)相應(yīng)的變頻器執(zhí)行機構(gòu)，調(diào)節(jié)液壓執(zhí)行器，
6） 系統(tǒng)具有實時在線專家故障診斷系統(tǒng)功能
7） 系統(tǒng)具有實時在線評估不同運行速度條件下電力機車的運行狀態(tài)、實時故障報警、實時報表打印、應(yīng)力曲線分析以及圖形輸出等
3項目執(zhí)行：
IPC－610型工業(yè)控制計算機
PCI－1720光隔離4通道模擬量輸出
PCL－745B光隔離串行通信板卡
ADAM5000/485
ADAM－5017H
ADAM－5024
ADAM－5060
4 系統(tǒng)架構(gòu)圖
5系統(tǒng)描述：
為了使在線評估系統(tǒng)獲得最佳的性價比，并兼具較高的先進性、通用性，在機車牽引機控制室內(nèi)放置有Advantech 的IPC－610型工業(yè)控制計算機，它同時起系統(tǒng)控制器和控制服務(wù)器的作用，配置有PCA－6179主板、Pentium III 850MHz CPU、256MSDRAM內(nèi)存，同時內(nèi)插有高速數(shù)據(jù)采集板卡PCL－1800，用于采集機車的速度、運行電流、四底輪底動態(tài)壓力、牽引力等參數(shù)；光隔離4通道模擬量輸出PCI－1720，用于控制電力大功率變頻器；光隔離串行通信板卡PCL－745B，用于和掛接的的車廂的測試控制器ADAM5000/485進行串行通信；光隔離高驅(qū)動能力的DI/DO板卡PCI-1761用于采集電磁閥的開閉信號和控制電磁閥的開閉。在后掛的六節(jié)試驗車廂采用Advantech 的分布式控制系統(tǒng)ADAM5000/485控制器，內(nèi)配有ADAM－5024，用于控制輔助啟動變頻器；ADAM－5017H，用于采集車廂震動、壓力彈簧變形壓力、牽引力以及后掛車廂的阻力等；ADAM－5060，用于控制電磁閥以及大功率繼電器的開閉；ADAM－5055S，用于實時監(jiān)測各種電氣開關(guān)的起閉狀態(tài)。同時配備一臺打印機，實時在線打印相關(guān)的報表、控制曲線等。另外，為了實時評估機車性能和在線分析運行試驗可能出現(xiàn)的故障或事故，在系統(tǒng)中添加了實時專家系統(tǒng)，以協(xié)助車載在線現(xiàn)場專家和測試人員分析。
6總結(jié)：
由于電力機車行駛速度快、車輪與鐵軌之間相互摩擦，會產(chǎn)生一定的電磁干擾，對傳感器有較大的影響，因此PCL－1800采用差分輸入方式，以消除變送器的白噪聲干擾、電磁脈沖隨機干擾等，實現(xiàn)了共模抑制電噪聲。為了提高系統(tǒng)的整體抗干擾性能，所有傳感器、變送器均采用朝陽隔離線性電源供電。除此以外，在過程與過程通道之間也采取隔離方法，使其計算機系統(tǒng)與外界的過程控制器和變送儀表之間沒有公共地線，也采用繼電器隔離方式，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。這正是采用PCL－745B，而不采用ADAM4520作RS232/RS485轉(zhuǎn)換器的緣故。本裝置要求控制系統(tǒng)具有較強的實時能力，并且控制系統(tǒng)在實時控制各控制單元的同時，還要進行實時數(shù)據(jù)處理和存貯，考慮到系統(tǒng)的實時、穩(wěn)定等方面的要求，操作系統(tǒng)采用bbbbbbs 2000 專業(yè)版，利用Visual C＋＋極強的硬件底層端口訪問的支持能力完成對PCL－1800、PCI－1720，PCI-1761等板卡底層端口的讀寫，并通過MSCOMM控件完成與ADAM5000/485的實時通信。同時利用Matlab強大數(shù)值計算功能和豐富的函數(shù)庫，將Visual C++和Matlab二者的優(yōu)勢結(jié)合起來，實現(xiàn)二者無縫隙的連接，實現(xiàn)對震動等信號的小波處理。
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