我國(guó)已逐步掌握動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)作為列車(chē)運(yùn)行安全的關(guān)鍵核心技術(shù),，但是由于國(guó)產(chǎn)化時(shí)間不長(zhǎng)，制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵控制設(shè)備制動(dòng)控制單元在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)故障的次數(shù)較多,，影響了列車(chē)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1],。目前對(duì)制動(dòng)控制單元的檢測(cè)集中于整體檢測(cè)，一旦設(shè)備存在故障,，無(wú)法定位故障電路位置而增加維修成本和影響列車(chē)正常運(yùn)行,。為了能夠迅速對(duì)制動(dòng)控制單元進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)和故障定位，開(kāi)發(fā)快速智能化的制動(dòng)控制單元電路板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是十分必要和緊迫的,。

    借鑒目前集成測(cè)試和虛擬儀器的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想,，通過(guò)編寫(xiě)應(yīng)用軟件，部分取代傳統(tǒng)儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與分析已成為可能[2],。目前,，國(guó)內(nèi)外許多公司推出了功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)，品種較多,，但價(jià)格相對(duì)昂貴,，對(duì)特定研究對(duì)象而言，檢測(cè)與診斷的針對(duì)性不強(qiáng)[3],。因此研制開(kāi)發(fā)了高集成度,、智能化的適合于制動(dòng)控制單元的單板自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，便于定位故障回路,，同時(shí)適用于大批量生產(chǎn)產(chǎn)品的出廠(chǎng)檢測(cè)和維護(hù)維修,。
    根據(jù)動(dòng)車(chē)組制動(dòng)控制單元的工作性能和測(cè)試要求，本文以電流傳感器技術(shù)和虛擬儀器為開(kāi)發(fā)平臺(tái),，從系統(tǒng)框架,、硬件和軟件設(shè)計(jì)三部分對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的闡述與分析，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試,，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性和實(shí)用性,。
1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)及原理
      制動(dòng)控制單元是動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)的核心控制設(shè)備,，在制動(dòng)系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著制動(dòng)力計(jì)算、電空制動(dòng)演算控制,、防滑控制,、空壓機(jī)控制、通信,、監(jiān)控及故障處理等任務(wù),。制動(dòng)控制單元主要由CPU主板、接口板,、防滑板,、電源板等電路板組成，各電路板間的連接器采用扁平電纜線(xiàn)連接,。
    自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組制動(dòng)控制單元單板導(dǎo)通測(cè)試,、功能測(cè)試和特性測(cè)試等功能。測(cè)試時(shí),，從被試板處輸入測(cè)試信號(hào),，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路，PXI數(shù)據(jù)采集卡對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣處理,，然后由嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試分析,，并實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)和打印測(cè)試結(jié)果,。通過(guò)自動(dòng)測(cè)試,，可定位到故障回路；通過(guò)手動(dòng)試驗(yàn),，可對(duì)單板進(jìn)行手動(dòng)單項(xiàng)測(cè)試,，進(jìn)一步確定故障位置及發(fā)生故障的元器件。測(cè)試系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示,。

    根據(jù)測(cè)試的需求,，選用PXI-8108高性能嵌入式控制器作為系統(tǒng)控制器，采用PXI-4070數(shù)字萬(wàn)用表板卡,、PXI-6528數(shù)字I/O板卡,、PXI-6602 PWM產(chǎn)生及采集板卡、PXI-6723 和PXI-6220多功能數(shù)據(jù)采集板卡等對(duì)輸入輸出信號(hào)進(jìn)行采集處理,。信號(hào)調(diào)理板在對(duì)PXI系統(tǒng)與被測(cè)電路板之間進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換的同時(shí)還有完成對(duì)PXI系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)調(diào)理的任務(wù),，以滿(mǎn)足被測(cè)電路板的實(shí)際工作需要和與采集板卡信號(hào)類(lèi)型匹配。
2.2 電流傳感器
    針對(duì)CPU主板在進(jìn)行EP閥功能測(cè)試時(shí),，需要對(duì)制動(dòng)控制單元輸出的0~700 mA電流進(jìn)行測(cè)量,，但是PXI模擬輸入采集板卡是量程0~5 V電壓輸入,因此需要采用電流傳感器進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換,。但是傳統(tǒng)的電流傳感器的靈敏度比較低,，輸出信號(hào)有偏置電壓和噪聲,對(duì)于處理電路要求高,系統(tǒng)成本高[4],。測(cè)試系統(tǒng)采用北京森社電子的電流變送器(宇波模塊)CHS-1AD/V0。宇波模塊采用霍爾傳感器的工作原理(如圖3所示),，是一種先進(jìn)的能隔離主回路(原邊)與電子控制回路(副邊)的電流變送器,。其基本工作原理是磁平衡式的，即主電流回路所產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)一個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)償,，使霍爾元件始終處于檢測(cè)零磁通的工作狀態(tài),。具有體積小、功耗低,、噪聲小,、隔離效果好等優(yōu)點(diǎn)[5]。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
   自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)遵循模塊化設(shè)計(jì)原則,，采用 LabVIEW軟件進(jìn)行編程[6],，實(shí)現(xiàn)可視化實(shí)時(shí)顯示測(cè)試數(shù)據(jù)，給出測(cè)試結(jié)果,，并能定位故障回路,。測(cè)試軟件主要由電路板測(cè)試模塊、測(cè)試信息維護(hù)模塊和人機(jī)交互模塊組成,，設(shè)計(jì)了包括底層設(shè)備驅(qū)動(dòng),、測(cè)試過(guò)程管理控制、程序基本測(cè)試驅(qū)動(dòng)以及數(shù)據(jù)管理等子軟件,，并可自動(dòng)生成報(bào)表,，便于查詢(xún)與打印。軟件功能模塊框圖如圖4所示,。

    進(jìn)入系統(tǒng)后,，首先要對(duì)PXI采集板卡進(jìn)行配置與自檢；然后根據(jù)測(cè)試需求進(jìn)行測(cè)試模式選擇,。如果是新類(lèi)型的電路板,，則需要在管理主數(shù)據(jù)功能中進(jìn)行登記，并對(duì)測(cè)試項(xiàng)進(jìn)行編輯,，以完成本類(lèi)型測(cè)試板的資源配置,；然后執(zhí)行測(cè)試流程。如果測(cè)試結(jié)果顯示故障,，則進(jìn)行故障回路定位,，輸出測(cè)試報(bào)表，釋放硬件資源占用,，系統(tǒng)軟件的操作流程如圖5所示,。
    用戶(hù)可以根據(jù)測(cè)試需求選擇自動(dòng)檢測(cè)和手動(dòng)檢測(cè)兩種測(cè)試方案。在試驗(yàn)過(guò)程中,，測(cè)試軟件會(huì)自動(dòng)記錄故障類(lèi)型,。系統(tǒng)在試驗(yàn)完成后彈出提示框,，并標(biāo)記電路故障，用戶(hù)可以選擇進(jìn)行下一項(xiàng)檢測(cè),，或者結(jié)束測(cè)試,，進(jìn)行維修。
4 實(shí)際測(cè)試分析
    以拖車(chē)CPU電路板在空車(chē)情況下EP電流測(cè)試為例,，對(duì)工作正常和發(fā)生故障的CPU板進(jìn)行分析對(duì)比,。根據(jù)制動(dòng)控制單元設(shè)計(jì)要求,EP電流輸出允許誤差為±15 mA。圖6(a)所示為無(wú)故障CPU板在快速制動(dòng)下制動(dòng)控制單元輸出EP電流,；圖6(b)為發(fā)生故障CPU板在快速制動(dòng)下輸出EP電流,；然后由手動(dòng)單路測(cè)試確定是CPU板的AS1和AS2壓力輸入采集回路發(fā)生故障，導(dǎo)致輸出EP電流偏低,。試驗(yàn)結(jié)果證明了宇波模塊和測(cè)試系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性,。

    根據(jù)集成測(cè)試和虛擬儀器的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想，開(kāi)發(fā)了電路板自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng),。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)集成度高,、自動(dòng)化程度高、擴(kuò)展性強(qiáng),，充分體現(xiàn)了虛擬儀器的優(yōu)勢(shì),，功能擴(kuò)展靈活、系統(tǒng)維護(hù)方便,，具有良好的應(yīng)用前景,。
參考文獻(xiàn)
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