專利名稱：一種制動系統(tǒng)綜合試驗臺及其應用該平臺進行制動試驗的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種列車試驗臺，具體涉及一種列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺。
背景技術：
制動系統(tǒng)作為高鐵、動車、地鐵等軌道交通系統(tǒng)關鍵部件，對列車的行駛安全起著極其重要的作用。制動系統(tǒng)出現故障問題要比失去牽引力問題更為嚴重。通過制動系統(tǒng)的調節(jié)作用，列車才能及時準確地改變速度、實現定點停車、實現自動控車以及確保行車的安全性。目前制動系統(tǒng)靜態(tài)性能均可通過地面試驗進行檢測，動態(tài)性能需在線路試驗完成。線路試驗具有協(xié)調難度大、成本高、重復性差、試驗條件難實現等缺點。目前現有的列車試驗平臺的研究方向多為整車或者轉向架的動力學性能試驗，對于模擬列車制動系統(tǒng)的綜合試驗臺還相對較少。而通過研制制動系統(tǒng)綜合試驗臺可以實現模擬現車線路試驗各項條件，完成制動系統(tǒng)動態(tài)綜合試驗，同時亦可進行各項制動系統(tǒng)研究性試驗。授權公告號為CN 101975670 B中國專利中公開了一種“一種鐵路輪對制動特性模擬裝置，其包括固定單元，與地基固連，為系統(tǒng)提供連接基礎；動力傳動與檢測單元，為主動輪提供動力驅動，并檢測主動輪的轉速變化；輪對與轉動檢測單元，檢測輪對轉速變化；載荷調整單元，對輪對加載垂向力，并檢測垂向力的大小；制動及檢測單元，對輪對加載制動，并檢測制動力的大??；其中動力傳動與檢測單元、輪對與轉動檢測單元和制動及檢測單元分別安裝于固定單元上，載荷調整單元安裝于輪對與轉動檢測單元上。發(fā)明的裝置通過制動單元實施多級制動功能；通過載荷調整單元設定多級載荷以模擬軸重變化；通過伺服電機實現主動輪轉速調整；通過改變主動輪與輪對接觸表面工況調整粘著”的技術方案，而該發(fā)明僅能模擬輪對的制動過程，測量輪對在不同運動速度，不同載荷、不同制動工況情況下的制動力大小和研究在不同載荷、各種制動狀況下的滑行試驗，即最大制動力/最高轉速間的關系。而不能1:1的模擬真實的列車在正常行駛過程中的制動情況，特別如對滿足減速度變化率及乘坐舒適度等的研究同時兼顧基礎制動裝置試驗研究的功能。因此開發(fā)一種能1:1真實模擬列車制動并反饋相關數據的綜合試驗平臺是亟須解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提出一種能模擬列車實際制動工況進行制動試驗的制動系統(tǒng)綜合試驗臺。本發(fā)明為解決上述技術問題提出的技術方案是一種列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺，包括電機、一端連接到電機輸出軸的主軸、設在所述主軸上的軌道輪，所述主軸通過軸承座固定在基座上，還包括通過同步齒輪箱與所述主軸形成聯動的飛輪和通過反力架架設在所述軌道輪上的假車，所述飛輪通過支撐座固定在基座上，所述假車主要由轉向架和安裝在所述轉向架上的假車體構成，所述轉向架上設有與所述軌道輪相嵌合的被動車輪和與所述被動車輪相配的車輪制動裝置，所述假車體內放置有擬重砝碼。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明通過軌道輪模擬無限長的平直軌道，這對進行室內列車制動試驗的實現提供了可能，并通過在假車內放置砝碼的方法實現了對現實中列車在輪軌關系上的1:1模擬，通過飛輪組慣量匹配實現列車實際運行能量的模擬。最值得一提的是在試驗時，通過對達到預定“速度”的車輪進行制動，并利用車輪對軌道輪摩擦所產生的摩擦力即制動力來使軌道輪停止旋轉，從而模擬列車在軌道上制動時的實際情況，并通過飛輪來模擬列車損失的慣量。(飛輪與用于帶動軌道輪旋轉的主軸聯動，因此能準確模擬現實列車車輪在制動過程中轉速由快及慢的變化過程)。通過本申請中的列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺能夠實現制動控制策略、滑行控制策略、基礎制動等方面的試驗研究，以提高制動系統(tǒng)的技術發(fā)展。上述技術方案的完善和改進有
對一種列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺的進一步完善有
為了使本發(fā)明中的試驗平臺更適用于對轉向架進行試驗，所述電機和主軸分別至少為兩個，每根主軸上所設置軌道輪的數量至少為兩個，所述同步齒輪箱至少為兩個，每臺同步齒輪箱對應地連接在每根主軸遠離所述電機的一端端部，所述同步齒輪箱之間連接有同步軸，每個同步齒輪箱的動力輸出軸上分別串設有兩組飛輪。對與被動車輪相配的車輪制動裝置的進一步完善是所述與被動車輪相配的車輪制動裝置是夾鉗基礎制動裝置或踏面基礎制動裝置。為了將進行制動和單盤制動試驗時產生的煙塵去除或排出試驗場地，和對在制動時會產生大量熱量的各制動單元進行冷卻，還設有通風除塵裝置。同時，為了更好的模擬試驗環(huán)境，設置有灑水裝置。為了可以簡單和快速地對夾鉗等制動裝置進行試驗而不需將其安裝到假車上，還包括與飛輪組聯動的變速齒輪箱以及與變速齒輪箱輸出軸聯動的基礎制動試驗裝置，所述基礎制動試驗裝置主要由模擬輪夾鉗、夾鉗固定架和設有制動盤的模擬輪構成，所述模擬輪通過模擬輪支座安裝并與所述變速齒輪箱輸出軸形成聯動，所述變速齒輪箱與基礎制動試驗裝置連接處設有轉矩轉速傳感器，基礎制動試驗裝置內設有模擬輪制動盤溫度傳感器、模擬輪夾鉗壓力傳感器，模擬輪支座處設有振動檢測傳感器。為了更好的通過控制試驗、更方便的采集數據以及對所采集數據的計算歸總，還包括計算機和用于同步采集試驗數據的試驗數據檢測系統(tǒng)，所述試驗數據檢測系統(tǒng)的檢測信號輸出到所述計算機，所述計算機還用于控制所述電機和所述制動裝置。


下面結合附圖對本發(fā)明的列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺作進一步說明。圖1是本發(fā)明中列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺的結構示意圖。圖2是本發(fā)明中假車和軌道輪相接處的結構示意圖。
具體實施方式
實施例根據圖1所示，本發(fā)明包括電機1、主軸2、軌道輪3、同步齒輪箱4、飛輪5、假車、反力架(圖中未示出)、計算機(圖中未示出)、通風除塵裝置(圖中未示出)、變速齒輪箱11和基礎制動試驗裝置12。其中，電機I為兩臺，優(yōu)選為交流異步電動機，交流異步電動機上還連接有變頻器(電機I也可以是其它變頻電動機)，這兩臺電機I分別通過緊固件相對平行的固定在基座上。主軸2也為相對平行的兩根，分別通過軸承座也支設在基座上,并且每根主軸2的一端分別連接到每臺電機I的動力輸出端，并在電機I的驅動下進行繞其軸線進行旋轉。為了便于檢測主軸2的轉矩轉速，主軸2與電機I連接的一端和電機動力輸出軸之間還可以設有轉矩轉速傳感器，軸承座處設有振動檢測傳感器和測溫傳感器。其中，軌道輪3為四個，每兩個軌道輪3串設于一根主軸2上，在主軸2的帶動下，軌道輪3與主軸2做同軸旋轉。同一根主軸2上兩個軌道輪3之間的間距可以調節(jié)，以適應各種不同輪距的假車。軌道輪3上設有轉速傳感器、測溫傳感器和用于緊急制動的軌道輪制動夾鉗。在軌道輪3兩側基礎上對稱安裝有反力架，該反力架用于安裝固定假車。其中，假車主要由轉向架7和安裝在轉向架上的假車體6構成。轉向架上設有四個車輪8，該車輪8是被動車輪，同時還設有制動盤；轉向架7上還設有與該被動車輪相配的車輪制動裝置9，其車輪制動裝置9是夾鉗基礎制動裝置，也可以是踏面基礎制動裝置。車輪制動裝置9通過制動控制裝置輸出氣壓進行控制，在制動時夾緊\緊貼車輪8上的制動盤以達到制動的目的(制動裝置也可以是其它能實現車輪制動的裝置)。假車體6內放置有擬重砝碼10，用于在重量上與實際中的車輛達到一致，從而達到1:1模擬輪軌關系的目的。當假車通過反力架固定在軌道輪3上時，四個車輪8分別與四個軌道輪3 —一對應嵌合，在軌道輪3的帶動下進行旋轉。車輪8上設有轉速轉矩傳感器和制動盤溫度傳感器。其中，每根主軸2遠離電機I的一端分別連接有同步齒輪箱4，兩個同步齒輪箱4之間還通過同步軸相連，每個同步齒輪箱4的動力輸出軸上分別串設有兩組飛輪5，飛輪5通過支撐座支設在基座上。主軸2通過驅動同步齒輪箱4驅動飛輪5，飛輪5從而和主軸2形成聯動。同步齒輪箱4和飛輪5處分別設有轉矩轉速傳感器、測溫傳感器；支撐座處設有振動檢測傳感器。其中，一臺同步齒輪箱4的動力輸出軸遠端連接有變速齒輪箱11，變速齒輪箱11從而與飛輪5聯動，變速齒輪箱11的輸出軸連接有基礎制動試驗裝置12，通過變速齒輪箱輸出軸驅動基礎制動試驗裝置12，基礎制動試驗裝置12與變速齒輪箱輸出軸聯動?；A制動試驗裝置12主要由模擬輪夾鉗、夾鉗固定架和設有制動盤的模擬輪構成，模擬輪通過模擬輪支座安裝并與變速齒輪箱輸出軸形成聯動，變速齒輪箱11與基礎制動試驗裝置12的連接處設有轉矩轉速傳感器，基礎制動試驗裝置12內設有模擬輪制動盤溫度傳感器、模擬輪夾鉗壓力傳感器，模擬輪支座處設有振動檢測傳感器。其中，前述的轉速轉矩傳感器和測溫傳感器等傳感設備構成試驗數據檢測系統(tǒng)。試驗數據檢測系統(tǒng)的信號輸出到計算機，計算機用于對這些數據進行處理和計算。計算機的控制端還連接到變頻器、控制車輪和軌道輪制的電控裝置的受控端，從而實現對本試驗平臺的電子式控制。在整個試驗平臺上還設有通風除塵裝置，通風除塵裝置將進行制動和單盤制動試驗時產生的煙塵去除或排出試驗場地；另外，由于制動時會產生大量熱量，也通過通風除塵裝置將各制動單元進行冷卻。同時，為了更好的模擬試驗環(huán)境，設置有灑水裝置。在使用本發(fā)明中試驗平臺進行實驗時可以分為以下步驟1、將砝碼10置于假車體6內，使砝碼10加假車體6總重與模擬車重一致(本例為16t)，再確定重心位置并將其固定，整個假車體6準確地放在轉向架7上，而后通過反力架固定假車體6。同時將飛輪5進行組合，滿足模擬車重(本例為16t)所對應的飛輪慣量。2、操作計算機啟動電機1，電機I拖動軌道輪3、同步齒輪箱4、飛輪5旋轉，使軌道輪3、車輪8線速度達到試驗初速度380km/h，此時飛輪5儲存動能。3、待初速度380km/h穩(wěn)定后，由計算機輸出制動指令，同時切斷電機I輸出，用于控制制動的電控裝置接收到制動指令后，實施制動，制動作用后使車輪8速度按照減速度曲線逐步降低。此時飛輪5釋放能量，模擬車輛運行時的動能變化過程。4、車重配置滿足單盤試驗，通過本制動模擬系統(tǒng)綜合試驗臺用于進行輪盤制動器(如夾鉗)試驗，通過控制電機I輸出恒定轉速，切換變速齒輪箱11的三檔(1:1，1 :0.4、1:1. 46)，以滿足不同速度條件下制動力矩的需求，進行摩擦系數試驗等。5、整個試驗過程中，試驗數據檢測系統(tǒng)采集相關轉速信號、轉矩信號、輸出電氣參數、軸承振動、飛輪支撐座振動、制動盤溫度、軸承溫度和閘片壓力等信號，并上傳至檢測計算機進行數據分析、計算、顯示與存儲。6、通風除塵裝置將進行制動和單盤制動試驗時產生的煙塵去除或排出試驗場地；另外，由于制動時會產生大量熱量，也通過通風除塵裝置將各制動單元進行冷卻。7、考慮到試驗臺的安全性，緊急制動裝置用于突發(fā)緊急狀況時進行強制減速。當緊急制動時，制動夾鉗夾緊軌道輪，通過摩擦產生的熱能消耗機械動能，完成制動。本發(fā)明的不局限于上述實施例，凡采用等同替換形成的技術方案，如軌道輪和車輪分別為六個、八個或更多等均落在本發(fā)明要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺，包括電機、一端連接到電機輸出軸的主軸、設在所述主軸上的軌道輪，所述主軸通過軸承座固定在基座上，其特征在于還包括通過同步齒輪箱與所述主軸形成聯動的飛輪和通過反力架架設在所述軌道輪上的假車，所述飛輪通過支撐座固定在基座上，所述假車主要由轉向架和安裝在所述轉向架上的假車體構成，所述轉向架上設有與所述軌道輪相嵌合的被動車輪和與所述被動車輪相配的車輪制動裝置，所述假車體內放置有擬重砝碼。
2.根據權利要求1所述列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺，其特征在于所述電機和主軸分別至少為一對，每根主軸上所設置的軌道輪數量至少為兩個，所述同步齒輪箱至少為兩臺，每臺同步齒輪箱分別對應連接在每根主軸遠離所述電機的一端端部，所述同步齒輪箱之間連接有同步軸，每個同步齒輪箱的動力輸出軸上分別串設有兩組飛輪。
3.根據權利要求1所述列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺，其特征在于所述與被動車輪相配的車輪制動裝置是夾鉗基礎制動裝置。
4.根據權利要求1所述列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺，其特征在于所述與被動車輪相配的車輪制動裝置是踏面基礎制動裝置。
5.根據權利要求1所述列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺，其特征在于還包括通風除塵裝置和灑水裝置。
6.根據權利要求1所述列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺，其特征在于還包括與所述飛輪聯動的變速齒輪箱以及與變速齒輪箱輸出軸聯動的基礎制動試驗裝置，所述基礎制動試驗裝置主要由模擬輪夾鉗、夾鉗固定架和設有制動盤的模擬輪構成，所述模擬輪通過模擬輪支座安裝并與所述變速齒輪箱輸出軸形成聯動，所述變速齒輪箱與基礎制動試驗裝置連接處設有轉矩轉速傳感器，基礎制動試驗裝置內設有模擬輪制動盤溫度傳感器、模擬輪夾鉗壓力傳感器，模擬輪支座處設有振動檢測傳感器。
7.根據權利要求6所述列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺，其特征在于所述變速齒輪箱是三檔變速齒輪箱。
8.根據權利要求1-5任一項所述列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺，其特征在于還包括計算機和用于同步采集飛輪轉速信號、軌道輪轉速信號、主軸轉矩信號、軸承振動信號、飛輪支撐座振動信號、制動盤溫度信號、軸承溫度信號和閘片壓力信號、被動輪速度信號和轉向架三向加速度信號的試驗數據檢測系統(tǒng)，所述試驗數據檢測系統(tǒng)的檢測信號輸出到所述計算機，所述計算機還用于控制所述電機和所述制動裝置。
9.根據權利要求6或7所述列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺，其特征在于還包括計算機和用于同步采集飛輪轉速信號、軌道輪轉速信號、主軸轉矩信號、軸承振動信號、飛輪支撐座振動信號、制動盤溫度信號、軸承溫度信號和閘片壓力信號、被動輪速度信號和轉向架三向加速度信號的試驗數據檢測系統(tǒng)，所述試驗數據檢測系統(tǒng)還包括設于變速齒輪箱與基礎制動試驗裝置連接處的轉矩轉速傳感器，模擬輪制動盤溫度傳感器、模擬輪夾鉗壓力傳感器，模擬輪支座振動檢測傳感器，所述試驗數據檢測系統(tǒng)的檢測信號輸出到所述計算機，所述計算機還用于控制所述電機和所述制動裝置。
10.一種應用權利要求8中所述列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺進行試驗的方法，包括以下步驟 a、在假車體內配置擬重砝碼，使砝碼和假車體兩者的總重與所模擬的列車車重一致；.對飛輪進行組合使其在轉動時的慣量與所模擬列車在直線行駛時的慣量相對應； b、啟動電機驅動軌道輪和飛輪，當軌道輪和飛輪的線速度到達預設的初速度時，通過計算機輸出制動指令同時切斷電機輸出，使車輪速度按照減速度曲線逐步降低，試驗數據檢測系統(tǒng)采集在車輪速度降低過程中實時的一組軌道輪、飛輪和車輪的轉速信號、主軸的轉矩信號、輸出電氣參數、所述軸承座的振動、飛輪支撐座振動、車輪制動盤溫度、軸承溫度和車輪制動裝置的壓力信號，并上傳至檢測計算機進行數據分析、計算、顯示與存儲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺，包括電機、連接到電機輸出軸的主軸、設在所述主軸上的軌道輪，所述主軸通過軸承座固定在基座上，與所述主軸聯動的同步齒輪箱和飛輪，還包括了與軌道輪聯動的假車和用于固定所述假車的反力架，所述飛輪通過支撐座固定在基座上，所述轉向架上設有與所述軌道輪相嵌合的被動車輪以及與所述被動車輪相配的車輪制動裝置，所述假車體內放置有擬重砝碼。同時，還具有與飛輪組聯動的變速齒輪箱以及與變速齒輪箱輸出軸聯動的基礎制動試驗裝置。通過本申請中的列車制動系統(tǒng)綜合試驗臺能夠實現制動控制策略、滑行控制策略、基礎制動等方面的試驗研究，以提高制動系統(tǒng)的技術發(fā)展。
文檔編號G01M17/08GK103033373SQ20121055787
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權日2012年12月20日
發(fā)明者王杰, 王群, 胡康 申請人:南京浦鎮(zhèn)海泰制動設備有限公司