周寶玲 崔 曉 馬嘉銳

（廣東白云學(xué)院，廣州 510450）

近年來，軌道交通中已經(jīng)有許多型號的和諧大功率交流機車上線運行，并且檢修工藝在逐漸修訂[1]。光電速度傳感器安裝在機車輪對上，用來檢測機車速度，是機車的重要組成部件，關(guān)系著行車的安全，必須定時檢修[2-4]。目前，速度傳感器的檢修工作主要由機務(wù)段負(fù)責(zé)。和諧大功率交流機車車型多，導(dǎo)致速度傳感器種類繁多且數(shù)量龐大。人工檢修速度傳感器主要存在3 個問題：一是檢修人員的勞動強度大，檢修時間長，工作效率低；二是只能對速度值進行檢測；三是通用性差，只能檢測部分車型。

為了解決這些問題，研究速度傳感器自動檢定裝置，利用自動控制技術(shù)自動控制電機轉(zhuǎn)速，自動檢測速度傳感器的速度、幅值、相位差、占空比、最低高電平和最高低電平等參數(shù)，并自動判斷傳感器的好壞[5]。

1 系統(tǒng)設(shè)計

結(jié)合檢修工藝，系統(tǒng)設(shè)計主要包括硬件和軟件兩部分，可以測試速度傳感器速度、幅值、相位差、占空比、最低高電平及最高低電平等參數(shù)。

1.1 硬件設(shè)計

為了檢測速度傳感器的一系列參數(shù)，設(shè)計和諧大功率交流機車速度傳感器自動檢定裝置。該裝置包括轉(zhuǎn)速源（變頻器、電機、機械過渡連接）、光電編碼器、開關(guān)電源、信號調(diào)理電路、模擬量檢測板卡、脈沖量檢測板卡及工控機等，如圖1 所示。

圖1 硬件系統(tǒng)圖

轉(zhuǎn)速源由變頻器、電機、機械過渡連接組成。其中，變頻器控制電機轉(zhuǎn)速，然后通過機械過渡連接，與待測速度傳感器連接。變頻器的調(diào)節(jié)通過串口由計算機進行控制。光電編碼器為高精度傳感器，主要采集電機轉(zhuǎn)速信號折算成速度作為標(biāo)準(zhǔn)的速度信號，提供給計算機。開關(guān)電源用來給被試速度傳感器、整形電路和板卡供電。被試速度傳感器的供電電壓為直流15 V。整形電路及板卡供電為直流±15 V 和直流5 V。模擬量采集卡型號為K810A，采用光電隔離方式，可以檢測速度幅值，最后送入計算機。脈沖量采集卡主要由光電隔離高速脈沖計數(shù)卡K830 組成，速度傳感器輸出脈沖信號，經(jīng)過調(diào)理電路濾除高頻干擾后，將信號送入脈沖量采集卡K830，最后送入計算機。

1.2 軟件設(shè)計

該試驗裝置軟件部分流程如圖2 所示。

圖2 軟件流程圖

第1 步：啟動軟件，初始化系統(tǒng)參數(shù)；

第2 步：預(yù)先輸入被試速度傳感器參數(shù)；

第3 步：選擇被試件型號；

第4 步：選擇測試通道；

第5 步：開始測試，包括標(biāo)準(zhǔn)速度、測量速度、幅值、相位差、占空比、最低高電平、最高低電平等參數(shù)；

第6 步：判斷速度傳感器檢測是否合格，若合格結(jié)束試驗，否則重新進行試驗。

2 實驗驗證

對HXD3 車型速度傳感器進行實驗。

2.1 實驗1——速度傳感器速度測試

對速度傳感器進行測試，該速度傳感器輸出為2通道，供電電壓為直流15 V。通過機械過渡連接將速度傳感器與電機輸出端相連。通過測試線將速度傳感器與實驗設(shè)備相連。通過光電編碼器采集標(biāo)準(zhǔn)速度。測量速度和標(biāo)準(zhǔn)速度均通過整形電路整形變換，最后送入脈沖量檢測板卡進行檢測。準(zhǔn)備就緒后，開始試驗。

測試方式為自動控制，計算機通過串口控制變頻器，進而控制電機轉(zhuǎn)速，測試結(jié)果如表1 所示。

表1 速度傳感器速度測試

2.2 實驗2——速度傳感器波形參數(shù)測試

在實驗1 的基礎(chǔ)上，對速度傳感器波形進行測試。該速度傳感器為兩通道光電速度傳感器。速度傳感器的幅值通過整形變換后由模擬量板卡進行采集。相位差和占空比通過脈沖量采集卡進行采集。

測試方式仍然采取自動控制，測試結(jié)果如表2所示。

表2 速度傳感器波形參數(shù)測試

實驗1 速度值測試的最大誤差為0.125%，滿足速度傳感器工藝測量精度要求。實驗2 速度幅值為14.7 ～14.8 V，接近供電電源直流15 V，滿足幅值工藝要求；相位差為90°～91°，滿足相位差90°±45°的工藝要求；占空比為50.0%～50.1%，滿足占空比為50%±20%的工藝要求；最低高電平為13.9 ～14.0 V，滿足最低高電平大于等于9 V 的工藝要求，最高低電平為0.7 ～0.8 V，滿足最高低電平小于等于2 V 的工藝要求。可見，該裝置滿足HXD3車型檢修工藝中對速度傳感器的速度和波形參數(shù)的測試要求。

3 結(jié)語

該試驗裝置于2022 年3 月開始在北京鐵路局進行為期6 個月的測試，測試結(jié)果顯示設(shè)計的試驗裝置性能穩(wěn)定，操作簡單，具有良好的通用性和擴展性。目前，該試驗裝置已經(jīng)在成都鐵路局、上海鐵路局及北京鐵路局等多個機務(wù)段推廣應(yīng)用。