CN103728143A - 高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统及试验方法，属于车辆载荷疲劳试验与舒适度试验设备领域，具体涉及一种气压交替变化试验高速列车载荷疲劳和舒适度的装置。其特征在于：所述的抽气接口分别连接两条管路，第一抽气管（4）通过第三气动开关蝶阀（401）连接抽气系统，第一充气管（5）通过第六气动开关蝶阀（501）连接充气系统；第二抽气管（8）和第二充气管（9）分别通过第一气动开关蝶阀（202）和第二气动开关蝶阀（204）连接高速列车舒适度试验装置（2）的出气口和进气口。本发明结构设计合理，同时具备测量载荷疲劳和舒适度的功能，且测量数据准确，测量精度较高，高仿真度的模拟列车气动载荷的受力状态。

Description

高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统及试验方法

技术领域

高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统及试验方法，属于车辆载荷疲劳试验与舒适度试验设备领域，具体涉及一种气压交替变化测试高速列车载荷疲劳和舒适度的装置。

背景技术

高速列车的时速通常在250公里以上，高速列车在通过隧道、两辆列车交会或列车在遭遇强风环境时，高速列车的车体表面会受到气动压力在正负数千帕瞬时变化的交变气动载荷的作用。交变气动载荷一方面对机车车体本身的刚度和疲劳强度有很大的影响，另一方面，对车厢内乘客的舒适度也有很大的影响。

目前，对高速列车的试验更多的是对列车舒适度的试验，对气动载荷疲劳的试验较少，关于测试载荷疲劳的试验理论较多，具体的试验系统较少，虽然也有采用对试验装置进行抽放气的方式进行试验的试验系统，但在进行气动加载时，多是采用通过真空泵进行抽气，通过开启进气口自由进气的方式进行放气，这种试验方式的精度不高，可操作的稳定性差，加之其试验装置自身的不完善和设计缺陷，在实际的测试和试验中，并没有取得理想的效果和数据。而且，目前的试验系统只能单独进行气动载荷疲劳或舒适度的试验，同一套试验系统不能兼具两种试验功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构合理、测试精度高、测试准确、同时具有载荷疲劳和舒适度试验功能的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统及试验方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统，包括抽气系统，抽气系统通过抽气接口连接高速列车载荷疲劳试验装置，其特征在于：所述的抽气接口分别连接两条管路，一条为第一抽气管，第一抽气管通过第三气动开关蝶阀连接抽气系统，另一条为第一充气管，第一充气管通过第六气动开关蝶阀连接充气系统；在第三气动开关蝶阀后侧的第一抽气管上连接有第二抽气管，在第六气动开关蝶阀后侧的第一充气管上连接有第二充气管；第二抽气管和第二充气管分别通过第一气动开关蝶阀和第二气动开关蝶阀连接高速列车舒适度试验装置的出气口和进气口，在高速列车载荷疲劳试验装置和高速列车舒适度试验装置的进气口和出气口处分别设有压力变送器。通过抽气系统和抽气系统交替对试验车进行抽气或充气，且反复交替进行，可最大程度的模拟高速列车的气动载荷，确保测试数据的准确性；同时具有载荷疲劳和舒适度试验功能，通过气动开关蝶阀实现测试种类的轻松转换，并通过压力变送器将测得的气体压力信号转变成4-20mADC信号输出给控制系统，便于随时记录。

所述的抽气系统包括顺序连接的真空缓冲罐、第一水环真空泵、第二水环真空泵和汽水分离器及软化水进口和排水口，排水口通过第一常闭切断阀和第二常闭切断阀分别连接第一水环真空泵和第二水环真空泵；水环真空泵驱动电机采用固态软启动器，该装置具有起动电流小且恒定、转矩逐步增加的起动特性，且起动平稳，机械应力冲击小，有效保护电动机及传动机械；

真空缓冲罐的容积为20m³，真空缓冲罐与第一水环真空泵之间顺序设有第四压力变送器、第一真空表、第四气动开关蝶阀和第一止回阀；

第一水环真空泵的进水口与软化水进口之间设有第一压力表、第一电磁阀、第五压力变送器、第一温度表和第二压力表；第一水环真空泵的出水口连接汽水分离器入口，汽水分离器的出水口连接排水口；

在汽水分离器入口与第五压力变送器两端并联第二水环真空泵，第二水环真空泵的入水口通过第三压力表和第二电磁阀连接第五压力变送器，第二水环真空泵的出水口连接汽水分离器入口；

第二水环真空泵一端顺序连接第二止回阀、第五气动开关蝶阀、第二真空表和第六气动调节蝶阀，第一止回阀和第二止回阀之间通过管路连接且设有放气口。

所述的充气系统包括顺序连接的第一过滤器、冷冻式干燥机、第二过滤器、储气罐、第一压缩机、第二压缩机和冷却水进口，冷却水进口分别通过第一气动角座阀和第二气动角座阀连接第一压缩机和第二压缩机的进水口，第一压缩机和第二压缩机的出水口同时连接冷却水出口；冷却水进口处设有第二温度表和第四压力表；

冷冻式干燥机的进水口连接第二温度表，冷冻式干燥机的出水口连接冷却水出口；

第一抽气管的抽气口处的第三压力变送器与储气罐之间顺序设有第六气动开关蝶阀、第一气动调节阀、自力式压力调节阀和常开切断阀，储气罐的压力为1.2Mpa。自力式压力调节阀的原理是利用被调节介质自身压力变化来进行自动调节的阀门，是根据力学原理将被控介质引入执行机构产生力作用推动控制阀芯元件上下位移达到自动调节，自力式压力调节阀精确测定了阀内弹簧的应力和应变之间的关系，采用阀后压力自动控制的办法，使阀后压力（即出口压力）控制在1.3~1.4atm，控制精度达到2%。

且在自力式压力调节阀后串联一个气动调节阀，自力式压力调节阀的出口压力为1.3~1.4atm，要使压力降至1.04~1.1atm，采取在自力式压力调节阀后串联一个精度高的气动调节阀，进一步降压，由于这一级压缩比为1.4~1.2，所以较为容易实现，气动调节阀是自动控制，由压力变送器输出信号控制阀门的开度，即控制输出压力的高低。

所述的高速列车载荷疲劳试验装置的压力容积为30m³，压力变化范围为0.9atm~1.1atm；高速列车舒适度试验装置的容积为200m³，压力变化范围为1atm±3kpa。

所述的自力式压力调节阀的压缩比为10，出口压力为1.3~1.4atm，第一气动调节阀的压缩比为1.4~1.2。由于压缩机排出的气体压力为14atm，要想降到试验所用的1.04~1.1atm，需要压缩比为13~14，而普通的压力调节阀的压缩比仅为5~6，无法实现准确的降压，通过自力式压力调节阀和第一气动调节阀配合使用，形成两级降压，可轻松将压缩机排出的气体压力降至试验所需压力，顺利完成试验。

一种利用上述的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统进行的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、首先，高速列车载荷疲劳试验装置内的充压保持在1.1atm，将抽气接口连接高速列车载荷疲劳试验装置的气体进出气口，关闭第一气动开关蝶阀和第二气动开关蝶阀，开启第六气动开关蝶阀和第三气动开关蝶阀，此时，高速列车载荷疲劳试验装置连通抽气系统和充气系统，进行高速列车载荷疲劳试验；

b、通过抽气系统和充气系统的配合使用将高速列车载荷疲劳试验装置内的气压按一个标准大气压的10%上下交替变化，先通过抽气系统的第一水环真空泵或第二水环真空泵对高速列车载荷疲劳试验装置进行抽气，将高速列车载荷疲劳试验装置内的气压由1.1atm抽至0.9atm，使其低于1atm；再通过充气系统的第一压缩机或第二压缩机将高速列车载荷疲劳试验装置内的气压由0.9atm充至1.1atm，使其高于1atm；

第一压缩机或第二压缩机内排出的压力在进入高速列车载荷疲劳试验装置之前通过设置在管路上的自力式压力调节阀和第一气动调节阀依次进行两级降压处理，先通过自力式压力调节阀将从储气罐排出的14atm的压力的气体降至1.3~1.4atm，再通过第一气动调节阀将1.3~1.4atm的压力降至 1.04~1.1atm，满足试验要求；

c、按照步骤b的做法对高速列车载荷疲劳试验装置内的压力交替进行抽气和充气，交替周期为20秒，压力精度控制在±2%，反复多次之后，通过第三压力变送器得出变化数据，通过控制系统进行记录；

d、通过控制系统关闭第六气动开关蝶阀和第三气动开关蝶阀，将第二抽气管和第二充气管分别连接高速列车舒适度试验装置的出气口和进气口，开启第一气动开关蝶阀和第二气动开关蝶阀，高速列车舒适度试验装置连通抽气系统和充气系统，进行高速列车的舒适度试验；

e、将高速列车舒适度试验装置内的充压保持在1.04 atm，采用如步骤b所述的同样的方式，对高速列车舒适度试验装置进行抽气和充气，压力变化范围为1atm±0.04 atm，通过抽气系统的第一水环真空泵或第二水环真空泵将高速列车舒适度试验装置内的压力由1.04 atm抽至0.96atm，再通过充气系统的第一压缩机或第二压缩机将高速列车舒适度试验装置内的压力由0.96atm充至1.04atm；

f、对高速列车舒适度试验装置分别进行多次的矩形波和锯齿形波的试验，反复进行多次，进行矩形波试验时，在抽气或充气之后保持压力，保持时间为10min；进行锯齿形波试验时，变化周期为9.6秒；

g、反复多次之后，通过压力变送器得出变化数据，通过控制系统进行记录，同时实时监控各个压力仪表及温度仪表数据，及时诊断及在线维修。

所述的第一水环真空泵和第二水环真空泵的最大抽气量为26m³/min，调节范围为0 ~26 m³/min，配用电动机的功率为45kW。

所述的第一压缩机和第二压缩机的最大排出压力为1.3MPa，最大排气量为24m³/min，压缩机配用电动机的功率为185kW。

所述的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验的试验顺序可互换，舒适度试验的矩形波试验和锯齿形波的试验顺序可互换。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、载荷加载仿真度高、数据准确：通过抽气系统和抽气系统交替对试验车进行抽气或充气，且反复交替进行，可最大程度的模拟高速列车的气动载荷，确保测试数据的准确性；并通过压力变送器将测得的气体密度和压力信号转变成4-20mADC信号输出给控制系统，便于随时记录实验数据，保证试验记录的时效性。

2、功能性强、且结构合理：本发明的试验系统同时具有高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验的两种试验功能，将抽气接口连接需要操作的试验装置的进/出气口，并通过控制相应试验系统上设置的气动开关蝶阀，即可实现试验种类的轻松转换，节省了试验时间和更换系统的麻烦，结构设计巧妙、合理，节约了大量的试验时间。

3、测量精度高、控制精度高：自力式压力调节阀的原理是利用被调节介质自身压力变化来进行自动调节的阀门，是根据力学原理将被控介质引入执行机构产生力作用推动控制阀芯元件上下位移达到自动调节，自力式压力调节阀精确测定了阀内弹簧的应力和应变之间的关系，采用阀后压力自动控制的办法，使阀后压力（即出口压力）控制在1.3~1.4atm，控制精度达到2%；在抽气系统的充气口上第一气动调节阀和自力式压力调节阀，压缩机内的压力在进入高速列车载荷疲劳试验装置之前，利用自力式压力调节阀和第一气动调节阀依次进行两级降压处理，先通过自力式压力调节阀将从压缩机排出的14atm的压力的气体降至1.3~1.4atm，再通过第一气动调节阀将1.3~1.4atm的压力降至1.04~1.1atm，充分满足试验要求，克服现有技术中压力调节阀无法实现大幅度降压的缺陷，进一步保证测量精度和准确性。

4、气密性好：为保证车体气密性试验要求的控制精度，控制系统中的控制器、监控组态部分采用西门子系列产品，中央处理单元（S7-300）及相关信号模块安装于主控制柜，从站（S7-200）及相关信号模块安装于从站控制柜。主站与工控机采用网线连接，主从站之间采用光纤连接。

附图说明

图1是高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统连接关系示意图。

其中：1、高速列车载荷疲劳试验装置  2、高速列车舒适度试验装置  201、第一压力变送器  202、第一气动开关蝶阀  203、第二压力变送器  204、第二气动开关蝶阀  3、第三压力变送器  4、第一抽气管  401、第三气动开关蝶阀  402、第四压力变送器  403、第一真空表  404、第四气动开关蝶阀  405、第一止回阀  406、第一水环真空泵  407、第一压力表  408、第一电磁阀  409、汽水分离器  4091、排气口  410、第二电磁阀  411、第五压力变送器  412、第一温度表  413、第二压力表  414、软化水进口  415、排水口  416、第三压力表  417、第二水环真空泵  418、第一常闭切断阀  419、第二止回阀  420、第二常闭切断阀  421、放气口  422、第二真空表  423、第五气动开关蝶阀  424、第六气动调节蝶阀  5、第一充气管  501、第六气动开关蝶阀  502、第一气动调节阀  503、自力式压力调节阀  504、常开切断阀  505、第七气动开关蝶阀  506、第一过滤器  507、冷冻式干燥机  508、第二过滤器  509、第一压缩机  510、第二压缩机  511、第一气动角座阀  512、第二气动角座阀  513、第二温度表  514、冷却水出口  515、冷却水进口  516、第四压力表  6、真空缓冲罐  7、储气罐  8、第二抽气管  9、第二充气管。

具体实施方式

图1是本发明的最佳实施例，下面结合附图1对本发明做进一步说明。

参照附图1：该高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统，包括抽气系统、充气系统和控制系统，抽气系统通过抽气接口连接高速列车载荷疲劳试验装置1，抽气接口分别连接两条管路，一条为第一抽气管4，第一抽气管4通过第三气动开关蝶阀401连接抽气系统，另一条为第一充气管5，第一充气管5通过第六气动开关蝶阀501连接充气系统；在第三气动开关蝶阀401后侧的第一抽气管4上连接有第二抽气管8，在第六气动开关蝶阀501后侧的第一充气管5上连接有第二充气管9；第二抽气管8和第二充气管9分别通过第一气动开关蝶阀202和第二气动开关蝶阀204连接高速列车舒适度试验装置2的出气口和进气口，在高速列车载荷疲劳试验装置1和高速列车舒适度试验装置2的进气口和出气口处分别设有压力变送器。

抽气系统包括顺序连接的真空缓冲罐6、第一水环真空泵406、第二水环真空泵417和汽水分离器409及软化水进口414和排水口415，排水口415通过第一常闭切断阀418和第二常闭切断阀420分别连接第一水环真空泵406和第二水环真空泵417；

真空缓冲罐6与第一水环真空泵406之间顺序设有第四压力变送器402、第一真空表403、第四气动开关蝶阀404和第一止回阀405；第一水环真空泵406的进水口与软化水进口414之间设有第一压力表407、第一电磁阀408、第五压力变送器411、第一温度表412和第二压力表413；第一水环真空泵406的出水口连接汽水分离器409入口，汽水分离器409的出水口连接排水口415；在汽水分离器409入口与第五压力变送器411两端并联第二水环真空泵417，第二水环真空泵417的入水口通过第三压力表416和第二电磁阀410连接第五压力变送器411，第二水环真空泵417的出水口连接汽水分离器409入口；第二水环真空泵417一端顺序连接第二止回阀419、第五气动开关蝶阀423、第二真空表422和第六气动调节蝶阀424，第一止回阀405和第二止回阀419之间通过管路连接且设有放气口421。

充气系统包括顺序连接的第一过滤器506、冷冻式干燥机507、第二过滤器508、储气罐7、第一压缩机509、第二压缩机510和冷却水进口515，冷却水进口515分别通过第一气动角座阀511和第二气动角座阀512连接第一压缩机509和第二压缩机510的进水口，第一压缩机509和第二压缩机510的出水口同时连接冷却水出口514；冷却水进口515处设有第二温度表513和第四压力表516；冷冻式干燥机507的进水口连接第二温度表513，冷冻式干燥机507的出水口连接冷却水出口514；第一抽气管4的抽气口处的第三压力变送器3与储气罐7之间顺序设有第六气动开关蝶阀501、第一气动调节阀502、自力式压力调节阀503和常开切断阀504。

高速列车载荷疲劳试验装置1的压力容积为30m³，压力变化范围为0.9atm~1.1atm；高速列车舒适度试验装置2的压力容积为200m³，压力变化范围为1atm±3kpa。真空缓冲罐6和储气罐7均放置在室外，真空缓冲罐6的容积为20m³，储气罐7的压力为1.2Mpa。自力式压力调节阀503的压缩比为10，出口压力为1.3~1.4atm，第一气动调节阀502的压缩比为1.4~1.2。

利用上述的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统进行的试验方法，包括如下步骤：

a、首先，高速列车载荷疲劳试验装置1内的充压保持在1.1atm，将抽气接口连接高速列车载荷疲劳试验装置1的气体进出气口，关闭第一气动开关蝶阀202和第二气动开关蝶阀204，开启第六气动开关蝶阀501和第三气动开关蝶阀401，此时，高速列车载荷疲劳试验装置1连通抽气系统和充气系统，进行高速列车载荷疲劳试验；

b、通过抽气系统和充气系统的配合使用将高速列车载荷疲劳试验装置1内的气压按一个标准大气压的10%上下交替变化，先通过抽气系统的第一水环真空泵406或第二水环真空泵417对高速列车载荷疲劳试验装置1进行抽气，将高速列车载荷疲劳试验装置1内的气压由1.1atm抽至0.9atm，使其低于1atm；再通过充气系统的第一压缩机509或第二压缩机510将高速列车载荷疲劳试验装置1内的气压由0.9atm充至1.1atm，使其高于1atm；

第一压缩机509或第二压缩机510内排出的压力在进入高速列车载荷疲劳试验装置1之前通过设置在管路上的自力式压力调节阀503和第一气动调节阀502依次进行两级降压处理，先通过自力式压力调节阀503将从储气罐7排出的14atm的气体压力降至1.3~1.4atm，再通过第一气动调节阀502将1.3~1.4atm的压力降至1.04~1.1atm，满足试验要求；

c、按照步骤b的做法对高速列车载荷疲劳试验装置1内的压力交替进行抽气和充气，交替周期为20秒，压力精度控制在±2%，反复多次之后，通过第三压力变送器3得出变化数据，通过控制系统进行记录；

d、通过控制系统关闭第六气动开关蝶阀501和第三气动开关蝶阀401，将第二抽气管8和第二充气管9分别连接高速列车舒适度试验装置2的出气口和进气口，开启第一气动开关蝶阀202和第二气动开关蝶阀204，高速列车舒适度试验装置2连通抽气系统和充气系统进行高速列车的舒适度试验；

e、将高速列车舒适度试验装置2内的充压保持在1.04atm，采用如步骤b所述的同样的方式，对高速列车舒适度试验装置2进行抽气和充气，压力变化范围为1atm±0.04atm，通过抽气系统的第一水环真空泵406和第二水环真空泵417将高速列车舒适度试验装置2内的压力由1.04atm抽至0.96atm，再通过充气系统的第一压缩机509或第二压缩机510将高速列车舒适度试验装置2内的压力由0.96atm充至1.04atm；

f、对高速列车舒适度试验装置2分别进行多次的矩形波和锯齿形波的试验，反复进行多次，进行矩形波试验时，在抽气或充气之后保持压力，保持时间为10min；进行锯齿形波试验时，变化周期为9.6秒；

g、反复多次之后，通过压力变送器得出变化数据，通过控制系统进行记录，同时实时监控各个压力仪表及温度仪表数据，及时诊断及在线维修。

高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验的试验顺序可互换，舒适度试验的矩形波试验和锯齿形波的试验顺序可互换。水环真空泵的最大抽气量为26m³/min，调节范围为0~26 m³/min，配用电动机的功率为45kW；压缩机的最大排出压力为1.3MPa，最大排气量为24 m³/min，压缩机配用电动机的功率为185kW。

在选取水环真空泵的容量和压缩机的容量时，应先根据试验车的容积进行计算，满足在10s内将30m³试验车体从1.1atm抽至0.9 atm的要求所需的真空泵的抽气量计算：根据抽气时间的公式：

                   (1)

式中：

t——抽气时间，t=10s；

V——被抽试验车体的容积；取v=40m³（试验车体为30 m³，配套的真空罐及管路容积为10 m³，因此取v=40m³）；

S——泵的抽气量，m³/s；

p₀——刚开始抽气时，试验车体内气体压力，即p₀=1.1atm；

p₁——抽气结束时，试验车体内气体压力，即p₁=0.9atm；通过计算，泵的抽气量s=0.8m³/s=48m³/min，因此选择抽气量为24 m³/min的水环真空泵两台（考虑到管路损失，泵的抽气量应略大于系统需要的抽气量）。

满足10s内将30m³的试验车体从0.9atm充气至1.1atm所需的压缩机的排气量计算：

考虑到充气罐及管道的容积，同样取40m³作为计算容积。总充气量计算公式为：

              

           （2）

式中：

Q——需要的充气量，m³/min；

V——充气容积，m³/min；

ρ₀——压力为1.1atm时气体密度，kg/m³：

ρ₁——压力为0.9atm时气体密度，kg/m³：

ρ——标准工况下气体密度（在20℃、1atm条件下取ρ=1.205 kg/m³），通过计算，Q=48 m³/min。

考虑到管路损失选排气量为24 m³/min的螺杆压缩机两台，压力调节通过气动调节阀和自力式压力调节阀自动调节达到要求的入口压力。

为保证车体气密性试验要求的控制精度，控制系统中的控制器、监控组态部分采用西门子系列产品，中央处理单元（S7-300）及相关信号模块安装于主控制柜，从站（S7-200）及相关信号模块安装于从站控制柜。主站与工控机采用网线连接，主从站之间采用光纤连接。

控制系统以SIMATIC Step7 V5.3和WinCC V6.0为软件开发平台；STEP7编程软件包主要完成S7-300、ET200M类型配置、物理地址配置、硬件组态配置、网络通信端口配置、OB、FB、FC编程等任务，WinCC V6.0是SIMATIC全集成自动化的重要组成部分，它向用户提供了极大的应用灵活性和系统开发性，在工业自动化领域有着广泛的应用，是当今优秀的HMI/SCADA软件。

STEP7编程及硬件组态

PLC软件设计中充分利用STEP7的结构化编程方式，根据不同的需要建立起公共的功能块，经参数传递来反复进行调用，因而整个系统程序层次分明，易于理解和修改。

SIMATIC STEP7中组态配置内容包括：硬件名称和类型选择、模块安装次序、模块I/O地址、DP网络参数（主从站地址、传输速率、操作模式）等。

硬件配置包括负载电源模块、接口模块、中央处理单元（CPU）：CPU 315-2 、中央处理单元（CPU）：S7-200（用于螺杆压缩机控制系统）、信号模块：数字输入、数字输出、模拟输入、模拟输出，监控组态软件：WINCC(Windows Control Center)、执行器（固态软启动器）、现场执行器及测量仪表及工控主机。

采用SIMATIC Step7+WinCC V6.0组合，可大大地降低系统开发的成本，缩短项目实施的周期，它具有应用灵活、规模可伸缩、使用简便、功能强大等特点。另外，在本发明中充分利用 WinCC和Step7集成环境下的系统全局数据库技术，在变量的操作、存取、修改和逻辑块直接调用方面都给编程过程带来了极大的方便，这种面向对象的编程技术特性在以后的功能扩充、方案更改、系统优化和维护方面都具有很大的实用性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统，包括抽气系统，抽气系统通过抽气接口连接高速列车载荷疲劳试验装置（1），其特征在于：所述的抽气接口分别连接两条管路，一条为第一抽气管（4），第一抽气管（4）通过第三气动开关蝶阀（401）连接抽气系统，另一条为第一充气管（5），第一充气管（5）通过第六气动开关蝶阀（501）连接充气系统；在第三气动开关蝶阀（401）后侧的第一抽气管（4）上连接有第二抽气管（8），在第六气动开关蝶阀（501）后侧的第一充气管（5）上连接有第二充气管（9）；第二抽气管（8）和第二充气管（9）分别通过第一气动开关蝶阀（202）和第二气动开关蝶阀（204）连接高速列车舒适度试验装置（2）的出气口和进气口，在高速列车载荷疲劳试验装置（1）和高速列车舒适度试验装置（2）的进气口和出气口处分别设有压力变送器。

2.根据权利要求1所述的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统，其特征在于：所述的抽气系统包括顺序连接的真空缓冲罐（6）、第一水环真空泵（406）、第二水环真空泵（417）和汽水分离器（409）及软化水进口（414）和排水口（415），排水口（415）通过第一常闭切断阀（418）和第二常闭切断阀（420）分别连接第一水环真空泵（406）和第二水环真空泵（417）；

真空缓冲罐（6）的容积为20m³，真空缓冲罐（6）与第一水环真空泵（406）之间顺序设有第四压力变送器（402）、第一真空表（403）、第四气动开关蝶阀（404）和第一止回阀（405）；

第一水环真空泵（406）的进水口与软化水进口（414）之间设有第一压力表（407）、第一电磁阀（408）、第五压力变送器（411）、第一温度表（412）和第二压力表（413）；第一水环真空泵（406）的出水口连接汽水分离器（409）入口，汽水分离器（409）的出水口连接排水口（415）；

在汽水分离器（409）入口与第五压力变送器（411）两端并联第二水环真空泵（417），第二水环真空泵（417）的入水口通过第三压力表（416）和第二电磁阀（410）连接第五压力变送器（411），第二水环真空泵（417）的出水口连接汽水分离器（409）入口；

第二水环真空泵（417）一端顺序连接第二止回阀（419）、第五气动开关蝶阀（423）、第二真空表（422）和第六气动调节蝶阀（424），第一止回阀（405）和第二止回阀（419）之间通过管路连接且设有放气口（421）。

3.根据权利要求1所述的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统，其特征在于：所述的充气系统包括顺序连接的第一过滤器（506）、冷冻式干燥机（507）、第二过滤器（508）、储气罐（7）、第一压缩机（509）、第二压缩机（510）和冷却水进口（515），冷却水进口（515）分别通过第一气动角座阀（511）和第二气动角座阀（512）连接第一压缩机（509）和第二压缩机（510）的进水口，第一压缩机（509）和第二压缩机（510）的出水口同时连接冷却水出口（514）；冷却水进口（515）处设有第二温度表（513）和第四压力表（516）；

冷冻式干燥机（507）的进水口连接第二温度表（513），冷冻式干燥机（507）的出水口连接冷却水出口（514）；

第一抽气管（4）的抽气口处的第三压力变送器（3）与储气罐（7）之间顺序设有第六气动开关蝶阀（501）、第一气动调节阀（502）、自力式压力调节阀（503）和常开切断阀（504），储气罐（7）的压力为1.2Mpa。

4.根据权利要求1所述的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统，其特征在于：所述的高速列车载荷疲劳试验装置（1）的压力容积为30m³，压力变化范围为0.9atm~1.1atm；高速列车舒适度试验装置（2）的压力容积为200m³，压力变化范围为1atm±3kpa。

5.根据权利要求3所述的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统，其特征在于：所述的自力式压力调节阀（503）的压缩比为10，出口压力为1.3~1.4atm，第一气动调节阀（502）的压缩比为1.4~1.2。

6.一种利用权利要求1~5任一所述的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统进行的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、首先，高速列车载荷疲劳试验装置（1）内的充压保持在1.1atm，将抽气接口连接高速列车载荷疲劳试验装置（1）的气体进出气口，关闭第一气动开关蝶阀（202）和第二气动开关蝶阀（204），开启第六气动开关蝶阀（501）和第三气动开关蝶阀（401），此时，高速列车载荷疲劳试验装置（1）连通抽气系统和充气系统，进行高速列车载荷疲劳试验；

b、通过抽气系统和充气系统的配合使用将高速列车载荷疲劳试验装置（1）内的气压按一个标准大气压的10%上下交替变化，先通过抽气系统的第一水环真空泵（406）或第二水环真空泵（417）对高速列车载荷疲劳试验装置（1）进行抽气，将高速列车载荷疲劳试验装置（1）内的气压由1.1atm抽至0.9atm，使其低于1atm；再通过充气系统的第一压缩机（509）或第二压缩机（510）将高速列车载荷疲劳试验装置（1）内的气压由0.9atm充至1.1atm，使其高于1atm；

第一压缩机（509）或第二压缩机（510）内排出的压力在进入高速列车载荷疲劳试验装置（1）之前通过设置在管路上的自力式压力调节阀（503）和第一气动调节阀（502）依次进行两级降压处理，先通过自力式压力调节阀（503）将从储气罐（7）排出的14atm的压力的气体降至1.3~1.4atm，再通过第一气动调节阀（502）将1.3~1.4atm的压力降至 1.04~1.1atm，满足试验要求；

c、按照步骤b的做法对高速列车载荷疲劳试验装置（1）内的压力交替进行抽气和充气，交替周期为20秒，压力精度控制在±2%，反复多次之后，通过第三压力变送器（3）得出变化数据，通过控制系统进行记录；

d、通过控制系统关闭第六气动开关蝶阀（501）和第三气动开关蝶阀（401），将第二抽气管（8）和第二充气管（9）分别连接高速列车舒适度试验装置（2）的出气口和进气口，开启第一气动开关蝶阀（202）和第二气动开关蝶阀（204），高速列车舒适度试验装置（2）连通抽气系统和充气系统，进行高速列车的舒适度试验；

e、将高速列车舒适度试验装置（2）内的充压保持在1.04 atm，采用如步骤b所述的同样的方式，对高速列车舒适度试验装置（2）进行抽气和充气，压力变化范围为1atm±0.04atm，通过抽气系统的第一水环真空泵（406）或第二水环真空泵（417）将高速列车舒适度试验装置（2）内的压力由1.04 atm抽至0.96atm，再通过充气系统的第一压缩机（509）或第二压缩机（510）将高速列车舒适度试验装置（2）内的压力由0.96atm充至1.04 atm；

f、对高速列车舒适度试验装置（2）分别进行多次的矩形波和锯齿形波的试验，反复进行多次，进行矩形波试验时，在抽气或充气之后保持压力，保持时间为10min；进行锯齿形波试验时，变化周期为9.6秒；

g、反复多次之后，通过压力变送器得出变化数据，通过控制系统进行记录，同时实时监控各个压力仪表及温度仪表数据，及时诊断及在线维修。

7.根据权利要求6所述的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统的试验方法，其特征在于：所述的第一水环真空泵（406）和第二水环真空泵（417）的最大抽气量为26m³/min，调节范围为0 ～26 m³/min，配用电动机的功率为45kW。

8.根据权利要求6所述的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统的试验方法，其特征在于：所述的第一压缩机（509）和第二压缩机（510）的最大排出压力为1.3MPa，最大排气量为24m³/min，压缩机配用电动机的功率为185kW。

9.根据权利要求6所述的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验系统的试验方法，其特征在于：所述的高速列车载荷疲劳试验和舒适度试验的试验顺序可互换，舒适度试验的矩形波试验和锯齿形波的试验顺序可互换。

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