專利名稱：貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置及其模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬/仿真技術(shù)，具體是指一種貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置及其 模擬方法。
背景技術(shù)：
發(fā)展重載運(yùn)輸，大幅度地提高列車質(zhì)量是鐵路擴(kuò)能提效的一種有效途徑，是我國 鐵路貨運(yùn)的發(fā)展方向，也是我國國情路況的必然產(chǎn)物。然而，由于列車質(zhì)量增大，列車長度 增加，運(yùn)行中的牽引力及制動力將加大，制動波傳遞時間也將加長。為了加強(qiáng)對貨物列車(特別是長大編組貨物列車)的空氣制動系統(tǒng)的分析研究，正 確分析長大編組重載貨物列車的制動性能和制動特征，英、美等發(fā)達(dá)國家先后出現(xiàn)了各種 針對固定編組的貨物列車空氣制動系統(tǒng)的仿真裝置及其模擬方法，但由于列車空氣管路的 很多關(guān)鍵參數(shù)無法直接取的，造成理論和實際的脫節(jié)，從理論計算數(shù)據(jù)和真車試驗數(shù)據(jù)的 比較就可以看出，由于空氣管壁厚、空氣管長、接頭數(shù)量、各氣缸的有效容積等列車管參數(shù) 無法獲得，現(xiàn)有的仿真裝置及其模擬方法往往無法兼顧各種列車車型、各種車輛編組情況 下的空氣壓力計算。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種貨物列車空氣制動 系統(tǒng)仿真裝置，該仿真裝置能通過模擬方式提供貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真計算的環(huán)境， 從而計算和分析貨物列車的空氣制動系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是提供一種基于上述貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置的模擬 方法。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置，主要由 用于存儲貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真程序的存儲器、用于顯示仿真結(jié)果并分析空氣制動力 的顯示裝置、用于輸入外部操作命令的輸入裝置、以及用于貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真程 序計算和輸出的處理器構(gòu)成，所述存儲器、顯示裝置、輸入裝置分別與處理器相連。上述處理器優(yōu)先采用雙核CPU，但不局限于雙核CPU，也可根據(jù)實際情況另行選 擇。上述存儲器優(yōu)先采用高速硬盤，但不局限于高速硬盤，也可根據(jù)實際情況另行選 擇。上述顯示裝置優(yōu)先采用液晶顯示器，但不局限于液晶顯示器，也可根據(jù)實際情況 另行選擇。上述輸入裝置優(yōu)先采用鼠標(biāo)，但不局限于鼠標(biāo)，也可根據(jù)實際情況另行選擇。進(jìn)一步的，還包括至少一個與處理器相連的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，例如最常用的計算機(jī) 網(wǎng)卡，通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊與外部設(shè)備連接，提供操作環(huán)境并向外輸出計算數(shù)據(jù)。再進(jìn)一步的，還包括與網(wǎng)絡(luò)通訊模塊相連的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備，該遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備優(yōu)先采用以太網(wǎng)交換機(jī)，但不局限于以太網(wǎng)交換機(jī)，也可根據(jù)實際情況另行選擇；所述 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)的通訊協(xié)議(如UDP協(xié)議)與網(wǎng)絡(luò)通訊模塊連接， 從而實現(xiàn)與處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，用于與多個處理器協(xié)作數(shù)據(jù)處理，以提高工作效率、便于 數(shù)據(jù)管理，同時保證了運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。更進(jìn)一步的，還包括與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備相連的遠(yuǎn)程顯示裝置，該遠(yuǎn)程顯示裝置 包括投影儀和數(shù)字液晶電視等，且能實現(xiàn)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而實現(xiàn)與 處理器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最終可對列車司機(jī)的操作狀態(tài)進(jìn)行實時顯示，從而起到觀摩的 作用，為不同的觀摩者、教員和學(xué)員等提供分布式顯示。本發(fā)明涉及的仿真裝置還包括至少一個與處理器相連的供電模塊，供電模塊用于 向整個仿真裝置供電?；谏鲜鲐浳锪熊嚳諝庵苿酉到y(tǒng)仿真裝置的模擬方法，包括以下步驟
(a)存儲器內(nèi)存儲的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真程序通過處理器進(jìn)行處理后，在顯示 裝置上顯示不同的列車工況；
(b)列車司機(jī)根據(jù)顯示裝置上顯示的不同列車工況，通過輸入裝置輸入外部操作命令 至處理器；
(c)處理器根據(jù)列車工況和外部操作命令的變化，分別計算分析出列車的列車管壓力 和制動缸壓力；
(d)計算分析出的列車管壓力和制動缸壓力通過顯示裝置進(jìn)行實時顯示，通過顯示結(jié) 果為培訓(xùn)和考核列車司機(jī)提供依據(jù)，也為貨物列車空氣制動系統(tǒng)的科學(xué)分析提供依據(jù)。進(jìn)一步的，所述列車工況還包括列車空氣管路出現(xiàn)故障的情況，例如列車空氣管 路出現(xiàn)部分故障、列車任意位置的折角塞門關(guān)閉或車鉤閥斷開、以及設(shè)置關(guān)門車的情況；處 理器根據(jù)該列車工況和外部操作命令的變化，分別計算分析出列車的列車管壓力和制動缸 壓力，并通過顯示裝置進(jìn)行實時顯示。上述處理器計算分析出的列車管壓力和制動缸壓力均以圖形方式或數(shù)值方式通 過顯示裝置進(jìn)行實時顯示。上述列車司機(jī)通過輸入裝置輸入的外部操作命令包括根據(jù)顯示裝置上顯示的不 同列車工況，對自動制動閥和單獨制動閥采取的不同操作指令。綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
(1)本發(fā)明通過模擬仿真的方式為貨物列車空氣制動仿真提供支持，無需在實際的線 路上冒很大的風(fēng)險，并花費巨額費用對空氣制動系統(tǒng)進(jìn)行測試和驗證，大大降低了空氣制 動系統(tǒng)測試和驗證的成本，并提高了工作效率，減少了該項工作的難度系數(shù)；
(2)本發(fā)明還能通過顯示裝置將列車司機(jī)的操作狀態(tài)進(jìn)行實時顯示，為培訓(xùn)和考核列 車司機(jī)提供了依據(jù)，也為貨物列車空氣制動系統(tǒng)的科學(xué)分析提供了依據(jù)；
(3)本發(fā)明在實際的列車模擬駕駛仿真器中得到了很好的應(yīng)用。由于其對現(xiàn)實中列車 空氣制動系統(tǒng)的準(zhǔn)確仿真，同時也由于貨物列車空氣制動系統(tǒng)通過了真實列車上司機(jī)操縱 數(shù)據(jù)的驗證，獲得了實際使用者的廣泛好評。


圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖3為實施例2中多個貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置之間進(jìn)行協(xié)作數(shù)據(jù)處理的示意
圖4為本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不 僅限于此。實施例1
如圖1所示，本發(fā)明涉及的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置主要由處理器、以及分別 與處理器相連的存儲器、顯示裝置和輸入裝置構(gòu)成。處理器采用雙核CPU，其用于計算存儲器內(nèi)存儲的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真程 序，并向顯示裝置輸出繪制的界面和圖像等。存儲器采用高速硬盤，其用于存儲貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真程序。顯示裝置采用液晶顯示器，其用于顯示仿真結(jié)果并分析空氣制動力。輸入裝置采用鼠標(biāo)，其用于列車司機(jī)輸入外部操作命令至處理器。本發(fā)明還涉及一種基于上述貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法，包括以 下步驟
(a)存儲器內(nèi)存儲的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真程序通過處理器進(jìn)行處理后，在顯示 裝置上顯示不同的列車工況；
(b)列車司機(jī)根據(jù)顯示裝置上顯示的不同列車工況，通過輸入裝置輸入外部操作命令 至處理器，該操作命令為針對自動制動閥和單獨制動閥采取的不同操作指令；
(C)處理器根據(jù)列車工況和外部操作命令的變化，分別計算分析出列車的列車管壓力 和制動缸壓力；
(d)計算分析出的列車管壓力和制動缸壓力以圖形方式或數(shù)值方式通過顯示裝置進(jìn)行 實時顯示，通過顯示結(jié)果為培訓(xùn)和考核列車司機(jī)提供依據(jù)，也為貨物列車空氣制動系統(tǒng)的 科學(xué)分析提供依據(jù)。為了進(jìn)一步研究貨物列車的優(yōu)化操縱技術(shù)，模擬并分析危及列車運(yùn)行安全的各種 工況，并進(jìn)一步優(yōu)化各種型號的貨物列車在不同編組情況下的空氣制動操縱方法，本發(fā)明 涉及的模擬方法不僅針對列車空氣管路正常時的列車工況，還針對列車空氣管路出現(xiàn)故障 的情況，例如列車空氣管路出現(xiàn)部分故障、列車任意位置的折角塞門關(guān)閉或車鉤閥斷開、 以及設(shè)置關(guān)門車等情況，通過處理器計算分析，將結(jié)果也以圖形方式或數(shù)值方式在顯示裝 置上進(jìn)行實時顯示。實施例2
本實施例與實施例1不同之處在于，如圖2所示，本實施例還包括一個與處理器相連的 網(wǎng)絡(luò)通訊模塊和供電模塊；供電模塊用于向整個仿真裝置供電；網(wǎng)絡(luò)通訊模塊用于與外部 設(shè)備連接，提供操作環(huán)境并向外輸出計算數(shù)據(jù)，本實施例還設(shè)置有與網(wǎng)絡(luò)通訊模塊相連的 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備采用以太網(wǎng)交換機(jī)；該遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備通過計算 機(jī)網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)的通訊協(xié)議(如UDP協(xié)議)與網(wǎng)絡(luò)通訊模塊連接，從而實現(xiàn)與處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而實現(xiàn)了多個貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置之間的協(xié)作數(shù)據(jù)處理；例如圖3所 示，可實現(xiàn)若干個學(xué)員使用的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置與同一個教員使用的貨物列 車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置之間的數(shù)據(jù)交換。因此提高了培訓(xùn)效率，便于數(shù)據(jù)管理，同時保證 了運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。本實施例的其他部分與實施例1相同，在此不再贅述。實施例3:
本實施例與實施例2不同之處在于，如圖4所示，本實施例還包括一個與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換 設(shè)備相連的遠(yuǎn)程顯示裝置，該遠(yuǎn)程顯示裝置包括投影儀和數(shù)字液晶電視等，且能實現(xiàn)與遠(yuǎn) 程數(shù)據(jù)交換設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而實現(xiàn)與處理器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最終可對列車司機(jī) 的操作狀態(tài)進(jìn)行實時顯示，從而起到觀摩的作用，為不同的觀摩者、教員和學(xué)員等提供分布
式顯不。本實施例的其他部分與實施例2相同，在此不再贅述。如上所述，便可較好的實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，主要由用于存儲貨物列車空氣制動 系統(tǒng)仿真程序的存儲器、用于顯示仿真結(jié)果并分析空氣制動力的顯示裝置、用于輸入外部 操作命令的輸入裝置、以及用于貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真程序計算和輸出的處理器構(gòu) 成，所述存儲器、顯示裝置、輸入裝置分別與處理器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，還包括至少 一個與處理器相連的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，還包括與網(wǎng) 絡(luò)通訊模塊相連的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，所述遠(yuǎn)程數(shù) 據(jù)交換設(shè)備為以太網(wǎng)交換機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，還包括與 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備相連的遠(yuǎn)程顯示裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，還包括至少 一個與處理器相連的供電模塊。
7.貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法，其特征在于，包括以下步驟(a)存儲器內(nèi)存儲的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真程序通過處理器進(jìn)行處理后，在顯示 裝置上顯示不同的列車工況；(b)列車司機(jī)根據(jù)顯示裝置上顯示的不同列車工況，通過輸入裝置輸入外部操作命令 至處理器；(c)處理器根據(jù)列車工況和外部操作命令的變化，分別計算分析出列車的列車管壓力 和制動缸壓力；(d)計算分析出的列車管壓力和制動缸壓力通過顯示裝置進(jìn)行實時顯示，通過顯示結(jié) 果為培訓(xùn)和考核列車司機(jī)提供依據(jù)，也為貨物列車空氣制動系統(tǒng)的科學(xué)分析提供依據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法，其特征在于， 所述列車工況還包括列車空氣管路出現(xiàn)故障的情況，處理器根據(jù)該列車工況和外部操作命 令的變化，分別計算分析出列車的列車管壓力和制動缸壓力，并通過顯示裝置進(jìn)行實時顯示。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法，其特征在于， 所述列車空氣管路出現(xiàn)故障的情況為列車空氣管路出現(xiàn)部分故障、列車任意位置的折角 塞門關(guān)閉或車鉤閥斷開、以及設(shè)置關(guān)門車的情況。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法，其特征 在于，處理器計算分析出的列車管壓力和制動缸壓力均以圖形方式或數(shù)值方式通過顯示裝 置進(jìn)行實時顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置。該貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置主要由用于存儲貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真程序的存儲器、用于顯示仿真結(jié)果并分析空氣制動力的顯示裝置、用于輸入外部操作命令的輸入裝置、以及用于貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真程序計算和輸出的處理器構(gòu)成，所述存儲器、顯示裝置、輸入裝置分別與處理器相連。本發(fā)明還公開了一種基于上述貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法。本發(fā)明公開的貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真裝置及其模擬方法能通過模擬方式提供貨物列車空氣制動系統(tǒng)仿真計算的環(huán)境，從而計算和分析貨物列車的空氣制動系統(tǒng)。
文檔編號G09B9/05GK102063542SQ20101061815
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者何鴻云, 朱金陵, 陳懇 申請人:成都運(yùn)達(dá)軌道交通設(shè)備有限公司