CN111721553A - 转向架变轨距试验控制系统、控制方法及试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变轨距试验领域，提供转向架变轨距试验控制系统、控制方法及试验台。该控制系统包括控制器和与所述控制器均通信连接的用于检测轴箱位置的轴箱位置传感器、用于检测锁紧销位置的锁紧销位置传感器、用于检测车轮位置的车轮距离传感器；及与所述控制器均电连接的用于驱动车轮转动的驱动机构、驱动用于支撑转向架的导向支撑装置升降的垂向作动器、推动解锁杆对轴箱的锁紧销解锁或锁紧的纵向作动器以及推动车轮变轨的横向变轨作动器。本发明能够方便地检测出转向架关键部件的可靠性、安全性、匹配性和适应性，且能够快速验证转向架变轨能否满足设计及使用要求。

Description

转向架变轨距试验控制系统、控制方法及试验台

技术领域

本发明涉及轨道车辆变轨距试验技术领域，尤其涉及转向架变轨距试验控制系统、控制方法及试验台。

背景技术

为了满足邻近国家不同轨距轨道间的运输要求，现多在交界处更换不同轮对内侧距的转向架，该方案成本高、耗时长。西班牙和日本先后发明了变轨距转向架，轮对能够在不同轨距轨道间连续运行。

为了使生产后的变轨距转向架在实际轨道车辆上能够在地面配套装置的作用下顺利完成变轨，在实车装配之前需要验证变轨距轮对能够完成变轨动作。国内外目前还没有相关的试验控制系统及方法，如果要对变轨系统例如变轨距转向架、变轨距轮对进行验证，只能利用整车在线路上运行的方式进行验证，此种方式存在以下问题：验证周期长、验证成本高、获取数据效率低，与目前快速发展的轨道交通行业状况不相符。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种转向架变轨距试验控制系统，能够方便地检测出转向架关键部件的可靠性、安全性、匹配性和适应性，且能够快速验证转向架变轨能否满足设计及使用要求。

本发明还提出一种转向架变轨距试验控制方法。

本发明还提出一种转向架变轨距试验台。

根据本发明第一方面实施例的一种转向架变轨距试验控制系统，其包括：

控制器和与所述控制器均通信连接的用于检测轴箱位置的轴箱位置传感器、用于检测锁紧销位置的锁紧销位置传感器、用于检测车轮位置的车轮距离传感器；及，

与所述控制器均电连接的用于驱动车轮转动的驱动机构、驱动用于支撑转向架的导向支撑装置升降的垂向作动器、推动解锁杆对轴箱的锁紧销解锁或锁紧的纵向作动器以及推动车轮变轨的横向变轨作动器。

根据本发明的一个实施例，还包括设于所述横向变轨作动器施力端的横向力传感器，所述横向力传感器与所述控制器通信连接。

根据本发明的一个实施例，还包括用于对转向架的空簧位置施加垂向载荷的空簧载荷作动器以及设于所述空簧载荷作动器施力端的纵向力传感器，所述空簧载荷作动器、所述纵向力传感器均与所述控制器通信连接。

根据本发明的一个实施例，还包括用于检测所述纵向作动器伸出位移的位移传感器，所述位移传感器与所述控制器通信连接。

根据本发明的一个实施例，还包括与车轮一一对应设置的冷却供气设备，所述冷却供气设备设有电磁开关，所述电磁开关与所述控制器电连接。

根据本发明的一个实施例，所述导向支撑装置包括间隔相对设置的一对支撑梁以及连接在一对所述支撑梁之间的连接梁，每个所述支撑梁均包括底板和沿所述底板的长度方向延伸且间隔相对设于所述底板上的一对侧板，一对所述侧板与所述底板之间形成所述解锁杆的移动空间；

所述垂向作动器分别连接在每个所述支撑梁的底部两端，所述垂向作动器的底部通过安装板安装在基础平台上；

所述轴箱位置传感器安装在所述支撑梁用于支撑所述轴箱的位置处，所述锁紧销位置传感器安装在所述支撑梁与所述轴箱的锁紧销位置一一对应处。

根据本发明的一个实施例，所述车轮距离传感器通过安装架安装在所述基础平台上，所述车轮距离传感器朝向车轮内侧面并距离所述车轮一段安全距离；

所述驱动机构为驱动电机。

根据本发明的一个实施例，所述纵向作动器水平穿过固定在所述基础平台上的反力支座，所述反力支座设于每个所述支撑梁的长度方向两端，所述纵向作动器的伸出端固定有调节支座，所述解锁杆水平安装在所述调节支座上并可沿所述调节支座上下移动；

所述位移传感器通过固定支架安装在所述基础平台上，并朝向所述纵向作动器的伸出端。

根据本发明的一个实施例，所述调节支座包括座体，间隔设于所述座体两侧的支板，以及穿过一对所述支板的调节销轴，所述解锁杆与所述调节支座连接的一端设有沿其高度方向设置的长孔，所述调节销轴用于穿过所述长孔，所述长孔的长度大于所述调节销轴的直径，所述解锁杆设有解锁面或解锁槽。

根据本发明的一个实施例，所述空簧载荷作动器固定于架设在所述基础平台上的龙门架的横梁下端；

所述龙门架的横梁侧面还连接有用于连接转向架的安全防护链。

根据本发明第二方面实施例的一种上述所述转向架变轨距试验控制系统的控制方法，其包括步骤：

控制驱动机构开启以驱动驱动辊轮旋转，以带动架设在所述驱动辊轮上的轮对旋转；

控制垂向作动器顶升导向支撑装置，使得转向架的轮对离开所述驱动辊轮；

控制纵向作动器带动解锁杆移动到设定位置，对轴箱的锁紧销进行解锁；

所述锁紧销解锁到位后，控制横向变轨作动器推动轮对移动变轨距的距离，完成变轨距。

根据本发明第三方面实施例的一种转向架变轨距试验台，包括上述所述的转向架变轨距试验控制系统。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明实施例的一种转向架变轨距试验控制系统，包括控制器和与所述控制器均通信连接的用于检测轴箱位置的轴箱位置传感器、用于检测锁紧销位置的锁紧销位置传感器、用于检测车轮位置的车轮距离传感器；及与所述控制器均电连接的用于驱动车轮转动的驱动机构、驱动用于支撑转向架的导向支撑装置升降的垂向作动器、推动解锁杆对轴箱的锁紧销解锁或锁紧的纵向作动器以及推动车轮变轨的横向变轨作动器。从而能够验证转向架或轮对在轨道上运行、卸载、解锁、变轨全过程，且在试验过程中能够准确检测轴箱位置、锁紧销位置以及车轮位置，以提供可靠的验证数据，且验证周期短、验证成本低、获取数据效率高，且整个试验过程实现了自动控制，无需人为干预。

本发明实施例的一种转向架变轨距试验台，由于设有上述转向架变轨距试验控制系统，能够模拟转向架或轮对在轨道上运行的情况，为车轮下一步的变轨距提供基础。以台架试验代替线路试验，可以大大节省新产品的验证周期、减少试验成本，提高试验数据的获取效率。

本发明实施例的一种转向架变轨距试验控制系统的控制方法，能够验证转向架或轮对在轨道上运行、卸载、解锁、变轨全过程，且验证周期短、验证成本低、获取数据效率高，且整个试验过程实现了自动控制。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例转向架变轨距试验台中横向变轨装置的主视结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是图1的侧视结构示意图；

图4是本发明实施例转向架变轨距试验台中横向变轨装置中显示主动托辊安装台的结构主视示意图；

图5是图4的后视示意图；

图6是本发明实施例轮对在主动托辊安装台以及从动托辊安装台上布置的俯视示意图；

图7是图6的侧视示意图；

图8是本发明实施例转向架变轨距试验台中导向支撑装置的俯视结构示意图；

图9是图8的侧视结构示意图；

图10是图8的主视结构示意图；

图11是本发明实施例转向架变轨距试验台中垂直升降装置的主视结构示意图；

图12是图11的俯视结构示意图；

图13是图11的侧视结构示意图；

图14是本发明实施例转向架变轨距试验台中轴箱解锁装置的主视结构示意图；

图15是图14的俯视结构示意图；

图16是本发明实施例转向架变轨距试验台的主视结构示意图；

图17是图16的俯视结构示意图；

图18是图16的侧视结构示意图。

附图标记：

1、主动托辊安装台；2、从动托辊安装台；3、主动托辊；41、第一从动托辊；42、第二从动托辊；5、链条；6、驱动电机；7、轮对；71、车轮；8、滑槽；9、链轮；10、车轮横向推板；11、横向变轨作动器；11-1、安装支架；11-2、液压缸；11-3、横向力传感器；12、滑轨；13、支撑台；

100、支撑梁；100-1、锁紧销位置传感器；110、底板；120、侧板；130、法兰座；140、连接梁；150、法兰端盖；160、顶板；170、导向板；180、中部压盖；190、端部压盖；

200、垂向作动器；210、连接铰；220、固定法兰；230、安装板；

300、反力支座；310、纵向作动器；320、调节支座；330、解锁杆；

400、龙门架；410、空簧载荷作动器；420、安全防护链；430、转向架；450、基础平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

需要说明的是，本实施例所说的“通信连接”和“电连接”均可以为有线连接或无线连接。

转向架变轨距试验台包括转向架变轨距试验控制系统，为了清楚地描述转向架变轨距试验控制系统与转向架变轨距试验台之间的关系，本实施例将转向架变轨距试验控制系统与转向架变轨距试验台结合起来描述。

本发明实施例提供的一种转向架变轨距试验控制系统，包括控制器和与控制器均通信连接的用于检测轴箱位置的轴箱位置传感器、用于检测锁紧销位置的锁紧销位置传感器100-1(如图10所示)、用于检测车轮位置的车轮距离传感器；及与控制器均电连接的用于驱动车轮转动的驱动机构、驱动用于支撑转向架的导向支撑装置升降的垂向作动器、推动解锁杆对轴箱的锁紧销解锁或锁紧的纵向作动器以及推动车轮变轨的横向变轨作动器。从而能够验证转向架或轮对在轨道上运行、卸载、解锁、变轨全过程，且在试验过程中能够准确检测轴箱位置、锁紧销位置以及车轮位置，以提供可靠的验证数据，且验证周期短、验证成本低、获取数据效率高，且整个试验过程实现了自动控制，无需人为干预。

本转向架变轨距试验台能够实现1435mm标准轨距与1520mm及1676mm宽轨轨距之间相互变换的试验。

如图1至图18所示，本发明实施例的转向架变轨距试验台，包括基础平台450以及安装在基础平台450上的车轮驱动装置和横向变轨装置。

本实施例的基础平台450，采用T形槽平板，即在平板的上表面间隔设置多个T形槽形成该T形槽平板，用来作为其它模块的安装基础，可以采用HT200-300精铸而成。

本实施例的车轮驱动装置包括车轮主动驱动装置和车轮从动驱动装置。如图1-7所示，具体地，车轮主动驱动装置包括主动托辊安装台1和安装在主动托辊安装台1上的主动托辊3、第一从动托辊41以及驱动机构，主动托辊3和第一从动托辊41间隔相对设于主动托辊安装台1上，驱动机构通过传动机构与主动托辊3传动连接，用于驱动主动托辊3转动，主动托辊3与第一从动托辊41的滚动方向与车轮71的滚动方向一致，车轮71与主动托辊3和第一从动托辊41均接触，在主动托辊3转动时，利用车轮71与主动托辊3之间的摩擦力带动车轮71转动，车轮71转动时带动第一从动托辊41一起转动。

车轮从动驱动装置包括从动托辊安装台2和间隔相对设置在从动托辊安装台2上的一对第二从动托辊42，一对第二从动托辊42的滚动方向与车轮71的滚动方向一致，当主动托辊3对应侧的车轮71转动时，带动一对第二从动托辊42侧的车轮71一起转动，当该车轮71转动时，一对第二从动托辊42随该车轮71一起转动。

车轮主动驱动装置与车轮从动驱动装置分设于轮对7的轴向两端，轮对7的其中一个车轮71架设在主动托辊3与第一从动托辊41组成的支撑空间上，轮对7的另一个车轮71架设在一对第二从动托辊42组成的支撑空间上，支撑空间的大小根据车轮71的尺寸提前设定，支撑空间能够对车轮71起到较好的支撑和定位作用，从而对整个转向架430进行准确定位。

本实施例由驱动机构驱动主动托辊3侧的车轮71转动，并带动一对第二从动托辊42侧的车轮71一起转动，以模拟车轮71在轨道上运行的情况，为车轮71下一步的变轨距提供基础。驱动机构与控制器电连接，由控制器控制驱动机构启停，从而驱动车轮71转动或停止。

横向变轨装置包括滑动导轨装置和一对横向变轨作动器11。

具体地，主动托辊安装台1与从动托辊安装台2滑动安装在滑动导轨装置上，使得主动托辊安装台1与从动托辊安装台2能够在滑动导轨装置上滑动，滑动导轨装置固定在基础平台450上，通过将滑动导轨装置的位置固定在基础平台450上，从而能够使得主动托辊安装台1与从动托辊安装台2沿滑动导轨装置滑动时更平稳。

一对横向变轨作动器11分别与主动托辊安装台1和从动托辊安装台2固定连接，用于驱动主动托辊安装台1和从动托辊安装台2带动车轮71沿轮对7的轴向相对移动。换句话说，一个横向变轨作动器11与主动托辊安装台1固定连接，另一个横向变轨作动器11与从动托辊安装台2固定连接。通过各自的横向变轨作动器11推动主动托辊安装台1和从动托辊安装台2相互靠近或相互远离，可以将车轮71由一种轨距向另一种轨距转换，从而模拟车轮71正常变轨。本实施例能够正确模拟车轮71横向变轨过程，准确达到变轨位置，以台架试验代替线路试验，可以大大节省新产品的验证周期、减少试验成本，提高试验数据的获取效率。

根据本发明的一个实施例，车轮距离传感器通过安装架安装在基础平台450上，例如可以设于横向变轨作动器11的同一侧，车轮距离传感器朝向车轮内侧面并距离车轮一段安全距离，能够检测车轮移动的距离即变轨距离，安全距离应保证大于变轨距离，从而保证车轮不会与车轮距离传感器发生干涉。

如图8至图10所示，并结合图11至图13所示，该试验台还包括导向支撑装置和垂直升降装置，导向支撑装置推动轴箱下表面，为转向架430升起降落提供保证。导向支撑装置包括间隔相对设置的一对支撑梁100以及连接在一对支撑梁100之间的连接梁140，连接梁140优选为一对，一对连接梁140间隔连接在一对支撑梁100之间，与一对支撑梁100共同形成支撑框架结构，稳定性好。

如图8至图10所示，每个支撑梁100均包括底板110和沿底板110的长度方向延伸且间隔相对设于底板110上的一对侧板120，一对侧板120与底板110之间形成解锁杆330的移动空间；支撑梁100形成顶端开口的类似U型槽结构，便于解锁杆330伸进U型槽内，并能够沿U型槽的长度方向自由移动。轴箱位置传感器安装在支撑梁用于支撑轴箱的位置处(图中未示出)，锁紧销位置传感器100-1安装在支撑梁与轴箱的锁紧销位置一一对应处，如图10所示。

进一步，导向支撑装置还包括顶板160和压盖，顶板160设于支撑梁100用于与轴箱接触的顶面，顶板160设于支撑梁100用于与轴箱接触的顶面，轴箱位置传感器可以设于顶板160的外侧。变轨距转向架支撑在支撑梁100上之后，变轨距转向架的轴箱支撑在顶板160处，通过设置顶板160一方面增大了轴箱的支撑面积，另一方面，能够提高支撑梁100的支撑强度，为轴箱提供足够的支撑强度，从而可以适当降低对支撑梁100例如底板110以及侧板120的强度要求。

本发明的一个实施例，通过支撑梁100与连接梁140组成的支撑框架便于试验过程中变轨距转向架升降时的支撑，通过支撑梁100的具体结构设计，使得支撑梁100具有解锁杆330的移动空间，从而便于解锁时解锁杆330的移动和导向。

具体地，压盖包括固定在支撑梁100中部的中部压盖180和固定在支撑梁100两端的端部压盖190；通过设置中部压盖180与端部压盖190，一方面，可以提高支撑梁100的整体强度、刚度，另一方面，中部压盖180能够为穿设在导向空间中的解锁杆330提供辅助导向作用。此外，通过设置端部压盖190，能够保证支撑框架在升降装置驱动升降时，解锁杆330可以更加有效的与升降装置同步运动，防止在升降时发生上下翘动。

为了便于为解锁杆330在移动时提供准确导向，支撑梁100内间隔设有一对导向板170，一对导向板170分别固定于支撑梁100的一对侧板120的内侧，具体地，导向板170可以通过螺钉与侧板120的内侧面连接在一起，一对导向板170之间形成解锁杆330移动的导向空间，从而解锁杆330能够在导向空间的导向下顺利地沿导向空间的长度方向移动。

为了便于解锁杆330能够作用于轴箱下的解锁装置，根据本发明的一个实施例，顶板160成对设置，每对顶板160设于一对侧板120的相对顶面；也就是说，每个侧板120的顶部设置一个顶板160，且两个顶板160相对设置且两者之间留有间距，便于解锁杆330能够从该间距处伸出，从而对轴箱上的解锁装置施加作用力，实现解锁装置解锁。

每个支撑梁100位于中部压盖180与端部压盖190之间的部分均设有一对顶板160。由于变轨距转向架有两个轮对7，每个轮对7的两端均设有轴箱，因此，每个支撑梁100需要支撑两个轴箱，因此每个支撑梁100设置轴箱处均需要设有一对顶板160，具体地，为了便于顶板160的位置设置，每对顶板160设于中部压盖180与端部压盖190之间。

根据本发明的一个实施例，每根连接梁140的两端分别构造有法兰端盖150，支撑梁100的对应位置构造有法兰座130，连接梁140与支撑梁100通过法兰端盖150与法兰座130可拆卸连接，具体地，通过紧固连接件穿过法兰端盖150与法兰座130，将两者连接在一起，从而将支撑梁100与连接梁140连接为一体，安装和拆卸均比较方便，由于连接梁140可拆卸，因此可根据转向架430轴箱规格更换不同长度的连接梁140，以此对支撑梁100的间距进行调整。

根据本发明的一个实施例，支撑梁100通过钢板焊接而成，具有足够的刚度和强度，其底部与垂向作动器200的上铰相连，连接梁140通过槽钢焊接而成，整体焊接后加工而成，具有足够的刚度和强度，与支撑梁100连成一体，用于提高整个导向支撑装置的稳定性。根据不同转向架的规格和接口尺寸，试验中可更换连接梁140或安装过渡件，以调节支撑梁100的中心距离。

当然，本实施例的支撑梁100并不局限采用钢板制成，还可以采用其他适宜的材料加工而成，同样地，连接梁140并不局限采用槽板制成。

根据本发明的一个实施例，导向板170可以通过扁钢加工而成，导向板170通过紧固件例如螺钉与侧板120固定连接为一体，用于解锁杆330在支撑梁100中动作时，对解锁杆330起到一定的导向作用。

当然，本实施例的导向板170并不局限采用扁钢制成，还可以采用其他适宜的材料加工而成。

如图11至图13所示，垂直升降装置包括分别连接在每个支撑梁100底部两端的垂向作动器200，垂向作动器200为导向支撑装置提供垂向导向，每个垂向作动器200的底部通过安装板230安装在基础平台450上。

具体地，每个垂向作动器200的顶升端均与支撑梁100的底部铰接，位于一对支撑梁100长度方向同一侧的一对垂向作动器200的底部与安装板230铰接，位于一对支撑梁100长度方向另一同一侧的一对垂向作动器200的底部与安装板230固定连接，也就是说，若以安装转向架后以转向架的前后划分，一对垂向作动器200位于转向架的前端，一对垂向作动器200位于转向架的后端。每个铰接处的转动方向均与车轮71的转动方向同向，且每个铰接处设有圆锥滚子轴承，以确保单方向转动，此处铰接处通过连接铰210实现铰接。也就是说，四个垂向作动器200中其中一对垂向作动器200采用上下双连接铰210，另一对垂向作动器200采用上连接铰210、下固定法兰220的固定安装方式。

为模拟转向架卸荷和加载状态下的俯仰姿态，位于转向架前后两端的垂向作动器200与连接铰210的连接形式不同，垂向作动器200的活塞杆Z向(垂向)升降28～98mm，导向支撑装置可实现最大倾角2.3的摆动。

进一步地，连接铰210的结构包括固定在支撑梁100底部的一对间隔设置的转动连接座，转动连接座设有水平设置的转动连接孔，垂向作动器200端部设有凸耳，凸耳上设有转动连接孔，转动连接座之间的距离与凸耳厚度匹配，凸耳设于一对转动连接座之间，并利用转动轴穿过转动连接座以及凸耳上的转动连接孔，将支撑梁100与垂向作动器200连接。转动轴的转动方向与车轮71的转动方向同向。

根据本发明的一个实施例，主动托辊安装台1上位于主动托辊3与第一从动托辊41之间的台面，以及从动托辊安装台2上位于一对第二从动托辊42之间的台面，均安装有车轮横向推板10，以便于在变轨距时更加稳固地推动车轮71移动。

车轮横向推板10采用钢板及无缝钢管焊接而成，具有足够的刚度和强度。

为了便于横向变轨作动器11与主动托辊安装台1连接，根据本发明的一个实施例，主动托辊安装台1第一侧的竖直侧板120在位于主动托辊3与第一从动托辊41之间的下方位置设有第一连接孔，一个横向变轨作动器11的伸出端与第一连接孔固定连接；一方面可以确保主动托辊3与第一从动托辊41之间受力均衡，另一方面能够使得横向变轨作动器11对主动托辊安装台1施加平稳的作用力。

为了便于横向变轨作动器11与从动托辊安装台2连接，从动托辊安装台2第一侧的竖直侧板120在位于一对第二从动托辊42之间的下方位置设有第二连接孔，另一个横向变轨作动器11的伸出端与第二连接孔固定连接；从而确保一对第二从动托辊42之间受力均衡，而且能够使得横向变轨作动器11对从动托辊安装台2施加平稳的作用力。

进一步地，横向变轨作动器11的伸出端与第一连接孔或第二连接孔的连接方式可以采用法兰连接。

主动托辊安装台1第一侧的竖直侧板120与从动托辊安装台2第一侧的竖直侧板120相邻且相对设置。也就是说，横向变轨作动器11安装在轮对7之间所占的空间，以充分利用内部空间，避免占用外部空间，从而使得整个装置结构紧凑。

本实施例在基础平台450上布置两套如上车轮驱动装置，两套车轮驱动装置中的车轮主动驱动装置呈对角设于试验台本体上，两套变轨距转向架轮对7驱动装置中的车轮从动驱动装置呈对角设于试验台本体上，从而最合理地利用试验台本体上的空间。能够同时实现两个轮对7(四个车轮71)同时变换轨距。

根据本发明的一个实施例，主动托辊安装台1以及从动托辊安装台2的底部均设有沿轮对7的轴向设置的滑槽8；

滑动导轨装置包括支撑台13和沿支撑台13的长度方向设置的滑轨12，主动托辊安装台1以及从动托辊安装台2通过滑槽8与滑轨12滑动配合，实现与支撑台13滑动连接；也就是说，主动托辊安装台1以及从动托辊安装台2均通过各自的滑槽8滑动连接在支撑台13的滑轨12上。在横向变轨作动器11推动相应侧车轮71进行变轨距时，通过主动托辊安装台1以及从动托辊安装台2的移动实现车轮71移动，从而实现车轮71变轨距，变轨距简便、可靠。

支撑台13采用焊接框架结构，既保证了所需的刚度，同时也保证了较小的质量。上下端面焊接钢板，用于加工零部件的安装面。

横向变轨作动器11包括安装支架11-1和安装在安装支架11-1上的液压缸11-2，以及设于液压缸11-2伸出端的横向力传感器11-3；横向力传感器11-3与控制器通信连接，横向力传感器11-3用于实时监测液压缸11-2的出力状态，安装支架11-1固定在支撑台13上，液压缸11-2水平安装在安装支架11-1上。进一步地，安装支架11-1固定在主动托辊安装台1以及从动托辊安装台2之间的支撑台13上。

与主动托辊安装台1对应的液压缸11-2通过横向力传感器11-3与第一连接孔连接，与从动托辊安装台2对应的液压缸11-2通过横向力传感器11-3与第二连接孔连接。变轨过程中，横向力传感器11-3实时监测液压缸11-2出力状态。为保证车轮71完全移动到限位位置，液压缸11-2的行程要大于车轮71变轨距离0.5mm。

变轨过程中横向力传感器11-3将检测到的力信号反馈到控制器，若力信号异常，则液压缸11-2行程终止，系统报警。

根据本发明的一个实施例，传动机构包括一对链轮9和连接一对链轮9的链条5，其中一个链轮9与驱动机构的输出轴同轴设置，另一个链轮9与主动托辊3同轴设置；采用链传动，能够准确、可靠传递驱动机构的力矩。当然，传动机构并不局限于链传动一种，带传动等其他适宜的传动方式也在本实施例的保护范围内。

根据本发明的一个实施例，主动托辊3、第一从动托辊41和一对第二从动托辊42均包括：托辊轴承座、通过轴承转动设置在托辊轴承座上的托辊轴以及固设于托辊轴上的托辊轮，其中，托辊轴承座的底部固定连接有过渡连接板。

链轮9与主动托辊3的托辊轴通过例如螺钉等紧固件固定连接。具体地，首先将链轮9上的轴孔固定套设在托辊轴上，利用挡盖盖设在链轮9的轴孔外，然后利用螺钉穿过挡盖上的沉头孔以及托辊轴上的螺钉孔将链轮9固定连接在托辊轴上，挡盖还起到遮挡灰尘等杂物进入链轮9以及托辊轴内的作用。

根据本发明的一个实施例，驱动机构可以为驱动电机6。驱动电机6应有足够的扭矩和转速，以及较小的功率。为便于控制驱动电机6的输出转速，选择变频控制，由链条5传递输出扭矩。

为了合理布置主动托辊安装台1上的各部件，也使得主动托辊安装台1与其上的各部件更加匹配，主动托辊安装台1呈L型，其包括纵向台和与纵向台垂直设置的横向台，主动托辊3与第一从动托辊41沿纵向台的长度方向间隔设置。

此处所说的纵向是指沿车轮71转动的方向，横向是指沿车轮71的轴向。

横向台朝向从动托辊安装台2所在方向延伸，从而充分利用一对车轮71之间所占的空间，以尽量避免占用车轮71之外的空间。驱动电机6的轴线沿横向台的长度方向设置；横向台的长度可以与驱动电机6的长度相匹配。

由于从动托辊安装台2只需安装一对第二从动托辊42，因此从动托辊安装台2呈长方体即可，一对第二从动托辊42沿长方体的长度方向间隔设置。

根据本发明的一个实施例，主动托辊安装台1和从动托辊安装台2均包括槽钢框架，既保证了所需的刚度，同时也保证了较小的质量，槽钢框架的上下端面分别焊接有钢板，用于加工零部件的安装面。

安装支架11-1安装在支撑台13上且位于主动托辊安装台1与从动托辊安装台2之间。

如图14至图15所示，根据本发明的一个实施例，该试验台还包括设于基础平台450上且位于每个支撑梁100的长度方向两端的轴箱解锁装置，轴箱解锁装置包括固定在基础平台450上的反力支座300，水平设置并穿过反力支座300的纵向作动器310，固定在纵向作动器310的伸出端的调节支座320，以及水平安装在调节支座320上并可沿调节支座320上下移动的解锁杆330，通过设置解锁杆330能够沿调节支座320上下移动，使得解锁杆330能够与导向支撑装置一起升起降落。通过纵向作动器310能够推动解锁杆330沿支撑梁100的导向空间来回移动。本实施例的控制系统还包括用于检测纵向作动器310伸出位移的位移传感器，位移传感器与控制器通信连接，位移传感器通过固定支架安装在基础平台上，并朝向纵向作动器310的伸出端，用于检测纵向作动器310的伸出或缩回长度，并反馈给控制器，由控制器判断是否达到变轨距离，从而控制纵向作动器310何时启停。

根据本发明的一个实施例，调节支座320包括座体，间隔设于座体两侧的支板，形成类U型结构，以及穿过一对支板的调节销轴，解锁杆330与调节支座320连接的一端设有沿其高度方向设置的长孔，调节销轴用于穿过长孔，长孔的长度大于调节销轴的直径，在导向支撑装置升起或降落时，长孔沿调节销轴的径向上下移动，带动解锁杆330跟随导向支撑装置一起移动。

具体地，解锁杆330可以设有解锁面或解锁槽，根据解锁机构设于轴箱内还是轴箱的轴向外端，设置解锁杆330的具体结构，对于轴箱内设置锁紧销的解锁机构，解锁杆330的上表面设为解锁面，解锁面形成斜坡，具体角度不宜过大，七度能够满足与锁紧销平稳接触，推动轴箱中两个锁紧销解锁和锁紧。对于轴端解锁方式，解锁杆330朝外的一侧设置带有倾斜角度的解锁槽。此外，对于设置解锁槽的解锁杆330，不沿支撑梁100内的导向空间移动，而是在支撑梁100外的侧壁另外设置一个与导向空间延伸方向一致的导槽装置，导槽装置的深度以不遮挡解锁槽为宜，使得解锁槽能够沿导槽装置来回移动，导槽装置可以通过斜撑机构支撑在支撑梁100的一侧。

如图16至图18所示，根据本发明的一个实施例，还包括架设在基础平台450上的龙门架400，龙门架400采用焊接结构，框架结构既保证了所需的刚度，同时也保证了较小的质量。龙门架400由横梁和一对立柱组成，龙门架400的横梁下端间隔连接有一对空簧载荷作动器410，用于对转向架的空簧位置处施加垂向载荷，空簧载荷作动器410应具有足够强的抵抗侧向力的能力，空簧载荷作动器410内部摩擦力应接近于零。空簧载荷作动器410的施力端设有纵向力传感器，并在纵向力传感器外固定连接转向架连接法兰，转向架连接法兰的底部设有与转向架空簧上的多个孔一一对应的多个定位凸起；作为定位深入转向架空簧连接处。空簧载荷作动器410、纵向力传感器均与控制器通信连接，通过纵向力传感器检测作用在空簧处的纵向作用载荷，并反馈给控制器。

转向架的车轮71在试验过程中保持高速旋转，托辊和车轮71相对运动，若驱动机构突然停止转动，车轮71在惯性力作用下产生横向移动，与托辊脱离。为保证试验的安全性，在龙门架400前后两端的横梁侧面连接有用于连接转向架的安全防护链420。

基础平台450上与车轮71一一对应的位置处设有冷却供气设备。冷却供气设备设有电磁开关，电磁开关与控制器电连接，由控制器根据实际需要控制电磁开关开闭。车轮71和支承其的托辊在试验过程中保持高速旋转，由于相对摩擦，因此在负载压力下产生一定的热量。冷却供气设备用来模拟转向架在轨道正常行驶时，由于相对运动而产生的气流对车轮71的冷却效应。

该试验台还设有四个急停按钮，在发生危险事件或需要紧急停止的情况下，按下急停按钮可以使设备紧急停止动作，报警灯蜂鸣并闪烁。两个急停按钮安装在控制间和油泵房，两个急停按钮安装在试验现场。

另一方面，本发明实施例的一种转向架变轨距试验控制系统的控制方法，其包括步骤：

控制驱动机构例如驱动电机开启，以驱动例如主动托辊3、第一从动托辊41等组成的驱动辊轮，以带动架设在驱动辊轮上的轮对旋转；

控制垂向作动器顶升导向支撑装置，使得转向架的轮对离开驱动辊轮，以使得轮对卸载；

控制纵向作动器带动解锁杆移动到设定位置，对轴箱的锁紧销进行解锁；

锁紧销解锁到位后，控制横向变轨作动器11推动轮对移动变轨距的距离，完成变轨距。

该控制方法适用于不同轨距形式的变轨试验，这里以1435mm与1520mm变轨距转向架为例，对控制方法进行说明。首先，准备阶段：试验台安装调试完毕，空簧载荷作动器、安全防护装置和车轮距离传感器暂不安装。其次，转向架吊装到试验台上，车轮放置在驱动辊轮上，控制转向架中心面与设备中心面重合。再次，安装空簧载荷作动器，调节活塞杆行程，使连接法兰与转向架完全接触，安装安全防护装置和车轮距离传感器。测量并记录车轮距离传感器与车轮的相对距离数值s，测量轴箱底面与导向支撑接触面的距离λ。调整横向变轨作动器11的初始行程。最后，启动冷却装置，对托辊和车轮降温。启动空簧载荷作动器，出力达到设定值后，启动驱动电机，10s后达到设定转速。

运行阶段：驱动电机驱动转向架车轮在试验台驱动辊轮上按照设定速度运转，空簧载荷作动器始终施加向下作用力170kN，作用力精度范围±3％。其余作动器保持上阶段的状态，运转周期由系统设定，不小于2分钟。

卸载阶段：首先，运行阶段完成后，转向架后方的2组垂向作动器顶升导向支撑装置，与轴箱底部接触。此刻，后轮对车轮与驱动辊轮脱离，前轮对车轮与驱动辊轮继续保持接触，转向架为前低后高的俯仰姿态。其次，根据试验车速间隔一段时间后前2组的垂向作动器顶升导向支撑装置，与轴箱底部接触，此刻，前轮对车轮与驱动辊轮脱离。最终，导向支撑装置顶起4组轴箱，4个车轮与托辊脱离，转向架为水平姿态。车轮依靠惯性仍然旋转，驱动电机依然保持驱动状态。

需要注意的是，垂向作动器的行程为轴箱底面与导向支撑接触面距离λ的2倍。垂向作动器顶升转向架后，将位移信号反馈到控制器，控制器收到信号后开始下一阶段。

解锁阶段：首先，卸载阶段完成后，试验台前端的2组纵向作动器推动解锁杆向前运动。其次，解锁杆斜面向前运动顶升第一个锁紧销，继续向前运动，解锁杆斜面顶升第二个锁紧销。最后，纵向作动器停止推动解锁杆向前运动，此刻解锁杆的平面顶住2组锁紧销。根据试验车速间隔一段时间后，在卸载阶段完成后。试验台后端的纵向作动器推动解锁杆向前运动，依次顶升二个锁紧销，直到纵向作动器停止。

需要注意的是，纵向作动器的行程为设定行程。纵向作动器将解锁杆推动到设定位置后，将位移信号反馈到控制器，控制器收到信号后开始下一阶段。

变轨阶段：变轨阶段前，激光测距仪测量车轮内侧面的横向位置γ，并反馈给控制器。理想状态下，也就是轮对处于轨道正中央时，车轮内侧面的横向位置为s，则当前变轨过程的横向位置偏差记为δ，则δ＝γ-s。车轮与车轮横向推板10的内侧壁的理论间隙为d，实际上，车轮与车轮横向推板10的间距变成了d-δmm和d+δmm，车轮的理论变轨横向位移为Δ，车轮横向移动的设计最大推力为F，弹簧预紧力为F0，弹簧刚度为k；给横向变轨作动器11输入横移位移指令：x1＝d+δ+Δ+(F-F0)/k。横向力传感器实时监测横向变轨作动器11出力状态，并反馈到控制器，当力信号超出设计最大推力的1.2倍时，横向变轨作动器11行程终止，系统报警。

锁紧阶段：首先，变轨阶段完成后，试验台前端的2组纵向作动器拉动解锁杆向后运动。其次，解锁杆斜面向后运动，第二个锁紧销落下并与解锁杆斜面脱离接触，继续向后运动，第一个锁紧销落下并与解锁杆斜面脱离接触。最后，纵向作动器停止拉动解锁杆向后运动，此刻解锁杆与锁紧销脱离接触，2组锁紧销弹出。根据试验车速间隔一段时间后，试验台后端的纵向作动器拉动解锁杆向后运动，依次与二个锁紧销脱离接触，2组锁紧销弹出。

需要注意的是，锁紧阶段，横向变轨作动器11始终保持静止，预紧弹簧装置对车轮施加恒定的压力。

纵向作动器的行程为设定行程。纵向作动器将解锁杆拉回到设定位置后，将位移信号反馈到控制器。同时解锁销处的位置检测传感器将检测到解锁销已完全弹出的信号反馈到控制器，证明解锁装置正常。控制器收到信号后开始下一阶段。

车轮横向脱离阶段：完成锁紧动作后，需释放预紧弹簧对车轮的横向压力，使得车轮与车轮横向推板10脱离，避免后续阶段时车轮与车轮横向推板10间过大的摩擦力。给横向变轨作动器11输入反方向的横移位移指令：x2＝d+δ+(F-F0)/k，恢复到变轨初始状态。

加载阶段：首先，锁紧阶段完成后，转向架车轮与驱动辊轮脱离，保持原有的水平姿态。其次，向后2组的垂向作动器回到初始位置，导向支撑装置与轴箱脱离接触。此刻，后轮对车轮与驱动辊轮接触，驱动辊轮通过摩擦力带动车轮旋转。前轮对轴箱与导向支撑装置接触，转向架为俯仰姿态。

根据试验车速间隔一段时间后，向前2组的垂向作动器回到初始位置，导向支撑装置与轴箱脱离接触。此刻，前轮对车轮与驱动辊轮接触，驱动辊轮通过摩擦带动车轮旋转，转向架为水平姿态。

最后，导向支撑装置与轴箱脱离，4个车轮全部与驱动辊轮接触，驱动辊轮通过摩擦带动车轮旋转。

需要注意的是，此阶段开始时，横向变轨作动器11带动车轮横向推板10缩回/向前运动5±δ+16mm，车轮横向推板10与车轮脱离接触，且预紧弹簧装置两侧的弹簧预紧力平衡，此阶段完成后进入运行阶段，按照工序循环工作。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (12)

1.一种转向架变轨距试验控制系统，其特征在于，包括：

控制器和与所述控制器均通信连接的用于检测轴箱位置的轴箱位置传感器、用于检测锁紧销位置的锁紧销位置传感器、用于检测车轮位置的车轮距离传感器；及，

与所述控制器均电连接的用于驱动车轮转动的驱动机构、驱动用于支撑转向架的导向支撑装置升降的垂向作动器、推动解锁杆对轴箱的锁紧销解锁或锁紧的纵向作动器以及推动车轮变轨的横向变轨作动器。

2.根据权利要求1所述的转向架变轨距试验控制系统，其特征在于，还包括设于所述横向变轨作动器施力端的横向力传感器，所述横向力传感器与所述控制器通信连接。

3.根据权利要求1所述的转向架变轨距试验控制系统，其特征在于，还包括用于对转向架的空簧位置施加垂向载荷的空簧载荷作动器以及设于所述空簧载荷作动器施力端的纵向力传感器，所述空簧载荷作动器、所述纵向力传感器均与所述控制器通信连接。

4.根据权利要求3所述的转向架变轨距试验控制系统，其特征在于，还包括用于检测所述纵向作动器伸出位移的位移传感器，所述位移传感器与所述控制器通信连接。

5.根据权利要求1所述的转向架变轨距试验控制系统，其特征在于，还包括与车轮一一对应设置的冷却供气设备，所述冷却供气设备设有电磁开关，所述电磁开关与所述控制器电连接。

6.根据权利要求4所述的转向架变轨距试验控制系统，其特征在于，所述导向支撑装置包括间隔相对设置的一对支撑梁以及连接在一对所述支撑梁之间的连接梁，每个所述支撑梁均包括底板和沿所述底板的长度方向延伸且间隔相对设于所述底板上的一对侧板，一对所述侧板与所述底板之间形成所述解锁杆的移动空间；

所述垂向作动器分别连接在每个所述支撑梁的底部两端，所述垂向作动器的底部通过安装板安装在基础平台上；

所述轴箱位置传感器安装在所述支撑梁用于支撑所述轴箱的位置处，所述锁紧销位置传感器安装在所述支撑梁与所述轴箱的锁紧销位置一一对应处。

7.根据权利要求6所述的转向架变轨距试验控制系统，其特征在于，

所述车轮距离传感器通过安装架安装在所述基础平台上，所述车轮距离传感器朝向车轮内侧面并距离所述车轮一段安全距离；

所述驱动机构为驱动电机。

8.根据权利要求7所述的转向架变轨距试验控制系统，其特征在于，所述纵向作动器水平穿过固定在所述基础平台上的反力支座，所述反力支座设于每个所述支撑梁的长度方向两端，所述纵向作动器的伸出端固定有调节支座，所述解锁杆水平安装在所述调节支座上并可沿所述调节支座上下移动；

所述位移传感器通过固定支架安装在所述基础平台上，并朝向所述纵向作动器的伸出端。

9.根据权利要求8所述的转向架变轨距试验控制系统，其特征在于，所述调节支座包括座体，间隔设于所述座体两侧的支板，以及穿过一对所述支板的调节销轴，所述解锁杆与所述调节支座连接的一端设有沿其高度方向设置的长孔，所述调节销轴用于穿过所述长孔，所述长孔的长度大于所述调节销轴的直径，所述解锁杆设有解锁面或解锁槽。

10.根据权利要求6所述的转向架变轨距试验控制系统，其特征在于，所述空簧载荷作动器固定于架设在所述基础平台上的龙门架的横梁下端；

所述龙门架的横梁侧面还连接有用于连接转向架的安全防护链。

11.一种根据权利要求1-10任一项所述的转向架变轨距试验控制系统的控制方法，其特征在于，包括步骤：

控制驱动机构开启以驱动驱动辊轮旋转，以带动架设在所述驱动辊轮上的轮对旋转；

控制垂向作动器顶升导向支撑装置，使得转向架的轮对离开所述驱动辊轮；

控制纵向作动器带动解锁杆移动到设定位置，对轴箱的锁紧销进行解锁；

所述锁紧销解锁到位后，控制横向变轨作动器推动轮对移动变轨距的距离，完成变轨距。

12.一种转向架变轨距试验台，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的转向架变轨距试验控制系统。

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