地铁车辆空调控制器故障检测方法与技术研究

论文摘要

目前，由于上海地铁车辆所用空调温度控制器多是国外的技术，现有检修设备无法满足当前检修的需要。加上上海地铁大部分设备已经进入理论上的故障高发期，由于目前缺少相应的检测设备，地铁车辆维修部门在空调温度控制器出现故障时不能用最短时间和最快速度完成检修任务，给检修和维护带来困难。本文针对地铁车辆空调控制器故障诊断系统的开发以及对原有地铁车辆空调控制系统的优化，对车辆空调控制器的输入/输出信号特征、控制逻辑，对温度控制器输入/输出信号关键点信号特征展开研究，在此基础上研制开发针对上海地铁车辆空调温度控制器性能检测维修平台。深入分析地铁空调控制器的原理、性能和相关参数及逻辑，有效吸收消化国外技术，加快空调控制器的国产化研制进程，同时对地铁车辆空调系统的控制方法在原有基础上进行优化分析，有效降低了地铁车辆空调发生故障的机率。论文的研究内容主要集中于以下几个方面：首先对地铁车辆空调控制器故障高发电路特征进行了分析。将发生故障的地铁车辆空调控制器的PCB主板拆开后就可以定位故障高发电路，针对地铁车辆空调控制器的电路特征提出了几种典型的故障处理方法，并结合这几种处理方法提出了基于DSP技术的故障检测系统的构想；进而对地铁车辆空调控制器故障高发电路进行了系统分析。详细论述了控制系统的整体功能，深入分析了故障高发模块电路系统详细设计原理及每个部件的工作原理，为地铁车辆空调控制器国产化做准备；在前面的基础上做了基于DSP控制技术的地铁车辆空调控制器故障检测系统设计。故障检测系统集信号采集与故障状态处理于一身，对系统的硬件系统即信号采集模块，故障处理模块，调理电路模块以及上位机通信模块做了详细的设计，同时对该系统的软件系统做了精心的构建；最后针对传统传统地铁车辆空调系统控制方法进行了优化设计。该方法能有效减少由于外界环境变化而导致的地铁车辆空调工况变化，通过建模仿真证明该方法是符合理想要求的，能够使地铁车辆空调控制器的故障发生概率明显降低。在故障检测系统得到预期结果的基础上，对地铁车辆空调控制器的零部件检测方法做了总结。同时对地铁车辆空调温控方法进行了优化设计并进行了仿真，仿真结果与现有控制方法相比能够极大降低地铁车辆空调系统工况变化率，对预防地铁车辆空调控制器故障能够起到非常好的作用。最后对实践证明，该方法是切实有效的，对上海地铁车辆空调控制器故障检测与维修提供了很大的帮助。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号和缩略词说明
• 第一章 绪论
• 1.1 上海地铁空调控制器故障概况
• 1.2 空调检测技术的发展状况
• 1.2.1 国内发展概况
• 1.2.2 国外空调诊断系统发展状况
• 1.3 本文研究的主要内容及已经取得的成果
• 1.4 论文背景
• 1.5 本章小结
• 第二章 故障定位与对策分析
• 2.1 控制器故障高发区定位及电路故障处置方法
• 2.1.1 高发区定位
• 2.1.2 典型故障处置方法
• 2.2 地铁空调系统控制方法优化
• 2.2.1 控制器故障高发原因剖析
• 2.2.2 优化方法的提出
• 2.3 本章小结
• 第三章 故障高发区电路分析与故障检测系统设计
• 3.1 控制板整体功能分析
• 3.2 故障高发模块分析
• 3.2.1 电源模块分析
• 3.2.2 数字信号输入模块电路及分析
• 3.2.3 温度模拟信号模块电路及分析
• 3.2.4 继电器电路及分析
• 3.3 故障检测系统设计
• 3.4 故障检测系统硬件电路设计
• 3.4.1 电源电路设计
• 3.4.2 主控芯片功能介绍
• 3.4.3 时钟电路与 JTAG 接口电路
• 3.4.4 接口电路模块
• 3.4.5 模拟信号输入调理电路
• 3.4.6 继电器输出电路
• 3.4.7 上位机通信电路
• 3.5 故障检测系统软件设计
• 3.5.1 开发系统介绍
• 3.5.2 DSP 系统软件主程序设计
• 3.5.3 串行通信口 SCI 的设计
• 3.5.4 A/D 转换的实现
• 3.6 本章小结
• 第四章 故障率降低方法设计
• 4.1 选择模糊 PID 自整定控制的原因
• 4.2 Matlab 中地铁温控装置模糊 PID 自整定模型的建立
• 4.2.1 模糊 PID 自整定控制模型的建立
• 4.2.2 隶属度函数的建立
• 4.2.3 模糊规则的建立
• 4.2.4 解模糊化
• 4.3 地铁空调系统数学模型
• 4.4 本章小结
• 第五章 故障处理与优化仿真
• 5.1 地铁车辆空调控制器故障检测平台
• 5.2 元器件故障诊断方法与技术
• 5.2.1 变压器检测方法
• 5.2.2 时钟晶振检测方法
• 5.2.3 压敏电阻保护电路检测方法
• 5.2.4 继电器故障检测方法
• 5.3 空调控制优化仿真
• 5.3.1 Matlab 中模糊 PID 建模
• 5.3.2 建模仿真结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果
• 1. 发表的学术论文
• 2. 取得的相关科研成果
• 致谢