CN107515128A - 一种轨道工程车动态试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道工程车动态试验系统，其特征在于，其传动装置包括一个测功电机、一个变速箱、和与被试轨道工程车车轮对数量相同的传动单元，每个所述传动单元包括一个底架、轨道轮对、轨道轮对轴箱、轨道轮对轴和齿轮箱，相邻传动单元的齿轮箱通过万向轴互相连接，并连接到变速箱上，变速箱连接测功电机；其轴距调整装置包括与被试轨道工程车车轮对数量相同的轴距调整单元，所述轴距调整单元仅包括一组丝杆/丝母。本发明通过多齿轮箱的纵横联动，解决了随动轮运转及驱动和各轮对运转同步问题，进一步简化装置、简便操作、降低成本等。

Description

一种轨道工程车动态试验系统

技术领域

本发明涉及铁路机车滚动试验装备领域，更具体地，涉及一种轨道工程车动态试验系统。

背景技术

轨道工程车有多种类型和用途，主要用于轨道工程的施工、检修、检测、救援以及无动力车辆的牵引、调车。轨道工程车的特点是：整车功率较小，一般小于600kw,速度小于120km/h,各轴常有动力轴和随动轴之分，动力轴一般由电传动、液力传动、机械传动装置等驱动。轨道工程车在新造或检修后，都需要进行整车出厂试运，检验和考核其牵引性能、制动性能以及各组成部件的装配运行情况。

目前用于机车整车出厂试运主要有两种办法：一种是在铁路运营线上试运；另一种是在专用的室内滚动试验台上进行模拟试运。上述两种方法都围绕一个目标，即为机车整车提供试验检测运行条件，使被试机车的牵引力和制动力可以方便调节，发挥应有的功率并稳定在某一速度下运行。

第一种在铁路运营线上试运的方法，具体方法为：在被试机车后加挂陪试机车和/或货物列车。试运时，前车工作在牵引工况时，调节后车工作在制动工况；前车工作在制动工况时，调节后车工作在牵引(推送)工况。这样通过两台机车工况转换，可以互为牵引或制动，为机车在线路运行两种工况试验提供条件。该方法是目前最为常用也是最原始的试运方法。但是，显然在铁路运营线路上试运是极不方便的，试验时涉及人力、部门及站段多，协调调度有诸多不变，并且还具有安装测试仪器困难、出现问题重复性差、需用陪试机车、线路上运行中观察和发现问题不方便、不利于故障判断和处理、成本高以及效率低等诸多弊端。

第二种在专用的室内滚动试验台上进行模拟试运的方法，类似于机车在“跑步机”上运行。其原理是机车通过在专用的引导梁装置上行进，使机车车轮对与滚动试验台基坑里的轨道轮中心上下垂直对中，通过起升装置使机车轮对落座于轨道轮顶端，轨道轮顶部轮廓与实际铁路轨道顶面轮廓相同，相当于机车在无限长轨道运行，被试机车车轮驱动试验台轨道轮旋转，通过轨道轮-增速齿轮箱-测功电机传动系统，给被试机车施加牵引力或制动力，其功率最终通过测功电机输出电能到耗功电阻或反馈到电网上。该方法在近几年逐渐被采用，主要适用于大功率客、货运机车。具体地，如图1所示，现有技术中的机车滚动试验系统主要包括传动装置、定位装置和轴距调整装置，其中，定位装置包括固定式牵引力台计102、可移动式牵引力台计101、标准轨道103和引导梁104，使用时，先移开可移动式牵引力台计101，机车沿标准轨道103进入引导梁104，在固定式牵引力台计102的牵引力作用下慢慢沿引导梁104行进。传动装置由与机车轮对数量相同的独立传动单元构成，每个传动单元包括轨道轮对201、轨道轮对轴箱203、轨道轮对轴202、齿轮箱204、测功电机205和飞轮机206，轨道轮对201位于轨道轮对轴202上，与机车车轮对上下垂直对中，相当于无限长轨道，轨道轮对轴箱203定位支撑轨道轮对轴202，轨道轮对轴202与齿轮箱204、测功电机205和飞轮机206依次相连，由齿轮箱204、测功电机205和飞轮机206提供动力传递。由图1可知，轨道轮对轴箱203固定安装在底架一207上，齿轮箱204、测功电机205和飞轮机206安装在底架二208上，底架一207和底架二208分别骑行在两个纵向丝杆支架301/302和303/304上。每组轴距调整装置包括两组丝杠305/306/丝母，分别安装在底架一207和底架二208上，通过移动底架一207和底架二208实现轴距调整。该系统的缺点是，第一，由于每个传动单元都是独立的，不能为随动轮提供运行动力；第二，所有测功电机由电同步装置控制，从而使各车轮转速保持一致，受电同步装置控制精度和传感器精度的影响，各车轮转速同步精度变差；第三，轴距调整装置部件较多，增加了轴距调整的难度；第四，系统所需厂房空间大，设备整体造价高。

由于轨道工程车的整车功率较小，并且有动力轮和随动轮之分，采用上述室内专用的滚动试验系统为轨道工程车进行整车试运，不能完全满足轨道工程车的需求，各车轮转速同步精度差，轴距调整复杂，并且造价过高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种轨道工程车动态试验系统，对现有技术进行结构优化，全面提高试验系统的经济型、便捷性和可靠性,使轨道工程车在该系统上运行可以基本代替在线路上运行，满足试运技术要求，解决新造和检修轨道工程车的研制、试验验证、考核难题，其具有重要的推广价值。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种轨道工程车动态试验系统，包括传动装置、定位装置和轴距调整装置，所述定位装置包括固定式牵引力台计、可移动式牵引力台计、标准轨道和引导梁，其特征在于：

所述传动装置包括一个测功电机、一个变速箱、和与被试轨道工程车车轮对数量相同的传动单元，每个所述传动单元包括一个底架、轨道轮对、轨道轮对轴箱、轨道轮对轴和齿轮箱，所述轨道轮对固定安装在所述轨道轮对轴上，所述轨道轮对轴安装在所述轨道轮对轴箱上，所述轨道轮对轴与所述齿轮箱连接，所述轨道轮对轴箱和所述齿轮箱安装在所述底架上，所述底架骑行在两根纵向丝杆支架上，相邻所述齿轮箱之间互相连接，并连接到所述变速箱上，所述变速箱连接所述测功电机；

所述轴距调整装置包括与被试轨道工程车车轮对数量相同的轴距调整单元，所述轴距调整单元包括一组丝杆/丝母，所述丝杆安装在所述传送单元的底架和所述纵向丝杆支架上。

进一步地，所述轨道轮对轴箱为可升降轨道轮对轴箱。

优选地，所述可升降轨道轮对轴箱包括轨道轮对轴箱、包裹所述轨道轮对轴箱的方形导框、位于所述方形导框内、且位于所述轨道轮对轴箱下方的支撑装置、位于所述方形导框内的侧壁与所述轨道轮对轴箱之间的矩形平板滚子轴承，所述方形导框的底部固定安装在所述底架上。

优选地，所述方形导框内的轨道轮对轴箱下方还具有压力传感器。

优选地，所述支撑装置为油压千斤顶。

进一步地，所述引导梁为固定式引导梁。

优选地，所述固定式引导梁为矩形长方体支架，所述矩形长方体支架上表面的纵向边缘通过一具有一定高度的档块间隔出与轨道工程车车轮缘宽度相同的轨道。

优选地，所述齿轮箱通过万向轴与所述轨道轮对轴连接。

优选地，所述齿轮箱为锥形齿齿轮箱。

优选地，所述测功电机为它励直流电机、三相同步发电机或变频电机。

本发明的突出效果为：

1、通过多齿轮箱的纵横联动，解决了随动轮运转及驱动问题，可以全面进行轨道工程车行进的动态性能的检验考核，避免了为随动轮单独设置电机驱动，使装置简单、节能高效、成本低。

2、通过多齿轮箱的纵横联动，还解决了轨道工程车各轮对转速同步同向问题，更真实模拟实际线路运行状态，避免了电气同步控制复杂、精度差的弊端。

3、设计了一体式的底架，使轴距调整更为简单、高效。

4、新设计的可升降轨道轮轴箱，采用了起升轨道轮轴箱的方法，使机车上台方式多了一种选择，同时增加了轴重测试功能，节省了造价较高的轴重测量专用设备，节约成本。

5、各齿轮箱具有互换性，可利用备用齿轮箱作为特长轴距的过渡桥，实现齿轮箱的纵向连接，容易或经少许改动可以达到特殊轴距车辆的运行条件。

6、减掉多套变速箱和测功电机，结构大大优化，与达到同样效果的其它结构设备相比，能够节约原成本40％。

7、系统总体结构布局合理、结构紧凑，车轮机械同步运行可靠、精度高，无需电同步等复杂控制装置，便于现场维护使用。

附图说明

图1是现有技术中的机车滚动试验系统的结构示意图；

图2是本发明的轨道工程车动态试验系统的结构示意图；

图3是轨道工程车在图2所示的轨道工程车动态试验系统上进行整车试验的示意图；

图4是本发明一具体实施例中的坑内基础平台上的底架和传动单元的结构示意图；

图5是本发明一具体实施例中的可升降轨道轮对轴箱的结构示意图；

图6是本发明一具体实施例中的轨道工程车上引导梁的过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。

在以下本发明的具体实施方式中，以四轴机车两动力轴和两随动轴为例，请参阅图2～图4。如图2所示，本发明的轨道工程车动态试验系统包括传动装置、定位装置和轴距调整装置。

定位装置包括固定式牵引力台计12、可移动式牵引力台计11、标准轨道13和引导梁14。轨道工程车驶入试验系统前，先移开可移动式牵引力台计11，轨道工程车沿标准轨道13开始进入引导梁14，并在固定式牵引力台计12的牵引力作用下，沿引导梁14慢慢驶入，驶入后，可移动式牵引力台计11恢复原位，两台牵引力台计对轨道工程车进行水平纵向定位。

传动装置包括一个测功电机21、一个变速箱22、和与被试轨道工程车车轮对数量相同(本实施例中为四组)的传动单元，每个传动单元包括一个底架27、轨道轮对23、轨道轮对轴箱24、轨道轮对轴25和齿轮箱26。轨道轮对23固定安装在轨道轮对轴25上，其由轨道轮对轴25的旋转带动运动。轨道轮对轴25安装在轨道轮对轴箱24上，轨道轮对轴箱24对轨道轮对轴25起支撑和水平定位的作用。轨道轮对轴25与齿轮箱26连接，用于转向传动作用。每组传动单元安装在一个整体的底架27上，该底架27骑行在两根纵向丝杆支架28上。相邻齿轮箱26之间实现互相连接，延续力的传递，最终都连接到变速箱22上，变速箱22连接测功电机21。变速箱22用于协调扩展机车速度和测功电机21速度之间匹配，实现较大速度范围的变速。测功电机21用于在发电机工况时测量机车牵引力和机械功率，在电动机工况时测量机车制动力和制动功率。采用直流测功电机有两种调节方式：一是励磁电流调节，二是电枢直流电流调节。均可通过调节直流回路电阻阻值实现励磁和电枢电流的调节。也可根据需要采用三相同步发电机或变频异步电机测功形式，实现电能回收或干阻消耗，进行扩容及改造。

轴距调整装置包括四组轴距调整单元，每组轴距调整单元包括一组丝杆/丝母31/32，丝杆31安装在底架27和纵向丝杆支架28上，旋转丝母32，丝杆31沿丝杆支架28纵向移动，实现轴距调整。

由上可知，本发明的动态试验系统和现有技术相比，主要贡献在于：对传动装置做了较大改进，将独立的传动单元改进为联动传动，仅通过一台变速箱输出或输入动力，通过各齿轮箱联动使各轨道轮对的转速保持一致，具有较高的控制精度，结构简单，操作方便，并且大大缩减了测功电机和变速箱的使用个数，降低成本，同时，还克服了现有技术不能为随动轮施加动力的弊端。另一方面，对底架结构也进行了结构优化，将现有技术中的两组底架合并为一整体底架，结构更加紧凑，进一步使轴距调整装置简单化，轴距调整难度降低。

本发明还对轨道轮对轴箱24和引导梁14进行了改进，使动态试验系统进一步被优化。

具体地，轨道轮对轴箱可改进为可升降轨道轮对轴箱。请参阅图5，可升降轨道轮对轴箱24在轨道轮对轴箱外包裹一方形导框242，轨道轮对轴箱置于导框242内，轨道轮对轴箱与导框242内侧壁之间夹装矩形平板滚子轴承241，约束轨道轮对轴箱的水平位置。每角竖立垂直放置两条，四个角共计8条。导框242的底部用螺栓连接底架27。轨道轮对轴箱与导框242底部之间装有油压千斤顶243，用于起升轴箱。可以在侧面与底部夹角处加两块垫块244，可以防止机车运行时泄压降落发生危险。在油压千斤顶243两侧可以预留两个压力传感器245，将轴箱落座于压力传感器245上测量轴重，可计算出机车轴重。综上该导框式轴箱有两个功能，一可以使轨道轮对升降；二可以测量机车轴重，增加一个新的功能。

引导梁可以改进为固定式引导梁。如图6所示，固定式引导梁14包括矩形长方体支架(焊制的方梁)141，和在矩形长方体支架141上表面的纵向边缘通过一具有一定高度的档块142间隔出与轨道工程车车轮缘0112宽度相同的轨道143。

如图6所示，使用上述可升降轨道轮对轴箱和固定式引导梁，使轨道工程车上台的方法为：首先，轨道工程车的车轮011的踏面0111与标准轨道13顶面正常接触；其次，让标准轨道13的内边缘与固定式引导梁14的外边缘相衔接，构成标准轨道13与引导梁14交接段，轨道工程车驶入引导梁14后，机车的轮缘0112沿固定式引导梁上表面的档块142间隔出的边缘的轨道143行进；然后，让轨道工程车的车轮轮对踏面0111上下垂直对齐轨道轮对23的踏面，轨道轮对23相当于标准轨道，即图6中的图b所示；最后，上下垂直对齐后，如图6中的图c所示升起轨道轮对轴箱23，这样轨道工程车的全部重量落座于轨道轮顶面。该方法定位准确，操作简便，加快定位速度，节省工作时间。

当使用可升降轨道轮对轴箱后，轨道轮对轴25与齿轮箱之间26可通过万向轴29连接。具体地，选择有一个横向输入和两个纵向输出法兰的锥形齿齿轮箱，通过横向输入法兰连接万向轴，万向轴连接轨道轮对轴，通过纵向输出法兰与相邻的锥形齿齿轮箱通过伸缩式万向轴依次连接，末端连接于变速箱22，经变速箱22变向后与测功电机21(交流或直流)连接。变速箱22用于协调被试轨道工程车速度与测功电机转速之间配合的。

轨道工程车落座于轨道车轮对后，对其进行动力性能的测试，具体过程为：

a：牵引工况测试：开动机车提手柄加载运行，牵引工况时牵引力传递传动过程为：机车轮对-轨道轮对23-轨道轮对轴25-万向轴29-锥形齿轮箱26-万向轴29-变速齿轮箱22-测功电机21。

b：制动工况测试：制动力传递传动过程与牵引力传递传动过程相反，为：测功电机21-变速齿轮箱22-万向轴29-锥形齿轮箱26-万向轴29-轨道轮对轴25-轨道轮对23-机车轮对。

c：机械惯性制动测试：轨道工程车运行在一定速度时，断开测功电机21励磁开关，定性模拟机车制动工况。本方案一方面传动系统中随动轮的转动可提供部分机械惯量，另一方面，需要时在变速齿轮箱输出端可加装飞轮。

轨道工程车提供的牵引力与试验设备提供的阻力相等时，系统达到平衡，轨道工程车在某一速度点稳定匀速运行。轨道工程车发挥的功率可通过牵引力计台显示值和轨道轮转速值计算得到。

综上所述，本发明为轨道工程车提供了模拟线路试运行的试验、测试平台，适合轨道工程车的研发、设计、检修等，系统整体结构简单、紧凑，操作便捷，性能测试可靠，大大节约了装配整体造价，具有突出的实际应用价值。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道工程车动态试验系统，包括传动装置、定位装置和轴距调整装置，所述定位装置包括固定式牵引力台计、可移动式牵引力台计、标准轨道和引导梁，其特征在于：

所述传动装置包括一个测功电机、一个变速箱、和与被试轨道工程车车轮对数量相同的传动单元，每个所述传动单元包括一个底架、轨道轮对、轨道轮对轴箱、轨道轮对轴和齿轮箱，所述轨道轮对固定安装在所述轨道轮对轴上，所述轨道轮对轴安装在所述轨道轮对轴箱上，所述轨道轮对轴与所述齿轮箱连接，所述轨道轮对轴箱和所述齿轮箱安装在所述底架上，所述底架骑行在两根纵向丝杆支架上，相邻所述齿轮箱之间互相连接，并连接到所述变速箱上，所述变速箱连接所述测功电机；

所述轴距调整装置包括与被试轨道工程车车轮对数量相同的轴距调整单元，所述轴距调整单元包括一组丝杆/丝母，所述丝杆安装在所述传送单元的底架和所述纵向丝杆支架上。

2.根据权利要求1所述的一种轨道工程车动态试验系统，其特征在于，所述轨道轮对轴箱为可升降轨道轮对轴箱。

3.根据权利要求2所述的一种轨道工程车动态试验系统，其特征在于，所述可升降轨道轮对轴箱包括轨道轮对轴箱、包裹所述轨道轮对轴箱的方形导框、位于所述方形导框内、且位于所述轨道轮对轴箱下方的支撑装置、位于所述方形导框内的侧壁与所述轨道轮对轴箱之间的矩形平板滚子轴承，所述方形导框的底部固定安装在所述底架上。

4.根据权利要求3所述的一种轨道工程车动态试验系统，其特征在于，所述方形导框内的轨道轮对轴箱下方还具有压力传感器。

5.根据权利要求3所述的一种轨道工程车动态试验系统，其特征在于，所述支撑装置为油压千斤顶。

6.根据权利要求2或3所述的一种轨道工程车动态试验系统，其特征在于，所述引导梁为固定式引导梁。

7.根据权利要求6所述的一种轨道工程车动态试验系统，其特征在于，所述固定式引导梁为矩形长方体支架，所述矩形长方体支架上表面的纵向边缘通过一具有一定高度的档块间隔出与轨道工程车车轮缘宽度相同的轨道。

8.根据权利要求2或3所述的一种轨道工程车动态试验系统，其特征在于，所述齿轮箱通过万向轴与所述轨道轮对轴连接。

9.根据权利要求1所述的一种轨道工程车动态试验系统，其特征在于，所述齿轮箱为锥形齿齿轮箱。

10.根据权利要求1所述的一种轨道工程车动态试验系统，其特征在于，所述测功电机为它励直流电机、三相同步发电机或变频电机。