CN101865783B - 轨道车辆转向架性能参数综合检测台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道车辆转向架的性能参数综合检测台。包括机械模拟检测装置和测试信号传输处理系统。机械模拟检测装置主要由框架、移动平台、加载梁、垂直加载作动器，水平加载作动器、轮对夹紧作动器及道轨组成。测试信号传输处理系统包括工业控制计算机、激光测距仪、载荷传感器及其所产生信号的传输通道及数据处理软件。本发明实现了轨道车辆转向架整体件的模拟车辆车体枕梁的加载、转向架的回转和轮对横动的在线检测，所设置的测试信号传输处理系统，实现了快速、精确地多个项目的综合检测，确保了转向架动力学性能参数的可靠性；提高了轨道车辆的安全性能，满足了铁道部相关规定的要求。

Description

轨道车辆转向架性能参数综合检测台

技术领域

本发明涉及车辆性能参数的检测设备，特别涉及轨道车辆转向架性能参数综合检测台。

背景技术

轨道车辆转向架性能参数的测定，是确保车辆动力学性能符合规定要求的重要手段。而长期以来，对所制造的轨道车辆转向架性能参数的测定，只能将其各主要组成件分开，逐个放在试验室内不同试验台分别测试。这种测试方式，由于各零部件加工尺寸的误差、及组装时公差配合等因素的存在，不可避免地造成了轨道车辆转向架性能参数的离散性。这种离散性对车辆的动力学性能具有较大影响。也就是说现行检测方法和检测设备的局限性，使所测得的转向架性能参数是不完全可靠的，存在着一定的安全隐患。根据铁道部相关文件的规定，从轨道车辆运行的安全性考虑，必须提高转向架的成品制造质量，并要求在生产线上即对每个制造完成的转向架的性能参数进行检测，确保出厂的轨道车辆转向架的动力学性能满足规范要求。

发明内容

本发明根据铁道部相关文件的要求，提供了一种轨道车辆转向架的性能参数综合检测台，目的在于解决轨道车辆转向架整体件的在线综合检测，提高转向架的性能参数检测的可靠性。

本发明的技术解决方案

本发明所称综合检测台包括机械模拟检测装置和测试信号传输处理系统。所述机械模拟检测装置主要由框架、移动平台、垂直加载作动器，水平加载作动器、轮对夹紧作动器及道轨连接构成；所述测试信号传输处理系统包括工业控制计算机、激光测距仪、载荷传感器及数据处理软件，由信号传输通道连接而成；所述的轨道车辆转向架位于移动平台所设的道轨上。

本发明的进一步技术解决方案

所述的框架为龙门式加载框架，主要由上横梁、立柱、基础底架组成；框架下部位的基础底架的上方设置移动平台，上部位设置加载梁，上框架与加载梁之间设置有垂直加载作动器；在移动平台的一侧设置有水平加载作动器。所述垂向作动器连接A伺服电机；所述水平加载作动器连接B伺服电机。

所述道轨与转向架车轮之间设置有轮对夹紧作动器。

所述垂直加载作动器并列设有两套，其升降丝杆的顶端连接垂直载荷传感器；

所述水平加载作动器共设四套，相互平行地位于移动平台的同一侧，其横向伸缩丝杆连接水平载荷传感器。

所述加载梁的两端设置有走轮装置，其走轮相嵌于立柱内壁所设的升降槽内。

所述轮对夹紧作动器共设16套，每组4套同夹持转向架的一个车轮，每组套连接一个夹紧载荷传感器。

所述的移动平台底部以平面轴承为载体设置在基础底架的上方。

本发明的有益效果

(一)本发明实现了轨道车辆转向架整体件的在线的综合检测，克服了现有技术只能在实验室对每个组成件分步检测所带来的性能参数的离散性，确保了车辆动力学性能符合规定，提高了轨道车辆的安全性能，满足了铁道部相关文件的要求；

(二)本发明模拟轨道车辆车体枕梁的加载、转向架的回转和轮对横动的在线检测，确保了转向架动力学性能参数的可靠性；

(三)本发明采用的测试信号传输处理系统，实现了快速、精确地多个项目的综合检测。

(四)本发明采用伺服电机驱动垂直、水平加载作动器，结构简洁、可靠、操作方便。

(五)本发明不需更换上心盘，可适应不同轴重转向架的加载检测，适用范围广。

(六)本发明的机械模拟检测装置的框架结构，实现内力体系的平衡，安装位置的稳定性有助于检测试验顺利进行。

附图说明

图1为本发明机械模拟检测装置正视结构示意图；

图2为本发明机械模拟检测装置俯视结构示意图；

图3为本发明测试信号传输处理系统组件连接关系示意图；

图4为本发明所有检测项目检测流程示意图。

具体实施方式

本发明所称的轨道车辆转向架组装落成后，须对转向架的基本性能参数进行检测，确保每个转向架的性能参数符合技术条件要求。检测台须位于转向架组装生产线的终端，同时要满足转向架组装生产流水线作业的节拍(约15分钟)的在线检测。

本发明又基于：

(1)综合检测台必须模拟轨道车辆车体枕梁的加载、转向架的回转和轮对横动等在线检测环境；

(2)所检测的轨道车辆转向架是为轴重21T～32.5T的各种型号的两轴转向架，其轨距为1435mm、旁承间距为1520mm、固定轴距为1750～1860mm、车轮直径为840～915mm；

(3)综合检测台所要检测的内容共九项，其中：重要项目为空载及重车心盘面高度，弹簧旁承预压缩量，及空载、重车旁承滚子至上旁承之间的间隙，空载、重车时心盘载荷、空载及重车回转阻力矩；次重要项目为空载及重车相对摩擦系数、空载及重车弹簧静挠度、空载及重车抗菱刚度、空载及重车抗剪刚度。

因此，本发明技术解决方案所制造的机械模拟检测装置和所连接的测试信号传输处理系统，必须满足上述检测试验的各项要求。

如图1、2所示，本发明的机械模拟检测装置主要由框架1、移动平台2、加载梁3、垂直加载作动器4(共二个)，水平加载作动器5(共四个)、轮对夹紧作动器6及道轨7组成。所述的框架为龙门式加载框架，主要由上横梁11、立柱12、基础底架13组成；所要检测的转向架8位于加载梁3下方，转向架的车轮81位于道轨7上。所述加载梁3的两端上侧设置有走轮装置，该走轮装置的走轮相嵌于立柱12内壁所设的升降槽内。所述垂直加载作动器4的主要组件为升降丝杆，并列设有两套，位于上横梁11与加载梁之间，由A伺服电机驱动，丝杆的顶端连接垂直载荷传感器(或称压力传感器)。所述水平加载作动器5主要组件为横向伸缩丝杆，共设4套，相互平行地位于移动平台的同一侧，由B伺服电机驱动，并连接水平载荷传感器(或称位移传感器)。所述轮对夹紧作动器共设16套，每组4套共夹持一个车轮，每组连接一个夹紧载荷传感器。移动平台的底部设置有平面轴承9作为载体。

如图3所示，本发明综合检测台的测试信号传输处理系统组件包括：工业控制计算机及其数据处理器、激光测距传感器、位移传感器，压力载荷传感器及其所产生信号的传输通道及数据处理软件。

工业控制计算机发出指令，先后驱动轮对夹紧作动器、垂直加载作动器、水平加载作动器摸拟转向架的工作过程，在摸拟的工作过程中，激光测距传感器、位移传感器、压力载荷传感器将信号送到高分辨率的数据处理器进行数字化处理，经过数字处理器的运算、转化，变成我们所需要的数据，然后送到工业控制计算机。工业控制计算机中的数据处理软件，能够对各种数据进行采集、分析、判断；将所测转向架的各种性能参数，通过与采集的数据进行比较，判断、确定是否合格，如果不合格，提示不合格的原因，指导操作人员进行处理。如果合格，则数据可以进行保存或打印。工业控制计算机除了能将采集到的数据保存到数据库中之外，还能形成各种需要的报表、时实趋势图、历史趋势图。

图4所示，是本发明的检测工作流程：

首先将被测转向架推进检测台中，轮对夹紧作动器动作将其夹紧、定位、固定；

二是，将水平作动器、垂直作动器回零点，作好检测准备；

三是，垂直作动器向下压到重车位再返回零点，如此动作两次，消除机械应力对检测产生的误差；

四是，垂直加载作动器向下移动，开始检测：一般是先作空车位检测，获得相关数据后，再作重车位检测，得到相关数据。在空车位与重车位之间同时完成回转阻力矩、抗菱刚度、抗剪刚度的测量。各种检测完成后，各作动器重新回零，轮对夹紧作动器松开，转向架从检测台推出，检测台再作好下次检测准备。

以下对主要检测项目作出简要说明：

(一)空载及重车心盘面高度的检测；

空载及重车心盘面高度的检测是通过加载梁上的位移传感器完成的，加载梁下移时、位移传感器直接反映加载梁下移的距离，当芯盘上的压力传感器达到空载时压力时，发出一个位移采集信号，此时的位移值与零位时高度值的差就是空车芯盘的高度，即零位时的高度-位移值＝空车芯盘的高度。重车检测原理及操作与空载相同。

(二)弹簧旁承预压缩量的检测：

弹簧旁承预压缩量的检测是通过旁程压力传感器、芯盘位上的激光传感器共同完成的，在加载梁下移的过程中，当旁程上刚刚产生压力时就会发出一个采集信号，采集激光传感器上的距离值，这个距离值就是加载梁上的芯盘与转向架上的芯盘的距离，也就是弹簧旁承预压缩量。

(三)空载、重车旁承滚子至上旁承之间的间隙的检测：

空载、重车旁承滚子至上旁承之间的间隙的检测是相同的，以空车为例，当芯盘下移到空车位时，芯盘上的压力传感器会发出一个信号，向下移动停止，旁程位处的位移传感器在气缸的驱动下伸出，顶到旁承滚子停下，此时读出位移传感器的值，这个值减去传感器的初始值就是旁承滚子至上旁承之间的间隙数值。

(四)空载、重车时心盘载荷的检测：

空载、重车时心盘载荷的检测是通过在心盘上的载荷传感器，直接检测出，没有中间过程，检测精度高。

(五)空载及重车回转阻力矩的检测；

空载及重车回转阻力矩的检测原理及操作是一样的，以空车为例，当加载梁下移到空车位时停下，两个水平作动器在B伺服电机的驱动下作水平回转运动，摸拟火车空车转弯时的状况，此时通过水平作动器上水平荷载传感器的拉压及位移传感器反映出的数据，计算出其回转阻力矩。

(六)空载及重车相对摩擦系数的检测；

空载及重车相对摩擦系数的检测原理及操作是一样的。以空车为例：垂直加载梁向下移动，当移动到空车位时，再返回到零位是一个运动过程，从旁程刚受力到空车位再到旁程力小于某一个值时为一个检测过程，在检测过程中，旁程、芯盘上的总压力在不断的变化，位移也在不断的变化，假设以压力的变化量为Y轴、以位移的变化量为X轴作曲线，则形成两条曲线，将从旁程刚受力到空车位曲线设为A，将空车位再到旁程力小于某一个值时的曲线设为B，这两条曲线分别与X轴构成的面积分别设为A1、B1，把A1-B1的差设为C，即C＝A1-B1，那么空载相对摩擦系数＝C/(A1-B1)。

(七)空载及重车弹簧静挠度的检测；

空载及重车弹簧静挠度的检测原理及操作是一样的。以空车为例，当垂直加载梁向下移动，在旁程刚刚受到压力时，此时可以测出转向架在自由状况下的芯盘高度，当达到空车位时，此时可以测出空车时芯盘的高度。自由高减去空车高即为空载弹簧静挠度。

(八)空载及重车抗菱刚度的检测；

空载及重车抗菱刚度的检测原理及操作是一样的。以空车为例，当垂直加载梁移动到空车位时停下，水平作动器开始往返平移运动，同时带动被测转向架的摇枕和侧架两者作平移运动。遥枕和侧架两端装有激光传感器，能够检测出摇枕、侧架两端的位移量，进而算出摇枕、侧架的转角，设摇枕的转角为∮L，侧架的转角为∮F。同时通过水平作动器的拉压传感器、位移传感器能够计算出水平作动器的转矩ML(力*位移量)，则空载抗菱刚度＝ML/(步F-∮L)。

(九)空载及重车抗剪刚度。

空载及重车抗剪刚度检测原理及操作是一样的。以空车为例，在测抗菱刚度的同时，抗剪刚度也可得出，抗剪刚度＝ML/位移量平方＝力/位移量，其中力是水平作动器动作时测量的力，位移量是水平作动器动作时的位移量。

综上，本发明达到了预期的发明目的。

Claims (5)

1.轨道车辆转向架的性能参数综合检测台，其特征在于：该检测台包括机械模拟检测装置和测试信号传输处理系统，所述机械模拟检测装置主要由框架、移动平台、垂直加载作动器，水平加载作动器、轮对夹紧作动器及道轨连接构成；所述测试信号传输处理系统包括工业控制计算机及其数据处理器、激光测距传感器、位移传感器，压力载荷传感器及其所产生信号的传输通道及数据处理软件，由信号传输通道连接而成；所述的轨道车辆转向架位于移动平台所设的道轨上；所述的框架为龙门式加载框架，主要由上横梁、立柱、基础底架组成；框架下部位的基础底架的上方设置移动平台，上部位设置加载梁，上横梁与加载梁之间设置有垂直加载作动器；在移动平台的一侧设置有水平加载作动器；所述垂直加载作动器连接伺服电机A；所述水平加载作动器连接伺服电机B；所述垂直加载作动器并列设有两套，其升降丝杆的顶端连接垂直载荷传感器；所述水平加载作动器共设四套，相互平行地位于移动平台的同一侧，其横向伸缩丝杆连接水平载荷传感器。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆转向架的性能参数综合检测台，其特征在于：所述道轨与转向架车轮之间设置有轮对夹紧作动器。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆转向架的性能参数综合检测台，其特征在于：所述加载梁的两端设置有走轮装置，其走轮相嵌于立柱内壁所设的升降槽内。

4.根据权利要求2所述的轨道车辆转向架的性能参数综合检测台，其特征在于：所述轮对夹紧作动器共设16套，每组4套同夹持转向架的一个车轮，每组连接一个夹紧载荷传感器。

5.根据权利要求1所述的轨道车辆转向架的性能参数综合检测台，其特征在于：所述的移动平台底部以平面轴承为载体设置在基础底架的上方。

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