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车载灭火系统原位测试及评估方法研究

时间:2017-07-18 09:04:29 来源:未知

现代车辆随着对安全性要求的提高, 一般都设计有自动灭火系统,特别是一些在高危环境下工作的特种车辆,灭火系统担负着熄灭车辆动力室及乘员室火警,抑制二次爆炸,减少车辆损失,保护成员安全的重要功能。以往传统的灭火系统测试方法是把灭火控制盒从车体上拆解下来,在试验台上,通过激励电路,模拟各种火警状况, 并通过信号采集电路测试其响应方式以判断是否性能良好。该方法虽能全面有效的测试控制盒逻辑功能,并定位设备电路板级故障,但必须拆件检测,耗时较长,仅适应于大修级别测试, 无法满足现场短时测试的需求。如要提高测试速度,必须实施不解体测试,此时各传感器及灭火瓶均与控制盒相连,灭火瓶为耗损类部件,一旦模拟火警,将引爆灭火瓶,造成设备损耗。因此, 我们无法通过系统的实际工作过程来试验其好坏, 如何在线测试这类设备的性能一直是车辆防护性能测试的难点。
本文针对现场级测试的需要, 设计一种灭火系统在线测试方案。在无需引爆灭火瓶的情况下,实现灭火系统功能测试及性能评估。
 
2 总体方案
灭火系统一般由灭火控制盒、火焰传感器、灭火瓶和风扇继电控制盒等部分组成,其处于工作状态时,一旦发生火警,控制盒控制各执行机构实施灭火。为避开系统整体测试带来的灭火瓶损耗问题,可采用单独小信号激励,分别对其各组成部分实施测试。测试原理如图1 所示。
测试时可在控制盒与传感器及执行机构接口处安插检测节点,设计相应的激励信号,逐一对控制盒、传感器、执行机构的功能实施测试,如果各部分完好且连接电缆没有发生断路,则可断定系统功能正常。
灭火系统测试原理图
图1 灭火系统测试原理图
 
3 系统子部件测试的实现
3.1 控制盒测试
控制盒测试时,首先需采用多路选择开关断开执行机构,之后可设计相应的弱激励电路,并测试响应信号的输出。如图2 所示,测控主机可通过适配器与灭火控制盒相连。
控制盒测试方案
图2 控制盒测试方案
适配器内设计有工况激励模块、信号采集模块以及相应的调理电路。其中工况激励模块主要完成实车上各种火警工作状况的模拟;工况采集模块主要用来采集控制盒在不同工况下的输出;调理电路完成各测控信号与工控机I/O 接口卡的信号转换。
测试时, 测控主机通过调理电路控制火警激励电路产生虚拟火警,控制盒检测到火警后将引爆虚拟灭火瓶,控制灭火逻辑,整个灭火过程由工况采集电路采集,经调理模块进入测控主机,测控主机通过逻辑判断,定位控制盒故障,并进行必要的人机交互。

3.2 传感器测试
不同灭火系统带有不同的火焰传感器, 这里以热电偶型火焰传感器为例,对其测试方法进行说明。
火焰传感器分布于车体内战斗室及动力室各个不同的位置,分别对各传感器进行测试难以实施,且即使各传感器完好,也不能排除由连接线路原因造成的系统失效。本文提出的直接在控制盒接入端对传感器进行测试,可避免上述问题。测试原理如图3 所示。
传感器测试原理图
 
图3 传感器测试原理图
该方案通过1 个航空插头扫描多个传感器的状态, 能快速完成多个传感器及其连接线路的测试。此接口电路可通过桥式测阻电路实现,并通过标准的A/D 通道采集。
 
3.3 执行机构测试
灭火系统的执行机构包括报警机构、风扇控制机构、灭火瓶电爆管及发动机熄火装置。其中报警机构及风扇控制机构,为可重复使用设备,因此,同样可采用模拟实际工况,测试其响应的方法进行测试。测试原理与灭火控制盒测试方法相同, 只须把激励信号改为控制盒输出信号即可,这里不再赘述。
而灭火瓶电爆管及发动机熄火装置为耗损类部组件, 一旦按实际工况输入24V 则会引爆电爆管,造成设备损耗。因此,只能采用弱信号激励,测试相应电路响应。测试原理如图4 所示。
耗损部件测试原理图
 
图4 耗损类部件测试原理图
 
4 测试软件的实现
系统应用程序在LabWindows/CVI 集成编译环境下编写,包括控制盒逻辑功能测试、传感器及执行机构测试和总体性能评估三个部分。
 
4.1 控制盒逻辑功能测试
控制盒逻辑功能测试时, 通过测控主机的数字输出端口控制激励,并采集各输出端口数字信号。根据实际测试需求可先模拟乘员室火警,测试其乘员室灭火功能,再模拟动力室火警,测试其动力室灭火功能。测试流程如图5 所示。
 
4.2 传感器及执行机构测试
传感器及执行机构测试时,可通过测控主机的A/D 采集端口,对各部件进行逐个扫描,定位故障。测试流程如图6 所示。
传感器及执行机构测试流程
4.3 性能评估方法
完成各部件性能测试后需对灭火系统整体性能进行评估。由于各部件功能不一样, 其在评估体系中的权重也不一样。例如,灭火系统中灭火控制盒、火焰传感器以及灭火瓶直接决定灭火效能,其为必要条件,任意一个有故障则为禁用状态,而发动机熄火装置、风扇控制机构、报警装置主要辅助灭火功能,评估权重较小。依照以上原则,最终确定评估方案如图7 所示。
系统总体性能评估方案
图7 系统总体性能评估方案
 
5 结论
该方案能够在五分钟内完成灭火抑爆系统全部16 个部件的快速原位测试,并实现灭火系统总体性能评估,为整车性能评估提供数据支持。对车辆使用者了解车辆技术状况,提高车辆使用的安全性具有较大的现实意义。

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