CN105784390A - 一种货车转向架失稳/制动综合试验测控系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种货车转向架失稳/制动综合试验测控系统及测试方法，该测控系统主要包括主控中心、低压控制中心、数据采集中心、液压控制中心、视频监控中心、洒水控制单元、滚动单元、制动单元和测速防滑单元；通过滚动单元带动货车转向架进行滚动作业；通过液压控制中心控制货车车体产生推挽激励，评估货车车体失稳特征；通过低压控制中心控制制动单元对货车车体制动加载，评估货车制动特征。该测控系统适用于货车车辆整车转向架运行模拟在线性能测试，模拟货车转向架的工作状况，实现对货车转向架失稳性能测试、干轨制动性能测试、湿轨制动性能测试，为试件的性能评估提供数据支持，为货车转向架设计调整提供依据。

Description

一种货车转向架失稳/制动综合试验测控系统及测试方法

技术领域

本发明涉及车辆转向架测试领域，具体的说，涉及一种货车转向架失稳/制动综合试验测控系统及测试方法。

背景技术

随着我国货运车辆需求的提升，对货车转向架性能要求也越来越高，因此急需装备完成转向架性能相应的试验装备对转向架新能进行相应性能测试。转向架是车辆安全运行走行的核心部件，所以，对转向架系统的性能研究和系统调试，显得尤为重要。

中国专利号201510051699.9公开一种动车组转向架失稳检测装置及实现方法，通过加速度传感器检测被测位置的横向加速度振动变化，将加速度振动信号转换为电流信号传输给数据采集单元，经对采集的加速度信息进行处理和判断，实时输出加速度传感器采集的转向架振动信息，以及失稳报警信号。上述失稳检测装置为失稳信号采集和检测装置，即在列车运行过程中实时反馈被测位置的加速度信息，但由于在车辆出厂前，需要对车辆转向架的工作状况进行模拟测试，以往没有专门针对货车转向综合架性能进行测试检测的综合性设备，也无法模拟货车转向架的工作工况进行相关测试，不能满货车转向架系统的研发、试验和检测要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种货车转向架失稳/制动综合试验测控系统及测试方法，可实现货车车辆整车转向架失稳性能测试和制动性能测试。

本发明的技术方案是：一种货车转向架失稳/制动综合试验测控系统，该测控系统主要包括主控中心、低压控制中心、数据采集中心、液压控制中心、视频监控中心、洒水控制单元、滚动单元、制动单元和测速防滑单元；主控中心与低压控制中心、数据采集中心、液压控制中心和视频监控中心电连接；低压控制中心与洒水控制单元、滚动单元和制动单元电连接，数据采集中心与测速防滑单元电连接。

优选的是，所述低压控制中心主要包括PLC控制器、洒水控制电路、滚动控制电路、制动控制电路、分压传感器、流量采集电路和通风控制电路；PLC控制器分别与洒水控制电路、滚动控制电路、制动控制电路、分压传感器、流量采集电路和通风控制电路电连接；PLC控制器通过与洒水控制电路连接，控制洒水控制单元进行洒水作业；PLC控制器通过与滚动控制电路连接，控制滚动单元进行滚动作业；PLC控制器通过与制动控制电路连接，控制制动单元进行制动作业。

优选的是，所述数据采集中心主要包括FPGA主机、AD采集模组、DI采集模组、ADAM模块、加速度传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器、扭矩传感器、速度传感器和电阻温度传感器；FPGA主机与AD采集模组、DI采集模组和ADAM模块电连接，ADAM模块与电阻温度传感器连接；AD采集模组和DI采集模组均与加速度传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器、扭矩传感器、速度传感器电连接。

优选的是，所述制动单元主要包括单车制动系统和惯性离合系统，惯性离合系统内有惯性存储，带动货车转向架运行至目标速度；单车制动系统控制货车转向架产生任意制动力制动。

一种货车转向架失稳/制动综合试验测试方法，利用上述测控系统，包括以下测试步骤：

步骤一：将货车车体连同货车转向架吊装至测控系统，将测控系统与货车相应接口连接，初始化测控系统；

步骤二：主控中心通过低压控制中心控制滚动单元，滚动单元带动货车转向架进行滚动作业，并按照滚动要求将货车转向架滚动速度提升至目标速度，数据采集中心和视频监控中心实时采集监控转向架滚动数据和状态；

步骤三：在货车车体滚动状态下，通过液压控制中心控制货车车体产生推挽激励，并按照失稳测试要求释放货车车体，数据采集中心和视频监控中心采集监控货车车体失稳数据和状态，并判断失稳特征；

步骤四：在货车车体滚动状态下，低压控制中心控制制动单元对货车车体制动加载，数据采集中心和测速防滑单元采集监控货车车体制动数据和状态，视频监控中心监控货车车体抱死缓解制动状态；

步骤五：主控中心控制货车缓解制动并撤除所有外部激励加载，强制货车车体由动态回复到静态，数据采集中心采集货车车体数据；

步骤六：对步骤二至步骤五采集的数据进行信息汇总并绘制曲线，评估货车转向架失稳/制动性能指标。

优选的是，所述步骤三的货车失稳性能测试与所述步骤四的干轨制动性能测试可单独或同时进行，在步骤四的干轨制动性能测试时，通过洒水控制单元控制洒水作业，模拟货车进行湿轨制动性能测试。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

1)适用于货车车辆整车转向架运行模拟在线性能测试，模拟货车转向架的工作状况，可实现对货车转向架失稳性能测试、干轨制动性能测试、湿轨制动性能测试，为试件的性能评估提供数据支持，为货车转向架设计调整提供依据；

2)通过液压控制中心控制货车车体产生推挽激励，根据采集推挽激励时的货车车体失稳数据，判断失稳特征，评估货车转向架失稳特性；

3)通过低压控制中心控制制动单元对货车车体制动加载，根据采集制动加载时的货车车体制动数据，以及抱死缓解制动时的制动数据，评估货车转向架制动特性；

4)将货车转向架失稳和制动测试集成于一体，失稳测试和制动测试可分别亦可同时进行，可灵活任意搭配测试条件和测试方法，满足当前货车转向架失稳/制动测试的各项要求，对于实现货车转向架综合性能测试具有重要意义。

附图说明

图1为本发明测控系统的结构示意图；

图2为本发明测试方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

参见图1，一种货车转向架失稳/制动综合试验测控系统，主要包括主控中心1、低压控制中心2、数据采集中心3、液压控制中心4、视频监控中心5、洒水控制单元6、滚动单元7、制动单元8和测速防滑单元9。

主控中心1与低压控制中心2、数据采集中心3、液压控制中心4和视频监控中心5电连接，主控中心1与低压控制中心2、数据采集中心3、液压控制中心4和视频监控中心5进行双向信息交互。低压控制中心2与洒水控制单元6、滚动单元7和制动单元8电连接，低压控制中心2与洒水控制单元6、滚动单元7和制动单元8进行双向信息交互。数据采集中心3与测速防滑单元9电连接，数据采集中心3与测速防滑单元9进行双向信息交互。

低压控制中心2内设有低压控制程序，低压控制中心2主要包括PLC控制器、洒水控制电路、滚动控制电路、制动控制电路、分压传感器、流量采集电路和通风控制电路。PLC控制器分别与洒水控制电路、滚动控制电路、制动控制电路、分压传感器、流量采集电路和通风控制电路电连接。PLC控制器通过与洒水控制电路连接，控制洒水控制单元6进行洒水作业；PLC控制器通过与滚动控制电路连接，控制滚动单元7进行滚动作业；PLC控制器通过与制动控制电路连接，控制制动单元8进行制动作业。

数据采集中心3内设有数据采集程序，数据采集中心3主要包括FPGA主机、AD采集模组、DI采集模组、ADAM模块、加速度传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器、扭矩传感器、速度传感器和电阻温度传感器。其中，FPGA主机与AD采集模组、DI采集模组和ADAM模块电连接，ADAM模块与电阻温度传感器连接，电阻温度传感器采用16路电阻温度传感器，采集转向架温度信号；AD采集模组和DI采集模组均与加速度传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器、扭矩传感器、速度传感器电连接，直接或间接的采集转向架的加速度信号、温度信号、压力信号、位移信号、扭矩信号和速度信号。

液压控制中心4设有伺服液压控制系统，通过伺服液压控制系统对货车液压系统进行液压控制，控制货车车体产生或解除激励。

洒水控制单元6与洒水系统连接，用于控制洒水系统模拟淋雨和吹风等工况，洒水控制单元6设有流量传感器和液位传感器，分别用于采集洒水流量信号和液位信息。

滚动单元7设有变频电机，通过变频电机驱动货车转向架进行滚动作业，并通过滚动控制电路控制货车转向架实现加速和减速运转。

制动单元8主要包括单车制动系统和惯性离合系统，惯性离合系统内有惯性存储，可带动货车转向架运行至目标速度。单车制动系统控制货车转向架产生任意制动力制动。

测速防滑单元9设有测速防滑程序和红外测速传感器，通过红外测速传感器检测货车车辆的防滑状态。

参见图2，使用上述测控系统对货车转向架进行失稳/制动测试，对货车整车转向架运行模拟在线性能测试，测试步骤具体为：

步骤一：将货车车体连同货车转向架吊装至测控系统，根据需要为货车配重，将测控系统与货车相应接口连接，将数据采集中心3的各个传感器布置于货车和货车转向架相应位置，开始失稳/制动测试；

步骤二：主控中心1通过低压控制中心2控制滚动单元7，通过滚动单元7带动货车转向架进行滚动作业，并按照滚动要求将货车转向架的滚动速度提升至目标速度，数据采集中心3采集转向架滚动数据至主控中心1，视频监控中心5实时监控货车转向架滚动状态，并将货车转向架滚动状态数据传送至主控中心1；

步骤三：根据失稳测试要求，对货车车体进行货车失稳性能测试，在货车车体滚动状态下，主控中心1通过液压控制中心4对货车车体进行液压控制，控制货车车体产生推挽激励，并按照失稳测试要求释放货车车体，数据采集中心3采集货车车体失稳数据，并判断失稳特征，将失稳数据传送至主控中心1，视频监控中心5实时监控货车转向架失稳状态，并将货车转向架失稳状态数据传送至主控中心1；

其中，推挽激励是指：通过液压作动缸对车体两侧以目标频率、振幅、力进行推拉作动，强迫使车体以目标频率、振幅振动。

步骤四：根据制动测试要求，对货车车体进行干轨制动性能测试。即在货车车体滚动状态下，主控中心1通过低压控制中心2控制制动单元8，制动单元8的单车制动系统通过气路对货车车体制动加载，数据采集中心3采集货车车体制动数据至主控中心1，通过测速防滑单元9监控货车车体制动状态，若货车车体发生抱死缓解制动，视频监控中心5将抱死缓解制动数据传送至主控中心1；

步骤五：主控中心1通过低压控制中心2缓解货车试验，通过液压控制中心4撤除所有外部激励加载，强制货车车体由动态回复到静态，数据采集中心3采集货车车体数据至主控中心1；

步骤六：主控中心1对步骤二至步骤五采集的数据进行信息汇总并绘制曲线，评估货车转向架失稳/制动性能指标。

其中，步骤二至步骤五采集的数据包括车体位移、振动加速度、轮对温度、轴箱温度、车体温度、制动压力等，测试试验结束后，对整体测试过程操作施加工况按时间轴相应保存。

上述测试步骤中，步骤三和步骤四无先后顺序之分，即可在失稳测试之后进行制动测试，或可在制动测试之后进行失稳测试，亦或失稳测试和制动测试同时执行，不会影响测试效果。

在上述步骤三中，具体包括以下失稳工况：通过滚动单元7带动货车转向架滚动，并逐步提高至目标速度，通过液压控制中心4控制货车液压系统以任意频率、幅度、次数、单/双边对货车进行激励或解除激励，通过数据采集中心3采集货车车体失稳数据，对是否失稳进行判断。

在上述步骤四中，具体包括以下制动工况：启动制动单元8的惯性离合系统，通过惯性离合系统带动货车转向架运行至目标速度，通过单车制动系统对货车车体进行制动操控，控制货车以任意制动力制动。同时实施检测制动状态，包括车体速度、制动力、位移、温度、加速度和制动距离等。

上述测试步骤中，亦可适用于开放性试验工况，即可任意设置测试方案，通过控制滚动单元7和制动单元8，控制车体加速、减速、制动和激扰，并可通过洒水控制单元6控制洒水作业，对货车淋雨、吹风等环境因素施加完成所需的任意情况试验，即对货车进行湿轨制动性能测试，并对货车车体任意位置的位移、加速度、速度和温度进行采样监控。

Claims (6)

1.一种货车转向架失稳/制动综合试验测控系统，其特征在于：该测控系统主要包括主控中心(1)、低压控制中心(2)、数据采集中心(3)、液压控制中心(4)、视频监控中心(5)、洒水控制单元(6)、滚动单元(7)、制动单元(8)和测速防滑单元(9)；主控中心(1)与低压控制中心(2)、数据采集中心(3)、液压控制中心(4)和视频监控中心(5)电连接；低压控制中心(2)与洒水控制单元(6)、滚动单元(7)和制动单元(8)电连接，数据采集中心(3)与测速防滑单元(9)电连接。

2.根据权利要求1所述的测控系统，其特征在于：所述低压控制中心(2)主要包括PLC控制器、洒水控制电路、滚动控制电路、制动控制电路、分压传感器、流量采集电路和通风控制电路；PLC控制器分别与洒水控制电路、滚动控制电路、制动控制电路、分压传感器、流量采集电路和通风控制电路电连接；PLC控制器通过与洒水控制电路连接，控制洒水控制单元(6)进行洒水作业；PLC控制器通过与滚动控制电路连接，控制滚动单元(7)进行滚动作业；PLC控制器通过与制动控制电路连接，控制制动单元(8)进行制动作业。

3.根据权利要求1所述的测控系统，其特征在于：所述数据采集中心(3)主要包括FPGA主机、AD采集模组、DI采集模组、ADAM模块、加速度传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器、扭矩传感器、速度传感器和电阻温度传感器；FPGA主机与AD采集模组、DI采集模组和ADAM模块电连接，ADAM模块与电阻温度传感器连接；AD采集模组和DI采集模组均与加速度传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器、扭矩传感器、速度传感器电连接。

4.根据权利要求1所述的测控系统，其特征在于：所述制动单元(8)主要包括单车制动系统和惯性离合系统，惯性离合系统内有惯性存储，带动货车转向架运行至目标速度；单车制动系统控制货车转向架产生任意制动力制动。

5.一种货车转向架失稳/制动综合试验测试方法，利用权利要求1-4任一项所述的测控系统，其特征在于包括以下测试步骤：

步骤一：将货车车体连同货车转向架吊装至测控系统，将测控系统与货车相应接口连接，初始化测控系统；

步骤二：主控中心(1)通过低压控制中心(2)控制滚动单元(7)，滚动单元(7)带动货车转向架进行滚动作业，并按照滚动要求将货车转向架滚动速度提升至目标速度，数据采集中心(3)和视频监控中心(5)实时采集监控转向架滚动数据和状态；

步骤三：在货车车体滚动状态下，通过液压控制中心(4)控制货车车体产生推挽激励，并按照失稳测试要求释放货车车体，数据采集中心(3)和视频监控中心(5)采集监控货车车体失稳数据和状态，并判断失稳特征；

步骤四：在货车车体滚动状态下，低压控制中心(2)控制制动单元(8)对货车车体制动加载，数据采集中心(3)和测速防滑单元(9)采集监控货车车体制动数据和状态，视频监控中心(5)监控货车车体抱死缓解制动状态；

步骤五：主控中心(1)控制货车缓解制动并撤除所有外部激励加载，强制货车车体由动态回复到静态，数据采集中心(3)采集货车车体数据；

步骤六：对步骤二至步骤五采集的数据进行信息汇总并绘制曲线，评估货车转向架失稳/制动性能指标。

6.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于：所述步骤三的货车失稳性能测试与所述步骤四的干轨制动性能测试可单独或同时进行，在步骤四的干轨制动性能测试时，通过洒水控制单元(6)控制洒水作业，模拟货车进行湿轨制动性能测试。