CN112924199A - 用于测试用于轨道车辆的制动系统的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于在车轮/轨道测试台上测试用于轨道车辆的带有制动器的制动系统的方法，轨道车辆的车轮组的至少一个车轮能够通过驱动系统由驱动马达驱动并且可通过制动器制动，通过传感器可检测车轮的运行变量，该方法包括如下步骤：提供轨道车辆数学模型，该模型包括所述至少一个车轮；运行驱动系统和通过操控所述制动器导入模拟制动过程；检测车轮的所述至少一个运行变量并且将检测到的运行变量转送给模拟单元；借助数学模型在考虑检测到的运行变量的情况下模拟轨道车辆的运动学特性，并且确定模拟轨道车辆的速度；和将驱动系统运行成，使得该驱动系统反映模拟的轨道车辆的通过模拟确定的速度。此外涉及用于实施该方法的用于测试制动系统的设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种在车轮/轨道测试台上测试用于轨道车辆的制动系统的方法和设备，该轨道车辆的车轮组的至少一个车轮能够通过驱动系统驱动并且能够通过待测试的制动系统的制动器来制动，其中，车轮的至少一个运行变量能通过至少一个传感器来检测。
背景技术
在车轮/轨道测试台中，轨道车辆的至少一个车轮或车轮组由驱动系统驱动，同时该车轮或车轮组可以被要测试的制动系统的制动器制动。除了直接或间接将机械摩擦力施加到车轮上的制动器外，要测试的制动系统通常还包括用于操控制动器的致动器的制动控制器。这种车轮/轨道测试台的一个优点是可以对原始尺寸的车轮和制动器进行测试。车轮通常经由所谓的轨道轮驱动，该轨道轮在相应大的直径的情况下真实地再现在车轮与轨道之间的接触。这种车轮/轨道测试台允许很好地模拟实际的车轮/轨道系统的摩擦和附着并且也考虑到由于水、油、砂石或树叶改变的在车轮和轨道之间的摩擦系数。
然而，在其上测试原始尺寸的车轮和制动器的车轮/轨道测试台通常限于轨道车辆的一个车轮或至多一个轴或一个车轮组。无法模拟整个轨道车辆的行驶或制动动态。
为了考虑到行驶或制动动态的影响，此外已知对成比例模型进行研究。这样的模型试验台虽然可以更加容易地构造有更多的轴，但是无法模拟车轮轨道系统的摩擦和附着，因为由于无法将车轮、轨道以及制动器摩擦元件的材料特性成比例地转移到模型上或从模型转移到真实情形中。
发明内容
本发明的目的是提供一种上述类型的设备和方法，其中可以测试原始尺寸的车轮连同配设的制动器的制动性能，并且在此不仅可以检查或操纵在原始尺寸上的摩擦和附着，而且同时考虑到轨道车辆或轨道车辆的至少一部分的行驶和制动动态的影响。
该目的通过具有相应独立权利要求的特征的方法或设备来实现。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。
附图说明
下面借助一个附图借助实施例更详细地说明本发明。附图1示出了车轮/轨道测试台的示意性框图，在该车轮/轨道测试台上布置有用于轨道车辆的车轮1作为测试对象。
具体实施方式
给车轮1配置由制动控制器3操控的制动器2。可选地除车轮1之外，制动控制器3和/或制动器2是应当利用所示的设备在各种不同的运行状态中被检查的测试对象。
为了能够调节到行驶或制动情况，给车轮1配置驱动系统，该驱动系统包括驱动马达4、驱动轴5和轨道轮6。轨道轮6是具有与轨道的外部轮廓相对应的外部轮廓的轮。轨道轮具有如此之大的直径，使得在一级近似时在车轮1和轨道轮6之间建立了接触，该接触对应于真实的车轮-轨道接触。轨道轮6经由驱动轴5被驱动马达4旋转。
在设备运行中，车轮1和/或制动器2的运行变量由在此未示出的传感器检测。特别地，测量车轮1的旋转速度。该设备还包括致动器，该致动器将车轮1以限定的并且通常是可变的力压到轨道轮6上，以便能够调节到在车轮1和轨道轮6之间作用的力的真实情况。
附图中所示设备的特殊之处在于，在实施测试期间借助于数学模型10对轨道车辆的运动学特性进行建模，车轮1在现实中配置给该轨道车辆。作为建模的结果，确定模拟的轨道车辆的速度并且如此操控驱动系统，使得轨道轮6具有所确定的速度作为圆周速度。因此，在通过轨道轮6对车轮1驱动时反映了轨道车辆的真实的行驶和制动动态。
为此目的，存在该设备的控制装置，在该控制装置中存储数学模型10(以下也称为车辆模型10)。该数学模型包括特征性的车辆参数例如质量、制动器的设计、行驶阻力以及源自现场数据的附着模式的目录，其模拟车轴之间的相互作用。
车辆模型10包括真实车轮1的代表11和真实制动器2的代表12。此外，在车辆模型10中对与车轮1属于相同的车轮组或属于其它车轮组的其它车轮的代表13、14进行建模。所述其它车轮的运行参数、特别是转速从真实车轮1或其代表11获取。可以在该模型中考虑任意的与列车或列车部件相对应的数量的这种代表形式的车轮。
为了将设备的真实部件、特别是车轮1连同制动器2和制动控制器3以及车轮/轨道测试台的驱动系统与虚拟的车辆模型10耦合，设置数据连接或数据传送21-25，下面对此进行说明。
在设备运行中，车轮1的上述运行变量、特别是其当前转速由传感器检测。所述运行变量通过数据连接21传送给车辆模型10。数据连接在本发明申请的范围中应当理解为任何类型的数据传送或转送。
在车辆模型10中，基于通过数据连接21传送的车轮1的以及可选地制动器2的运行变量动态地计算轨道车辆的运动学变量、特别是其速度。该运动学变量通过数据连接22转送至车轮/轨道测试台的驱动系统。驱动系统如此调节驱动马达4，使得轨道轮6调节到计算出的轨道车辆速度。因此，轨道轮6使得车轮1反映出在真实的轨道车辆时实际出现的运动学情况。
车辆模型10还通过另外的数据连接23和24连接到制动控制器3。在真实的轨道车辆时，制动控制器通常考虑轨道车辆的行驶速度和其它运动学变量以操控制动器。为了能够在车轮/轨道测试台上合适地反映这一点，将由车辆模型10确定的行驶参数转送给制动控制器3，该制动控制器通过另一个数据连接25如此操控制动器2，使得制动器如同在真实存在的环境中一样表现。反过来，车辆模型10接收由制动控制器3确定的用于操纵制动器2的参数，以便在所述其它车轮中模拟类似的制动过程。在此，在轨道上存在中间层例如水、油、砂石或树叶可以被考虑到，或者可以将在真实车轮1时相对于轨道轮6产生的滑移效应(其由轨道轮和车轮1的旋转运动的差异所引起)借助于由现场数据馈送的附着模式的目录传送到其它车轮的代表13、14。
总之，数学车辆模型10的这种考虑允许在仅测量轨道车辆的实际存在的车轮或车轴的一部分的车轮/轨道试验台上却考虑到了整个轨道车辆的行驶和制动动态。可以在一个或少数几个原始尺寸的车轮上在车轮-轨道接触的真实条件下测试制动控制器3、制动器2和车轮1的相互作用，而不会忽略整个轨道车辆的真实行驶动态的影响。
替代或者附加于检查和测试制动性能，还可以检查轨道车辆的牵引性能。为此，车轮1与附加的电动驱动器耦联，通过该电动驱动器可以驱动车轮1。在此，也将借助于车辆模型10计算出的速度转送给驱动系统，并且将该速度设定为轨道轮6的圆周速度。
附图标记列表
1 车轮(真实)
2 制动器(真实)
3 制动控制器
4 驱动马达
5 驱动轴
6 轨道轮
10 车辆模型
11 车轮1的代表(在模型中)
12 制动器2的代表(在模型中)
13、14 其它车轮的代表(在模型中)
21-25 数据连接/数据传送
Claims (12)
1.一种用于在车轮/轨道测试台上测试用于轨道车辆的带有制动器(2)的制动系统的方法，其中，轨道车辆的车轮组的至少一个车轮(1)能够通过驱动系统由驱动马达(4)驱动并且能够通过制动器(2)制动，其中，通过至少一个传感器能够检测所述车轮(1)的至少一个运行变量，该方法包括如下步骤：
提供轨道车辆的数学模型(10)，该模型(10)包括所述至少一个车轮(1)；
运行驱动系统和
通过操控所述至少一个制动器(2)导入模拟的制动过程；
检测车轮(1)的所述至少一个运行变量并且将检测到的运行变量转送给模拟单元；
借助数学模型(10)在考虑检测到的运行变量的情况下模拟轨道车辆的运动学特性，并且确定模拟的轨道车辆的速度；和
将驱动系统运行成，使得该驱动系统反映模拟的轨道车辆的通过模拟确定的速度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动系统包括轨道轮(6)，所述车轮(1)在所述轨道轮上滚动，并且所述轨道轮的旋转速度被设定为使得所述轨道轮的圆周速度对应于所述模拟的轨道车辆的速度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，检测车轮的旋转速度作为车轮(1)的至少一个运行变量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，除了所述车轮(1)的所述至少一个运行变量之外，还测量所述制动器(2)的至少一个运行变量并且在模拟所述轨道车辆的特性时考虑制动器的该至少一个运行变量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，待测试的制动系统包括操控所述制动器(2)的制动控制器(3)，并且将所述轨道车辆的运动学特性的模拟结果传送至所述制动控制器(3)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述数学模型(10)包括所述车轮(1)的和/或所述制动器(12)的代表(11、12)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述数学模型(10)包括所述轨道车辆的其它车轮的代表(13、14)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述模型中模拟任意的与列车或列车部件相对应的数量的其它车轮。
9.根据权利要求5和7所述的方法，其特征在于，将由所述制动控制器(3)提供的关于制动过程的信息和/或借助于所述车轮(1)的所述至少一个运行变量获得的关于制动过程的信息用于模拟所述轨道车辆的所述其它车轮的制动过程。
10.一种用于在车轮/轨道测试台上测试用于轨道车辆的带有制动器(2)的制动系统的设备，其中，轨道车辆的车轮组的至少一个车轮(1)能够通过驱动系统由驱动马达(4)驱动并且能够通过所述制动器(2)制动，其中，所述车轮(1)的至少一个运行变量能够通过至少一个传感器来检测，其特征在于，存在模拟单元，所述模拟单元借助于轨道车辆的数学模型(10)确定所述轨道车辆的速度，所述驱动系统设置用于在车轮(1)上指定该速度。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述车轮(1)配备有附加的电动驱动器。
12.根据权利要求11所述的设备，该设备被设置用于借助于所述附加的电动驱动器来测试所述车轮(1)的牵引。
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