專利名稱：跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種教學模型，特別涉及一種跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型。
背景技術(shù)：
目前城市軌道交通行業(yè)正在高速發(fā)展，所需的相關(guān)人才越來越多，全國各地開設(shè)軌道交通車輛相關(guān)專業(yè)的高職院校也越來越多，而城軌車輛的基礎(chǔ)知識培訓媒介單一，有限，主要有各種類型城軌列車的靜態(tài)列車認知教學模型、多媒體教學軟件、各種比例的車輛設(shè)備模型等?，F(xiàn)有的軌道交通列車教學模型一般性質(zhì)較為單一，多偏向外觀認知教學，主要形式有1、靜態(tài)列車認知教學模型，要么是列車模型，要么是獨立的列車轉(zhuǎn)向架模型，整合在一起的模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)均可視的較少；2、可簡單電動的教學模型，但驅(qū)動過程不可見，并無實質(zhì)教學意義；3、現(xiàn)有的列車模型可簡單的通過電力驅(qū)動但驅(qū)動過程不可見，并無實質(zhì)教學意義；4、現(xiàn)有的列車模型主要有接觸網(wǎng)式和第三軌式列車，沒有車輛內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計具體的單軌列車模型。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型，包括列車模塊、供電模塊以及軌道，列車模塊滾動連接在所述軌道上；列車模塊包括可拆卸的車體、轉(zhuǎn)向架，轉(zhuǎn)向架連接在車體底部，供電模塊包括第一接觸軌及第二接觸軌，第一接觸軌及第二接觸軌分別設(shè)置在軌道的軌道梁兩側(cè)，分別用于供電和回流，轉(zhuǎn)向架滾動連接在第一接觸軌及第二接觸軌上，在運動狀態(tài)中，第一接觸軌將電流傳輸至轉(zhuǎn)向架上，之后電流再回流至另一側(cè)的第二接觸軌，構(gòu)成完整的牽引供電網(wǎng)。較佳的，轉(zhuǎn)向架包括轉(zhuǎn)向架本體、若干行走輪、若干導向輪、第一受流器和第二受流器、齒輪箱以及電機；行走輪設(shè)置在轉(zhuǎn)向架本體中間位置，并與軌道的頂面滾動連接，導向輪設(shè)置在轉(zhuǎn)向架本體的四個角上，并與軌道的軌道梁的側(cè)面滾動連接，第一受流器和第二受流器設(shè)置在轉(zhuǎn)向架本體兩側(cè)下方，并分別與第一接觸軌和第二接觸軌滑動連接，電機設(shè)置在轉(zhuǎn)向架本體的兩側(cè)，并連接齒輪箱，齒輪箱連接行走輪。較佳的，轉(zhuǎn)向架還包括行走輔助輪、導向輔助輪、穩(wěn)定輔助輪、中央懸掛裝置以及制動裝置，導向輔助輪、穩(wěn)定輔助輪分別對應(yīng)設(shè)置在導向輪、穩(wěn)定輪的一側(cè)，行走輔助輪設(shè)置在轉(zhuǎn)向架前后兩側(cè)，中央懸掛裝置包括空氣彈簧和中心銷，連接在轉(zhuǎn)向架與列車的底部之間，制動裝置設(shè)置在齒輪箱上。較佳的，跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型還包括一模型基座，固定連接在軌道底側(cè)。[0010]較佳的，模型基座上設(shè)置有一接線箱。較佳的，軌道內(nèi)部設(shè)置有用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜舾赏ㄐ啪€纜，通信線纜連接到接線箱內(nèi)。較佳的，跨接線箱包括用于遠程控制的DDC控制器和調(diào)壓模塊，連接在通信線纜上。較佳的，跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型還包括用于連接一用戶終端的標準RS485接口。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的有益技術(shù)效果在于能夠局部表達機車動力、電氣設(shè)備等結(jié)構(gòu)細節(jié)的同時，高仿真實際機車的電力牽引方案進行受電傳動驅(qū)動設(shè)計，并且保證可行走性良好，性能穩(wěn)定以及可控性，可實現(xiàn)就地和遠程兩級控制功能。由于軟件的可二次開發(fā)性和可升級性，通過遠程控制功能實現(xiàn)模型與軟件的結(jié)合應(yīng)用，豐富了表達手段和可開發(fā)的功能，便于后期的功能拓展和二次開發(fā)。

圖1為本實用新型一實施例的跨坐式單軌列車側(cè)視圖；圖2為本實用新型一實施例單節(jié)車體與轉(zhuǎn)向架的裝配關(guān)系圖；圖3為本實用新型一實施的跨坐式單軌列車正視圖；圖4為本實用新型一實施例的軌道梁截面圖；圖5為本實用新型一實施例的轉(zhuǎn)向架側(cè)視圖；圖6為本實用新型一實施例的轉(zhuǎn)向架俯視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本實用新型作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。請參考圖1，本實施例提供一種跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型兩節(jié)跨坐式單軌列車的列車模塊1、軌道2、模型基座3。模型壓縮后整體尺寸規(guī)格1853mm(長)X 200mm (寬)X 333m (高)；軌道長度IOOOOmm ;底座規(guī)格IOOOOmm (長)X 400mm(寬)X 700mm(高);支撐模型的模型基座3為鋼木結(jié)構(gòu)，表面為鋁塑板材料，背部開門。模型基座用3于支撐整個車站模型以及集中模型內(nèi)所有信號線，信號線接入接線箱內(nèi)，接線箱可掛置在模型底座背面，也可另外單獨放置，接線箱配齊模型所需的DDC控制器、電源、接線端子、繼電器、調(diào)壓模塊等所需的電氣設(shè)備，并提供與用戶終端相連的通信接口，通信接口采用標準的RS485接口，并通過測試軟件測試列車調(diào)速控制后開發(fā)軟硬件接口給用戶，實現(xiàn)用戶的測控端軟件功能的自行開發(fā)，滿足綜合性課題設(shè)計和高階教學需要。DDC(DirectDigital Control)直接數(shù)字控制，通常稱為DDC控制器。DDC系統(tǒng)的組成通常包括中央控制設(shè)備、現(xiàn)場DDC控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)、以及相應(yīng)的傳感器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥等元器件。DDC系統(tǒng)的最大特點就是從參數(shù)的采集、傳輸?shù)娇刂频雀鱾€環(huán)節(jié)均采用數(shù)字控制功能來實現(xiàn)。通過DDC控制器和調(diào)壓模塊實現(xiàn)遠程控制，和無級別的調(diào)速控制，實現(xiàn)列車的起動、加速、巡航、惰性、制動駕駛過程，并可采集供電電壓數(shù)據(jù)，通過軟件可仿真還原成列車行駛信息?？缱絾诬壛熊囖D(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)特殊，走行裝置獨特，由橡膠輪胎完成穩(wěn)定、導向、驅(qū)動作用。橡膠輪胎在發(fā)揮其緩沖效果的同時，由于較高的粘著力，使車輛具有較高的加速、減速性能。跨座式單軌列車的重心在軌道梁上方，運行時車輛跨坐在軌道梁上?？缱絾诬壛熊囍饕寝D(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)和所依據(jù)的力學原理與普通鐵路列車不同。兩個行走輪屬“隨遇不穩(wěn)定”模式。因此，跨座式轉(zhuǎn)向架需要設(shè)置2個穩(wěn)定輪從側(cè)面抱住軌道梁，由此產(chǎn)生一個附加橫向力以保證車輛的穩(wěn)定性。跨座式轉(zhuǎn)向架的另一特點行走輪由橡膠輪胎取代鐵道車輛的鋼制車輪；由4個導向輪從側(cè)面抱住軌道梁，實現(xiàn)鐵道車輛車輪踏面斜度的自動對中導向作用。穩(wěn)定輪和導向輪也使用橡膠輪胎，每個轉(zhuǎn)向架共使用10個橡膠輪胎。為了防止車輪失氣，行走輪、導向輪、穩(wěn)定輪都分別備有輔助輪。請參考圖2，列車模塊包括可拆卸的車體11、轉(zhuǎn)向架12，轉(zhuǎn)向架連接在所述車體底部。請參考圖4，軌道2的軌道梁22兩側(cè)設(shè)置有接觸軌21，內(nèi)部設(shè)置有通信線纜23。轉(zhuǎn)向架滾動連接在兩個接觸軌21上，在運動狀態(tài)，軌道一側(cè)的用于供電的接觸軌21將電流傳輸至轉(zhuǎn)向架12上，再回流至另一側(cè)的用于回流的接觸軌21，構(gòu)成完整的牽引供電網(wǎng)。請參照圖5和圖6，轉(zhuǎn)向架12包括轉(zhuǎn)向架本體301，構(gòu)架俯視呈“目”字形；行走輔助輪302，位于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架前后兩側(cè)，共2個，起到行走輪308漏氣時起到輔助安全作用；導向輪303，位于轉(zhuǎn)向架四個角共4個，與軌道梁22側(cè)面接觸，起到轉(zhuǎn)向?qū)蜃饔茫o靠每個導向輪303的下方是實心的導向輔助輪，起到導向輪漏氣時輔助安全作用；受流器304，位于轉(zhuǎn)向架本體301兩側(cè)下方，與軌道梁上的接觸軌接觸受流，是模型列車在行進過程中進行動態(tài)取流，仿真實際受流效果，傳動過程通過局部拆裝設(shè)計后效果實時可視；穩(wěn)定輪305，位于轉(zhuǎn)向架12中間兩側(cè)共2個，與軌道梁22側(cè)面接觸，起到行車穩(wěn)定作用，結(jié)構(gòu)與導向輪303類似，區(qū)別是穩(wěn)定輪305的輔助輪在其上方；電機306，位于轉(zhuǎn)向本體301架中間兩側(cè)，共2個，通過聯(lián)軸節(jié)與齒輪箱310連接；中央懸掛裝置的空氣彈簧307，空氣彈簧307由膠囊和疊層橡膠堆等組成。左右空氣彈簧307與油壓減振器組合起來發(fā)揮其緩沖、減振效果；行走輪308，與軌道2接觸，橡膠輪胎在發(fā)揮其緩沖效果的同時，由于較高的粘著力，使車輛具有較高的加速、減速性能，行走輪308前后共兩組，每組2個；中央懸掛裝置的中心銷309，中心銷309通過4枚螺栓與車體底架緊固，中心銷309座通過4個牽引橡膠堆與轉(zhuǎn)向架本體301相連，這樣就實現(xiàn)了車體11與轉(zhuǎn)向架12的連接，并傳遞縱向力；齒輪箱310，采用弧形錐齒輪二級減速箱，分別連接電機306和驅(qū)動軸；制動盤311，基礎(chǔ)制動裝置，采用盤形制動，安裝在齒輪減速箱上。本實用新型集車輛結(jié)構(gòu)的認知教學、車輛機電設(shè)備的認知教學、車輛牽引供電的認知教學、車輛受電傳動過程的認知教學、車輛控制和模擬駕駛軟件的高階開發(fā)教學于一體。模型按照1:15比例設(shè)計，分別設(shè)計軌道梁、車體和轉(zhuǎn)向架及機電設(shè)備三部分圖紙，并進行三維建模?；赑roEngineer Wildfire4. O三維設(shè)計軟件開發(fā)完成了三維模型建模設(shè)計跨座式單軌的外觀結(jié)構(gòu)，單軌列車的軌道梁，軌道梁上的接觸軌，轉(zhuǎn)向架上的構(gòu)架、行走輪、導向輪、穩(wěn)定輪、輔助輪、電機、減速箱、制動盤、中央懸掛裝置、減振裝置、受流器等等。建模后進行三維裝配測試和拆裝設(shè)計測試。另外可基于KeyShot2工業(yè)渲染軟件實現(xiàn)三維建模模型的渲染資料輸出，并基于通用第三方視頻輸出軟件輸出模型車及轉(zhuǎn)向架等設(shè)備的三維解構(gòu)動畫，基于三維建模設(shè)計渲染輸出的圖片、視頻動畫等多媒體資料可用于結(jié)構(gòu)合理性測試分析，也可用于多媒體教學所需的教學資料。通過三維文件直接進行模型的零部件三維數(shù)控加工，打磨，上色上漆，組裝，完成后的列車模型除了供電制式不可仿真外，可完全仿真以下真實列車受電驅(qū)動及傳動過程通過下軌道梁側(cè)面的電車線輸出牽引直流電，列車動車轉(zhuǎn)向架受流器通過與軌道梁接觸軌接觸受電，受電電力送至列車模型轉(zhuǎn)向架上的牽引電機，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，電機伸出的驅(qū)動軸經(jīng)聯(lián)軸器與齒輪箱的錐形齒輪連接，經(jīng)錐形齒輪2級減速后，借助于空心軸和橡膠聯(lián)軸器驅(qū)動輪對。牽引電回流則由另一側(cè)的受流器傳到至軌道梁的另一側(cè)接觸軌回流。這一傳動過程完全貼近實際。模型轉(zhuǎn)向架部分可拆裝設(shè)計，模型驅(qū)動可控。記錄測試結(jié)果，選擇列車模型行駛時各傳動部件都比較穩(wěn)定的速度范圍和供電電壓范圍，再選擇更合適的牽引電機裝備到轉(zhuǎn)向架的電機架上。測試結(jié)果建議選用適用的供電電壓范圍為DC0-24V，電流和功耗根據(jù)實際電機型號做測試記錄。列車模型電力驅(qū)動穩(wěn)定性測試過程中對車輛傳動部件和受流部件(特別是與受流器、電機和齒輪箱這幾個部件)進行改進，增加行駛過程中的穩(wěn)定性。保證組織的模型機械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，給模型配置DDC控制器和調(diào)壓模塊，分別用于遠程控制通信和模型無級調(diào)速。通信接口采用標準的RS485通信接口。通過VB. NET計算機編程語言完成列車遠程控制測試軟件的開發(fā)，達到可控制列車的起動、牽引、巡航、惰行、制動功能，以及供電電壓數(shù)據(jù)的采集上傳。開發(fā)標準軟硬件接口，供學員自行在遠程終端上開發(fā)所需課題軟件，作為進一步高階的專業(yè)教學或課題研究所用，比如可開發(fā)司機信息顯示屏顯示界面功能，如駕駛臺上顯示最大允許速度、當前速度、目標點距離、目標點速度、模式顯示、進站離站信息、車門信息、屏蔽門信息、ATP狀態(tài)信息等等。另外除了司機信息顯示屏顯示界面的功能外，可以模擬實現(xiàn)司機室的各種電氣儀表操作按鈕通過軟件界面實現(xiàn)模擬操作功能，如屏蔽門自動、PSL功能模式的選擇操作，緊急停車按鈕操作，ATP、ATO模式選擇操作等等。模型的設(shè)計和制作需要非常精致，特別是列車受電和傳動部分涉及的相關(guān)設(shè)備模型如軌道梁、接觸軌、受流器、轉(zhuǎn)向架、電機、齒輪箱、以及轉(zhuǎn)向架上的所有設(shè)備，需要將這些模型進行三維建模，并在三維建模下進行裝配測試，保證傳動設(shè)備、驅(qū)動設(shè)備間的配合無問題，以及列車在軌道梁上的行走穩(wěn)定，模型設(shè)備的主體和裝配需要熟練的模型制作師手工打造，各個零部件通過三維建模后直接三維數(shù)控加工完成。高仿真電力驅(qū)動列車演示模型目的在于集車輛結(jié)構(gòu)的認知教學、車輛機電設(shè)備的認知教學、車輛牽引供電的認知教學、車輛受電傳動過程的認知教學、車輛控制和模擬駕駛軟件的高階開發(fā)教學整合于一體，即集各種認知教學和課題設(shè)計性質(zhì)的高階領(lǐng)域教學于一體，滿足高等院校的學員進行車輛方面的綜合性教學這一目的，而不需要通過多個功能教學媒介分別獨立教學。這樣車輛教學模型具軟件、硬件和測控多方面的元素，同樣使得教學過程具備趣味性和創(chuàng)新性。該設(shè)計思路可延伸至其他類型的城軌車輛模型設(shè)計，如懸掛接觸式和第三軌接觸式城軌列車。以上公開的僅為本申請的一個具體實施例，但本申請并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型，其特征在于，包括列車模塊、供電模塊以及軌道，所述列車模塊滾動連接在所述軌道上； 所述列車模塊包括可拆卸的車體、轉(zhuǎn)向架，所述轉(zhuǎn)向架連接在所述車體底部； 所述供電模塊包括第一接觸軌及第二接觸軌，所述第一接觸軌及第二接觸軌分別設(shè)置在所述軌道的軌道梁兩側(cè)，分別用于供電和回流，所述轉(zhuǎn)向架滾動連接在所述第一接觸軌及第二接觸軌上，在運動狀態(tài)中，所述第一接觸軌將電流傳輸至所述轉(zhuǎn)向架上，之后所述電流再回流至另一側(cè)的所述第二接觸軌，構(gòu)成完整的牽引供電網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向架包括轉(zhuǎn)向架本體、若干行走輪、若干導向輪、第一受流器和第二受流器、齒輪箱以及電機；所述行走輪設(shè)置在所述轉(zhuǎn)向架本體中間位置，并與所述軌道的頂面滾動連接，所述導向輪設(shè)置在所述轉(zhuǎn)向架本體的四個角上，并與所述軌道的軌道梁的側(cè)面滾動連接，所述第一受流器和第二受流器設(shè)置在所述轉(zhuǎn)向架本體兩側(cè)下方，并分別與所述第一接觸軌和第二接觸軌滑動連接，所述電機設(shè)置在所述轉(zhuǎn)向架本體的兩側(cè)，并連接所述齒輪箱，所述齒輪箱連接所述行走輪。
3.如權(quán)利要求2所述的跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向架還包括行走輔助輪、導向輔助輪、穩(wěn)定輔助輪、中央懸掛裝置以及制動裝置，所述導向輔助輪、穩(wěn)定輔助輪分別對應(yīng)設(shè)置在所述導向輪、穩(wěn)定輪的一側(cè)，所述行走輔助輪設(shè)置在所述轉(zhuǎn)向架前后兩側(cè)，所述中央懸掛裝置包括空氣彈簧和中心銷，連接在所述轉(zhuǎn)向架與所述列車的底部之間，所述制動裝置設(shè)置在所述齒輪箱上。
4.如權(quán)利要求1所述的跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型，其特征在于，所述跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型還包括一模型基座，固定連接在所述軌道底側(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型，其特征在于，所述模型基座上設(shè)置有一接線箱。
6.如權(quán)利要求5所述的跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型，其特征在于，所述軌道的內(nèi)部設(shè)置有用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜舾赏ㄐ啪€纜，所述通信線纜連接到所述接線箱內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型，其特征在于，所述跨接線箱包括用于遠程控制的DDC控制器和調(diào)壓模塊，連接在所述通信線纜上。
8.如權(quán)利要求4所述的跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型，其特征在于，所述跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型還包括用于連接一用戶終端的標準RS485接口。
專利摘要一種跨坐式單軌高仿真電力驅(qū)動列車演示模型，包括列車模塊、供電模塊以及軌道，列車模塊滾動連接在軌道上；列車模塊包括可拆卸的車體、轉(zhuǎn)向架，轉(zhuǎn)向架連接在車體底部，供電模塊包括設(shè)置兩個在軌道的軌道梁兩側(cè)用于供電和回流的接觸軌，轉(zhuǎn)向架滾動連接在兩個接觸軌上，在運動狀態(tài)，軌道一側(cè)的用于供電的接觸軌將電流傳輸至轉(zhuǎn)向架上，再回流至另一側(cè)的用于回流的接觸軌，構(gòu)成完整的牽引供電網(wǎng)。
文檔編號G09B25/02GK202905001SQ201220570419
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者奚弘之, 許俊龍, 劉正琨, 楊飛, 何應(yīng)堅 申請人:浙江中控科教儀器設(shè)備有限公司