为了保证机车电气设备的安全运行,必须实现真空断路器稳定、可靠的运行。由于真空断路器在运行过程中会产生各种故障,部分故障很难捕捉到,但又需要对真空断路器的运行状况进行实时的监测,并对发生的故障加以判断和处理。基于以上原因,本文提出设计一种车载真空断路器故障模拟装置(后文称故障模拟装置),一方面可以实现对车载真空断路器在线诊断系统(后文称在线诊断系统)的功能性测试,另一方面故障模拟装置能够模拟在线诊断系统所能监测的所有信号,这样便可以对真空断路器的故障问题进行更加深入的研究。本文主要完成的工作如下:(1)分析了真空断路器的基本结构以及工作原理,对真空断路器灭弧室的电场模型作了初步的研究,探讨了真空断路器产生故障的原因。(2)根据故障模拟装置的设计需求,提出了故障模拟装置的设计思路和方案,在此基础上,构建了故障模拟装置系统结构图,完成了功率控制电路与控制板电路的硬件设计,并给出控制板各功能模块的具体硬件设计电路,详细分析每个具体的硬件电路结构和电路的工作原理,并给出其相应的参数。(3)对故障模拟装置的软件进行了设计。首先完成控制板主要模块的设计,主要包括主程序、初始化子程序、串口采样模块子程序。其次完成了MCGS串口屏与控制板的通信驱动程序和MCGS串口屏主界面程序的设计。驱动程序包括初始化子程序、解析函数子程序、设备命令函数子程序等。(4)对故障模拟装置进行了研制,完成了故障模拟装置的故障模拟试验。通过故障模拟试验,得到了相应的故障曲线图,故障曲线很好的反应了真空断路器的故障特点。故障模拟装置通过在线诊断系统上的测试,取得了良好的效果。试验结果表明,故障模拟装置可以有效的模拟真空断路器的故障,达到了预期的设计效果。