CN112525564A - 一种地铁柔性试验装置 - Google Patents

Abstract

一种地铁柔性试验装置，包括试验台和试验车；试验车包括底盘、设在底盘上的车体结构、设在底盘的底部沿试验车的前后方向间隔设置的两个转向架、电气系统以及气路系统；转向架包括架体、设在架体上前后间隔设置的两组轮组，每组轮组包括左右间隔设置的两个车轮。承载试验模块包括分别用于承载两组轮组的两组承载试验单元，承载试验单元包括滚轮承载机构以及驱动滚轮承载机构旋转或者被滚轮承载机构驱动的测功电机，滚轮承载机构包括主动滚轮、设在主动滚轮一侧并靠近主动滚轮设置的从动滚轮，主动滚轮和从动滚轮之间形成承载部。通过专门设置的试验台和试验车，可以模拟地铁在轨道上的实际运行状态。

Description

一种地铁柔性试验装置

技术领域

本发明涉及地铁试验装置，尤其是一种地铁柔性试验装置。

背景技术

现在国内越来越多的城市开通了地铁，地铁对人们的出行带来了越来越多的便利，由于地铁是公共交通产品，车辆在投入都需要对车辆进行全面的试验，对地铁各项性能参数进行验证，验证合格后才能投入到实际运行中。

当前地铁试验由于国内没有专用的地铁试验线路，地铁产品研制完成后，由于制造商的厂线通常没有试验所需直流电源，而且厂线的线路短，不满足试验要求，其试验只能在用户的实际运行线路上进行。

在用户的实际运行线路上开展试验，只能等产品开发完成后进行，如果试验过程中出现大问题时，需要将产品返回到制造厂家的工厂内，对问题整改及其不方便，其他问题受现场条件限制，处理问题不方便。

其次，由于地铁线路建设的周期长于地铁产品研制的周期，产品试制完成后，无法进行试验，线路完成建设后又急于投入运行，导致线路从建设到投入运行的周期长。

另外，极限试验在线路上无法模拟，车辆的极限工况无法进行试验，如果在线路上开展极限试验存在安全隐患。

发明内容

本发明目的是提供一种地铁柔性试验装置，采用专用的试验车和专用的试验台，能够通过试验车和试验台进行地铁的多种模拟试验，提高试验效率以及缩短试验周期，节约试验成本。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种地铁柔性试验装置，包括试验台和试验车；所述试验车包括底盘、设在底盘上的车体结构、设在底盘的底部沿试验车的前后方向间隔设置的两个转向架、电气系统以及气路系统；所述转向架包括架体、设在架体上前后间隔设置的两组轮组，每组轮组包括左右间隔设置的两个车轮，所述电气系统包括牵引电机、速度传感器组、接地机构以及电线组，每个转向架上均设置有牵引电机、速度传感器组、接地机构，所述电线组分布在底盘的底部；所述气路系统包括用于调节底盘高度的空气弹簧模块以及用于外接气源并将外部的气源引入以供车辆制动的制动管路模块；所述试验台包括为试验车供气的气源、为试验车供电的电源以及与两个转向架对应设置的两组承载试验模块，所述试验车的一侧伸出有空气弹簧模块进气口和制动管路模块进气口，所述气源通过空气弹簧模块进气口和制动管路模块进气口为空气弹簧模块以及制动管路模块供气；所述承载试验模块包括分别用于承载两组轮组的两组承载试验单元，所述承载试验单元包括滚轮承载机构以及驱动滚轮承载机构旋转或者被滚轮承载机构驱动的测功电机，所述滚轮承载机构包括主动滚轮、设在主动滚轮一侧并靠近主动滚轮设置的从动滚轮，所述主动滚轮和从动滚轮之间形成承载部。

进一步的，所述速度传感器组包括收集整车速度信号并为空气制动系统提供速度信号的第一速度传感器以及用于ATC系统的第二速度传感器，所述转向架对应每组轮组设置有一个轮轴，其中一条轮轴的两端分别设置有第一速度传感器和第二速度传感器，另一条轮轴的两端分别设置有第一速度传感器和接地机构。

进一步的，所述空气弹簧模块对应两个转向架分别设置有一个空气弹簧单元，所述空气弹簧单元包括两个空气弹簧、两个高度阀以及设在两个空气弹簧之间的差压阀，所述差压阀连接在两个空气弹簧的辅助气室之间；空气弹簧模块进气口分别通过四条第一进气管道与四个高度阀的总风侧连通，高度阀空簧侧通过第二进气管道与空气弹簧连通，位于同一转向架上的两个空气弹簧通过差压阀连通。

进一步的，所述车体结构包括侧墙、端墙、司机室、车顶、设在车顶上的变流器安装座、设在车顶上的空调安装座、设在侧墙上的窗户安装位以及设在侧墙上的车门安装位。

进一步的，制动管路模块包括制动管路和与每个车轮对应设置的制动器，所述制动管路模块进气口通过制动管路与制动器连接。

进一步的，所述底盘的一侧中间位置设置有接口集成区，所述接口集成区内设置有空气弹簧模块进气口、空气弹簧模块测压口、制动管路模块进气口以及电气系统的供电接口。

进一步的，所述承载试验单元还包括飞轮箱、变速箱、同步箱、扭矩传感器、变流器、制动电阻以及直流电源，所述直流电源通过变流器与测功电机并为测功电机提供交流电，所述测功电机的输出轴与变速箱连接，所述变速箱的输出轴与主动滚轮连接，所述变速箱与主动滚轮之间设置有扭矩传感器，所述测功电机与用于模拟试验车惯性的飞轮箱连接，制动电阻与变流器连接，所述变流器在测功电机处于发电状态下发出的交流电整流和逆变成直流电并输出给制动电阻。

采用上述技术方案，通过专门设置的试验台和试验车，试验车用于模拟地铁在轨道上的实际运行状态，对全工况的信号、牵引、供电、制动及轮轨系统功能进行虚拟运行模拟，对轨道弯道，轨道超高、道岔和车辆过竖曲线实现工况模拟。

将试验车的电气系统和气路系统安装于底盘的底部，试验车的轴重更小，可以根据需要对试验车进行配重，扩展了试验车的粘着试验范围。试验车预留了车门、牵引变流器接口以及空调系统安装接口，试验车可安装不同的车门，在同一试验环境下开展对比试验，可以满足不同厂家的空调系统和牵引变流器开展试验。

试验台采用滚轮的形式承载试验车，试验车的每个车轮设置在主动滚轮和从动滚轮之间并被其承载，因此，试验车在试验过程中能够相对试验台禁止，不用设置长轨道即可进行试验，且因此试验车与试验台相对禁止，能够在试验台上设置固定的电源和气源，为试验车供气和供电，简化了试验车的结构并降低了成本。

另外，因为试验台采用主动滚轮和从动滚轮设计，不同于其他轨道车辆采用一个滚轮支撑，该结构无需再试验台上设置反力座，安装稳固，牵引力通过扭矩传感器直接测试，无需考虑安装时反力座的拉力，测试更准确和直接。

本试验台可以进行测试试验车的牵引性能、制动性能、加速性能并能模拟试验车的行驶阻力，测功电机可作为电动机驱动主动滚轮，对试验车进行制动性能测试，测功电机也可作为发电机，作为试验车牵引测试中的负载。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为试验车的底部示意图。

图3为气路系统的示意图。

图4为试验台的原理图。

图5为试验台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明进行说明。

一种地铁柔性试验装置，包括试验台23和试验车1。

如图2、3所示，试验车1具体结构如下：

试验车1包括底盘2、设在底盘2上的车体结构、设在底盘2的底部沿试验车1的前后方向间隔设置的两个转向架3、电气系统以及气路系统。车体结构包括侧墙4、端墙5、司机室6、车顶7、设在车顶7上的变流器安装座8、设在车顶7上的空调安装座9、设在侧墙4上的窗户安装位10以及设在侧墙4上的车门安装位11。转向架3包括架体、设在架体上前后间隔设置的两组轮组，每组轮组包括左右间隔设置的两个车轮13。

电气系统包括牵引电机14、速度传感器组、接地机构以及电线组，每个转向架3上均设置有牵引电机14、速度传感器组以及接地机构，电线组分布在底盘2的底部。速度传感器组包括收集整车速度信号并为空气制动系统提供速度信号的第一速度传感器以及用于ATC系统的第二速度传感器，转向架3对应每组轮组设置有一个轮轴，其中一条轮轴的两端分别设置有第一速度传感器和第二速度传感器，另一条轮轴的两端分别设置有第一速度传感器和接地机构。

气路系统包括用于调节底盘2高度的空气弹簧模块以及用于外接气源并将外部的气源引入以供车辆制动的制动管路模块；试验车1的一侧伸出有空气弹簧模块进气口15和制动管路模块进气口16，气源通过空气弹簧模块进气口15和制动管路模块进气口16为空气弹簧模块以及制动管路模块供气。

空气弹簧模块对应两个转向架3分别设置有一个空气弹簧17单元，空气弹簧17单元包括两个空气弹簧17、两个高度阀18以及设在两个空气弹簧17之间的差压阀19，差压阀19连接在两个空气弹簧17的辅助气室之间；空气弹簧模块进气口15分别通过四条第一进气管道与四个高度阀18的总风侧连通，高度阀18空簧侧通过第二进气管道与空气弹簧17连通，位于同一转向架3上的两个空气弹簧17通过差压阀19连通。

制动管路模块包括制动管路和与每个车轮13对应设置的制动器20，制动管路模块进气口16通过制动管路与制动器20连接。

为了方便外接气源以及电源，底盘2的一侧中间位置设置有接口集成区22，接口集成区22内设置有空气弹簧模块进气口15、空气弹簧模块测压口21、制动管路模块进气口16以及电气系统的供电接口。

如图1、4、5所示，试验台23具体结构如下：

试验台23包括为试验车1供气的气源、为试验车1供电的电源以及与两个转向架3对应设置的两组承载试验模块，承载试验模块包括分别用于承载单个转向架3上的两组轮组的两组承载试验单元24，承载试验单元24包括飞轮箱25、变速箱26、同步箱27、扭矩传感器28、变流器、制动电阻、直流电源、滚轮承载机构以及驱动滚轮承载机构旋转或者被滚轮承载机构驱动的测功电机32，滚轮承载机构包括主动滚轮33、设在主动滚轮33一侧并靠近主动滚轮33设置的从动滚轮34，主动滚轮33和从动滚轮34之间形成承载部，试验车1的车轮13设置在承载部上。

直流电源通过变流器与测功电机32并为测功电机32提供交流电，测功电机32的输出轴与变速箱26连接，变速箱26的输出轴与主动滚轮33连接，变速箱26与主动滚轮33之间设置有扭矩传感器28，测功电机32与用于模拟试验车1惯性的飞轮箱25连接，制动电阻与变流器连接，变流器在测功电机32处于发电状态下发出的交流电整流和逆变成直流电并输出给制动电阻。

牵引性能试验：车轮13带动主动滚轮33和从动滚轮34转动，主动滚轮33将试验车1的动力传递给测功电机32，测功电机32处于发电状态，作为试验车1的负载，模拟试验车1行驶阻尼，测功电机32发出的交流电，通过变流器整流和逆变，将电能输送给制动电阻，制动电阻发热耗功，为该测试工况持续不断的提供负载，在此过程中，通过测功电机32和扭矩传感器28测试试验车1的牵引力与速度的关系。

测试试验车1的制动特性：按照试验车1制动特性要求，由测功电机32按设定的速度运行，带动试验车1的车轮13运行，同时在试验车1上施加制动力，通过扭矩传感器28读取制动力，并在试验车1速度范围内测试各速度下对应的制动力，最终得到制动力与速度特性关系。

模拟试验车1行驶阻力：试验车1在不同道路、不同载客量条件下的行驶阻力不同，试验台23可通过调节测功电机32的励磁电流，改变负载大小，使测试系统的阻力与试验车1的行驶阻力相同，从而达到模拟试验车1在各种坡道、载客量的路况行驶。

加速特性：按照加速试验的标准要求，模拟试验车1行驶阻力，原理与牵引工况相同，通过测功电机32内置的速度传感器，读取试验车1加速到试验速度的速度与时间的关系。

采用上述技术方案，通过专门设置的试验台23和试验车1，试验车1用于模拟地铁在轨道上的实际运行状态，对全工况的信号、牵引、供电、制动及轮轨系统功能进行虚拟运行模拟，对轨道弯道，轨道超高、道岔和车辆过竖曲线实现工况模拟。

将试验车1的电气系统和气路系统安装于底盘2的底部，试验车1的轴重更小，可以根据需要对试验车1进行配重，扩展了试验车1的粘着试验范围。试验车1预留了车门、牵引变流器接口以及空调系统安装接口，试验车1可安装不同的车门，在同一试验环境下开展对比试验，可以满足不同厂家的空调系统和牵引变流器开展试验。

试验台23采用滚轮的形式承载试验车1，试验车1的每个车轮13设置在主动滚轮33和从动滚轮34之间并被其承载，因此，试验车1在试验过程中能够相对试验台23禁止，不用设置长轨道即可进行试验，且因此试验车1与试验台23相对禁止，能够在试验台23上设置固定的电源和气源，为试验车1供气和供电，简化了试验车1的结构并降低了成本。

另外，因为试验台采用主动滚轮和从动滚轮设计，不同于其他轨道车辆采用一个滚轮支撑，该结构无需再试验台上设置反力座，安装稳固，牵引力通过扭矩传感器直接测试，无需考虑安装时反力座的拉力，测试更准确和直接。

本试验台23可以进行测试试验车1的牵引性能、制动性能、加速性能并能模拟试验车1的行驶阻力，测功电机32可作为电动机驱动主动滚轮33，对试验车1进行制动性能测试，测功电机32也可作为发电机，作为试验车1牵引测试中的负载。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原理之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种地铁柔性试验装置，其特征在于：包括试验台和试验车；

所述试验车包括底盘、设在底盘上的车体结构、设在底盘的底部沿试验车的前后方向间隔设置的两个转向架、电气系统以及气路系统；

所述转向架包括架体、设在架体上前后间隔设置的两组轮组，每组轮组包括左右间隔设置的两个车轮，所述电气系统包括牵引电机、速度传感器组、接地机构以及电线组，每个转向架上均设置有牵引电机、速度传感器组、接地机构，所述电线组分布在底盘的底部；所述气路系统包括用于调节底盘高度的空气弹簧模块以及用于外接气源并将外部的气源引入以供车辆制动的制动管路模块；

所述试验台包括为试验车供气的气源、为试验车供电的电源以及与两个转向架对应设置的两组承载试验模块，所述试验车的一侧伸出有空气弹簧模块进气口和制动管路模块进气口，所述气源通过空气弹簧模块进气口和制动管路模块进气口为空气弹簧模块以及制动管路模块供气；

所述承载试验模块包括分别用于承载两组轮组的两组承载试验单元，所述承载试验单元包括滚轮承载机构以及驱动滚轮承载机构旋转或者被滚轮承载机构驱动的测功电机，所述滚轮承载机构包括主动滚轮、设在主动滚轮一侧并靠近主动滚轮设置的从动滚轮，所述主动滚轮和从动滚轮之间形成承载部。

2.根据权利要求1所述的地铁柔性试验装置，其特征在于：所述速度传感器组包括收集整车速度信号并为空气制动系统提供速度信号的第一速度传感器以及用于ATC系统的第二速度传感器，所述转向架对应每组轮组设置有一个轮轴，其中一条轮轴的两端分别设置有第一速度传感器和第二速度传感器，另一条轮轴的两端分别设置有第一速度传感器和接地机构。

3.根据权利要求1所述的地铁柔性试验装置，其特征在于：所述空气弹簧模块对应两个转向架分别设置有一个空气弹簧单元，所述空气弹簧单元包括两个空气弹簧、两个高度阀以及设在两个空气弹簧之间的差压阀，所述差压阀连接在两个空气弹簧的辅助气室之间；

空气弹簧模块进气口分别通过四条第一进气管道与四个高度阀的总风侧连通，高度阀空簧侧通过第二进气管道与空气弹簧连通，位于同一转向架上的两个空气弹簧通过差压阀连通。

4.根据权利要求1所述的地铁柔性试验装置，其特征在于：所述车体结构包括侧墙、端墙、司机室、车顶、设在车顶上的变流器安装座、设在车顶上的空调安装座、设在侧墙上的窗户安装位以及设在侧墙上的车门安装位。

5.根据权利要求1所述的地铁柔性试验装置，其特征在于：制动管路模块包括制动管路和与每个车轮对应设置的制动器，所述制动管路模块进气口通过制动管路与制动器连接。

6.根据权利要求1所述的地铁柔性试验装置，其特征在于：所述底盘的一侧中间位置设置有接口集成区，所述接口集成区内设置有空气弹簧模块进气口、空气弹簧模块测压口、制动管路模块进气口以及电气系统的供电接口。

7.根据权利要求1所述的地铁柔性试验装置，其特征在于：所述承载试验单元还包括飞轮箱、变速箱、同步箱、扭矩传感器、变流器、制动电阻以及直流电源，所述直流电源通过变流器与测功电机并为测功电机提供交流电，所述测功电机的输出轴与变速箱连接，所述变速箱的输出轴与主动滚轮连接，所述变速箱与主动滚轮之间设置有扭矩传感器，所述测功电机与用于模拟试验车惯性的飞轮箱连接，制动电阻与变流器连接，所述变流器在测功电机处于发电状态下发出的交流电整流和逆变成直流电并输出给制动电阻。

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