CN113295441A - 制动试验控制系统及方法、铁路车辆制动部件的可靠性试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制动试验控制系统及方法、铁路车辆制动部件的可靠性试验系统，该制动试验控制系统包括控制器、风源、第一阀件、第二阀件以及气压检测部件；第一阀件的进口与风源连接，出口与制动部件样件的控制管系的输入端接口连接；第二阀件的进口与的控制管系的输入端接口连接，出口与大气连通；气压检测部件用于检测制动部件样件的制动缸模块的气压；控制器与第一阀件、第二阀件和气压检测部件通信连接，控制器用于根据气压检测部件的反馈信号控制第一阀件和第二阀件的通断状态。该制动试验控制系统能够方便地对铁路车辆制动部件的可靠性试验进行控制，可实现闭环控制，为实现基于振动环境的制动部件可靠性试验提供了条件和基础。
Description
技术领域
本发明涉及铁路车辆制动部件性能评估试验技术领域，特别是涉及一种制动试验控制系统及方法，还涉及一种包括该制动试验控制系统的铁路车辆制动部件的可靠性试验系统。
背景技术
国内铁路车辆的制动部件在产品研发过程中一般进行常规性能、高低温及静态耐久等试验，但铁路车辆运行过程中处于振动状态，车辆制动部件也不可避免地随之振动，并长时间在振动环境下工作，可见，运用环境的振动状态下铁路车辆制动部件性能的稳定性和可靠性，是制动部件研制过程中的重要的、不可或缺的步骤。
为此需要研发基于振动环境的制动部件的可靠性试验系统，在此试验系统中需要设计制动试验控制系统，以为实现基于振动环境的制动部件可靠性试验提供条件和基础，这些成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种制动试验控制系统及方法，该制动试验控制系统能够方便地对铁路车辆制动部件的可靠性试验进行控制，可实现闭环控制，为实现基于振动环境的制动部件可靠性试验提供了条件和基础。本发明的另一目的是提供一种包括上述制动试验控制系统的铁路车辆制动部件的可靠性试验系统。
为解决上述技术问题，本发明提供一种制动试验控制系统，用于铁路车辆制动部件可靠性试验，包括控制器、风源、至少一个第一阀件、至少一个第二阀件以及气压检测部件；所述第一阀件的进口与所述风源连接，所述第一阀件的出口与制动部件样件的控制管系的输入端接口连接；所述第二阀件的进口与所述的控制管系的输入端接口连接，所述第二阀件的出口与大气连通；所述气压检测部件用于检测所述制动部件样件的制动缸模块的气压；所述控制器与所述第一阀件、所述第二阀件和所述气压检测部件通信连接，所述控制器用于根据所述气压检测部件的反馈信号控制所述第一阀件和所述第二阀件的通断状态。
该制动试验控制系统，通过控制器控制第一阀件的打开，能够通过控制管系为制动部件样件的相关试验对象充风，最终反应于制动缸模块的压力变化，通过控制器控制第二阀件的打开，连通制动部件样件的相关试验对象，使相关试验对象向大气排风，最终也反应于制动缸模块的压力变化，在一个制动工况的充、排风过程中，气压检测部件能够实时反馈制动缸模块的压力至控制器，根据反馈可以判断是否达到试验要求，从而实现对制动部件样件的制动可靠性试验的闭环控制，该制动试验控制系统为基于振动环境的制动部件可靠性试验提供了条件和基础。
如上所述的制动试验控制系统，所述第一阀件设有两个，两个所述第一阀件并联设置于所述风源和所述控制管系之间；两个所述第一阀件中，一者的通路内径大于另一者的通路内径，以便于模拟所述制动部件样件的快速缓解位和缓解感度位。
如上所述的制动试验控制系统，所述第二阀件设有三个，三个所述第二阀件并联设置，三个所述第二阀件的通路内径互不相同，以便于模拟所述制动部件样件的感度位、安定位和紧急位。
如上所述的制动试验控制系统，所述第一阀件和所述第二阀件均为电磁阀。
如上所述的制动试验控制系统，还包括数据采集仪，所述制动部件样件包括若干风缸，各所述风缸均设有用于检测气压信息的气压检测元件，所述数据采集仪与所述气压检测元件通信连接，用于存储所述气压检测元件反馈的检测信息。
如上所述的制动试验控制系统，所述控制器为PLC可编程逻辑控制器。
本发明还提供一种制动试验控制系统的控制方法，所述制动试验控制系统为上述任一项所述的制动试验控制系统，所述控制方法包括制动工况的单一制动试验，制动工况的单一制动试验包括步骤：
预设待测制动工况下，所述制动缸模块的进气压力设定值和排气压力设定值；
所述控制器控制对应于所述待测制动工况的第一阀件打开，其余阀件关闭，待所述气压检测部件反馈的压力达到所述进气压力设定值时，所述控制器控制对应于所述待测制动工况的第二阀件打开，其余阀件关闭，待所述气压检测部件反馈的压力达到所述排气压力设定值，所述控制器关闭所有阀件，试验结束。
该控制方法基于前述制动试验控制系统，与前述制动试验控制系统具有相同的技术效果。
如上所述的制动试验控制系统的控制方法，所述控制方法包括制动工况的循环制动试验，制动工况的循环制动试验包括步骤：
S1、预设设定制动工况下，所述制动缸模块的进气压力预设值和排气压力预设值；
S2、所述控制器控制对应于所述设定制动工况的第一阀件打开，其余阀件关闭，待所述气压检测部件反馈的压力达到所述进气压力预设值时，所述控制器控制对应于所述设定工况的第二阀件打开，其余阀件关闭，至所述气压检测部件反馈的压力达到所述排气压力预设值；
重复上述动作，同时所述控制器记录所述设定制动工况的完成次数，至所述设定制动工况的完成次数达到预设数量，所述控制器关闭所有阀件，试验结束。
本发明还提供一种铁路车辆制动部件的可靠性试验系统，包括振动系统和制动试验控制系统，所述制动试验控制系统为上述任一项所述的制动试验控制系统；
所述振动系统包括振动控制部、试验台以及设于所述试验台的试验工装，所述试验工装用于将制动部件样件安装于所述试验台，所述振动控制部能够根据预设振动状态控制所述试验台对所述制动部件施加振动；
所述制动试验控制系统与所述制动部件样件的控制管系连接，用于控制所述制动部件样件进行制动可靠性试验。
该可靠性试验系统，用于铁路车辆制动部件，包括振动系统和前述制动试验控制系统，前述制动试验控制系统能够实现对制动部件样件的闭环控制，振动系统能够对安装在试验台上的制动部件样件施加振动，以模拟实际运行的振动环境，与制动试验控制系统相结合，能够模拟实车振动环境下制动部件样件的制动性能，为制动部件产品的研发提供试验数据支持。
如上所述的铁路车辆制动部件的可靠性试验系统，所述制动部件样件包括制动缸模块、控制阀模块、空重车模块和闸调器模块，所述控制管系包括控制总管路和至少四个控制分管，四个所述控制分管路的一端均与所述控制总管路连接，四个所述控制分管路的另一端分别与所述制动缸模块、所述控制阀模块、所述空重车模块和所述闸调器模块连接，所述控制分管路上设有开关阀。
附图说明
图1为本发明所提供铁路车辆制动部件的可靠性试验系统的一种具体实施例的结构简示图；
图2为本发明所提供制动试验控制系统的原理示意图。
附图标记说明：
制动试验控制系统10，振动系统20，振动控制部21，试验台22，试验工装23，制动部件样件30；
PLC可编程逻辑控制器11，风源12，第一阀件A 13a，第一阀件B 13b，第二阀件A14a，第二阀件B 14b，第二阀件C 14c，气压检测部件15，数据采集仪16，气压检测元件17。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
为理解方便和描述简洁，下文结合制动试验控制系统及其控制方法、具有该制动试验控制系统的铁路车辆制动部件的可靠性试验系统一并说明，有益效果部分不再重复论述。
请参考图1，图1为本发明所提供铁路车辆制动部件的可靠性试验系统的一种具体实施例的结构简示图。
该实施例提供的铁路车辆制动部件的可靠性试验系统主要用于模拟振动环境下对制动部件进行性能测试，以为研发阶段的制动部件提供试验基础，确保制动部件的可靠性和稳定性。
该实施例中，性能可靠性试验系统包括制动试验控制系统10和振动系统20。
其中，振动系统20包括振动控制部21、试验台22以及设于试验台22的试验工装23，试验工装23用于将制动部件样件30安装于试验台22，振动控制部21能够根据预设振动状态控制试验台22对制动部件样件30施加振动。
其中，制动试验控制系统10与制动部件样件30的控制管系连接，用于控制制动部件样件30进行制动可靠性试验。
此时，制动部件样件30制动时待试验的制动模块，对于轨道车辆来说，其制动部件包括多个制动模块，比较重要的有制动缸模块、控制阀模块、空重车模块和闸调器模块，其他有脱轨阀模块和储风缸模块等，在实际试验时，根据需要选择需要针对哪些制动模块进行试验。需要说明的是，在对某一制动模块进行制动可靠性试验时，也存在需要与其他制动模块进行配合的情形，比如各模块的制动可靠性试验最终的试验要求是否达标可以以制动缸模块的压力变化作为判断条件。
该可靠性试验系统在进行制动可靠性试验时，通过振动控制部21驱动试验台22，通过试验工装23对制动部件样件30施加振动，以模拟实车运行中的不同振动环境，使制动部件样件30处于试验条件所需的预设振动状态，通过制动控制系统10控制制动部件样件30的各制动参数，以在振打状态下进行制动可靠性试验，这样，该性能试验系统能够模拟实车振动环境下制动部件样件的制动性能，为制动部件产品的研发提供试验数据支持，以提升设计的制动部件的可靠性。
铁路车辆在运用过程中，车轮和钢轨碰撞产生垂向和横向振动、机车牵引造成的纵向冲动产生纵向振动同时存在，制动部件处于三个方向复合振动环境下。为此，为真实模拟实际运用环境，振动控制部21可以通过对试验台22施加三个方向的振动信号，耦合后使制动部件样件30处于较为真实的振动状态。
本发明重点在于制动试验控制系统10的设置，下面重点介绍。请一并参考图2，图2为本发明所提供制动试验控制系统的原理示意图。
该实施例提供的制动试验控制系统包括控制器、风源12、至少一个第一阀件、至少一个第二阀件以及气压检测部件；第一阀件的进口与风源12连接，第一阀件的出口与制动部件样件30的控制管系的输入端接口连接；第二阀件的进口与的控制管系的输入端接口连接，第二阀件的出口与大气连通；也就是说，第一阀件和第二阀件都与控制管系的输入端接口连接；气压检测部件15用于检测制动部件样件30的制动缸模块的气压；控制器与第一阀件、第二阀件和气压检测部件15通信连接，控制器用于根据气压检测部件15的反馈信号控制第一阀件和第二阀件的通断状态。
可以理解，因第一阀件和第二阀件都与控制管系的输入端接口连接，所以，第一阀件和第二阀件不可能同时处于开启状态。需要说明的是，尽管此处称为控制管系的输入端接口，但是在第二阀件处于打开状态时，制动部件样件30可以通过该输入端接口和开启状态的第二阀件向大气排风。
如上，该制动试验控制系统，通过控制器控制第一阀件的打开，能够通过控制管系为制动部件样件30的相关试验对象(此处指具体需要做试验的制动模块)充风，最终反应于制动缸模块的压力变化，通过控制器控制第二阀件的打开，连通制动部件样件30的相关试验对象，使相关试验对象向大气排风，最终也反应于制动缸模块的压力变化，在一个制动工况的充、排风过程中，气压检测部件15能够实时反馈制动缸模块的压力至控制器，根据反馈可以判断是否达到试验要求，从而实现对制动部件样件30的制动可靠性试验的闭环控制，该制动试验控制系统10为基于振动环境的制动部件可靠性试验提供了条件和基础。
具体的方案中，控制器选用PLC可编程逻辑控制器11，具有可编程逻辑功能，当然，也可以根据实际需求选择其他形式的控制器。可以理解，对于不同的制动部件样件30，PLC可编程逻辑控制器11具有不同的控制程序，实际设置时，PLC可编程逻辑控制器11可以内置多种控制程序，以对应不同的制动部件样件30特性。
该制动试验控制系统10具体设有两个第一阀件，下文称之为第一阀件A13a和第一阀件B13b，第一阀件A13a和第一阀件B13b中，一者的通路内径大于另一者的通路内径，也就是说，第一阀件A13a的流通通量与第一阀件B13b的流通通量不同，如此可根据制动试验需求选择充风时是大充风量还是小充风量，以便于模拟制动部件样件30的快速缓解位和缓解感度位。
具体设置时，第一阀件A13a的通路内径大小和第一阀件B13b的通路内径大小可根据B/T1492-2002标准或其他试验标准规定的一位(快速缓解位)和二位(缓解感度位)的空气压力变化速度来设置，以满足相关标准规定的不同制动工况的需求。
该制动试验控制系统10具体设有三个第二阀件，下文称之为第二阀件A14a、第二阀件B14b和第二阀件C14c，三者的通路内径各不相同，以便于模拟制动部件样件30的感度位、安定位和紧急位，同样地，三个第二阀件的通路内径的设置也可根据B/T1492-2002标准或其他试验标准规定的四位(感度位)、五位(安定位)、六位(紧急位)的空气压力变化速度来设置，以满足相关标准规定的不同制动工况的需求。
如上设置后，该制动试验控制系统10基本能够满足制动部件样件30的所有制动模块的试验需求，可以理解，实际设置时，根据试验对象的变化可以对第一阀件的数目和设置要求以及第二阀件的数目和设置要求进行调整。
具体设置时，各第一阀件和各第二阀件均可选用电磁阀，以方便与控制器通信连接，在控制器的控制指令下执行相应动作。
具体的方案中，该制动试验控制系统10还包括数据采集仪16，制动部件样件30除了制动缸模块外，其他有些制动模块也存在风缸，比如控制阀模块包括加速缓解风缸和副风缸，空重车模块包括降压风缸，该制动控制系统10还可以在前述各风缸均设有气压检测元件17，气压检测元件17用于在制动可靠性试验时检测对应风缸的实时压力信息，并反馈至数据采集仪16，以给相关制动模块的性能研究提供试验数据支持。
该制动试验控制系统10能够实现对制动部件样件30的制动性能试验的闭环控制，具体可对制动部件样件30进行单一制动试验，以对其性能进行评估，还可以对制动部件样件30进行循环制动试验，以对其可靠性进行评估。
下面就单一制动试验和循环制动试验的控制方法分别做说明，需要指出的是，对于制动部件样件30的一个制动试验来说，包括充风步骤和排风步骤。
应用该制动控制系统10进行某一待测制动工况的单一制动试验，包括如下步骤：
预设待测制动工况下，制动缸模块的进气压力设定值和排气压力设定值；
PLC可编程逻辑控制器11控制对应于待测制动工况的第一阀件打开，其余阀件关闭，待气压检测部件15反馈的压力达到进气压力设定值时，PLC可编程逻辑控制器11控制对应于待测制动工况的第二阀件打开，其余阀件关闭，待气压检测部件15反馈的压力达到排气压力设定值，PLC可编程逻辑控制器11关闭所有阀件，试验结束。
应用该制动控制系统10进行某一待测制动工况的循环制动试验，包括如下步骤：
S1、预设设定制动工况下，制动缸模块的进气压力预设值和排气压力预设值；
S2、PLC可编程逻辑控制器11控制对应于设定制动工况的第一阀件打开，其余阀件关闭，待气压检测部件15反馈的压力达到进气压力预设值时，PLC可编程逻辑控制器11控制对应于设定工况的第二阀件打开，其余阀件关闭，至气压检测部件15反馈的压力达到排气压力预设值；
重复上述动作，同时PLC可编程逻辑控制器11记录设定制动工况的完成次数，至设定制动工况的完成次数达到预设数量，PLC可编程逻辑控制器11关闭所有阀件，试验结束。
对比可以理解，循环制动试验实际上就是将单一制动试验重复设定次数。
具体的方案中，制动部件样件30包括制动缸模块、控制阀模块、空重车模块和闸调器模块，制动部件样件30的控制管系包括控制总管路和至少四个控制分管，控制总管路具有输入端接口，该输入端接口即为与制动控制系统10的各阀件连接的接口，四个控制分管路的一端均与控制总管路连接，四个控制分管路的另一端分别与制动缸模块、控制阀模块、空重车模块和闸调器模块连接，控制分管路上设有开关阀。
实际进行试验时，根据试验对象，将对应控制分管路上的开关阀开启，以对试验对象进行充风和排风，比如说，需要对控制阀模块进行制动性能试验时，将与控制阀模块连接的控制分管路上的开关阀开启，如此，当第一阀件打开时，可向控制阀模块充风，当第二阀件打开时，控制阀模块可向大气排风，如此实现制动可靠性试验。
可以理解，实际设置时，前述制动试验控制系统10的控制器也可与制动部件样件30的相关阀件以及控制管系上的相关阀件通信，以便于统一控制，当然，也可以设置单独的控制元件来控制这些阀件，再将控制元件与制动试验控制系统10的控制器通信。
以上对本发明所提供的制动试验控制系统及方法、铁路车辆制动部件的可靠性试验系统均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.制动试验控制系统，用于铁路车辆制动部件可靠性试验，其特征在于，包括控制器、风源、至少一个第一阀件、至少一个第二阀件以及气压检测部件；所述第一阀件的进口与所述风源连接，所述第一阀件的出口与制动部件样件的控制管系的输入端接口连接；所述第二阀件的进口与所述的控制管系的输入端接口连接，所述第二阀件的出口与大气连通；所述气压检测部件用于检测所述制动部件样件的制动缸模块的气压；所述控制器与所述第一阀件、所述第二阀件和所述气压检测部件通信连接，所述控制器用于根据所述气压检测部件的反馈信号控制所述第一阀件和所述第二阀件的通断状态。
2.根据权利要求1所述的制动试验控制系统，其特征在于，所述第一阀件设有两个，两个所述第一阀件并联设置于所述风源和所述控制管系之间；两个所述第一阀件中，一者的通路内径大于另一者的通路内径，以便于模拟所述制动部件样件的快速缓解位和缓解感度位。
3.根据权利要求2所述的制动试验控制系统，其特征在于，所述第二阀件设有三个，三个所述第二阀件并联设置，三个所述第二阀件的通路内径互不相同，以便于模拟所述制动部件样件的感度位、安定位和紧急位。
4.根据权利要求1所述的制动试验控制系统，其特征在于，所述第一阀件和所述第二阀件均为电磁阀。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制动试验控制系统，其特征在于，还包括数据采集仪，所述制动部件样件包括若干风缸，各所述风缸均设有用于检测气压信息的气压检测元件，所述数据采集仪与所述气压检测元件通信连接，用于存储所述气压检测元件反馈的检测信息。
6.根据权利要求1-4任一项所述的制动试验控制系统，其特征在于，所述控制器为PLC可编程逻辑控制器。
7.制动试验控制系统的控制方法，所述制动试验控制系统为权利要求1-6任一项所述的制动试验控制系统，其特征在于，所述控制方法包括制动工况的单一制动试验，制动工况的单一制动试验包括步骤：
预设待测制动工况下，所述制动缸模块的进气压力设定值和排气压力设定值；
所述控制器控制对应于所述待测制动工况的第一阀件打开，其余阀件关闭，待所述气压检测部件反馈的压力达到所述进气压力设定值时，所述控制器控制对应于所述待测制动工况的第二阀件打开，其余阀件关闭，待所述气压检测部件反馈的压力达到所述排气压力设定值，所述控制器关闭所有阀件，试验结束。
8.根据权利要求7所述的制动试验控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括制动工况的循环制动试验，制动工况的循环制动试验包括步骤：
S1、预设设定制动工况下，所述制动缸模块的进气压力预设值和排气压力预设值；
S2、所述控制器控制对应于所述设定制动工况的第一阀件打开，其余阀件关闭，待所述气压检测部件反馈的压力达到所述进气压力预设值时，所述控制器控制对应于所述设定工况的第二阀件打开，其余阀件关闭，至所述气压检测部件反馈的压力达到所述排气压力预设值；
重复上述动作，同时所述控制器记录所述设定制动工况的完成次数，至所述设定制动工况的完成次数达到预设数量，所述控制器关闭所有阀件，试验结束。
9.铁路车辆制动部件的可靠性试验系统，其特征在于，包括振动系统和制动试验控制系统，所述制动试验控制系统为权利要求1-6任一项所述的制动试验控制系统；
所述振动系统包括振动控制部、试验台以及设于所述试验台的试验工装，所述试验工装用于将制动部件样件安装于所述试验台，所述振动控制部能够根据预设振动状态控制所述试验台对所述制动部件样件施加振动；
所述制动控制系统与所述制动部件样件的控制管系连接，用于控制所述制动部件样件进行制动可靠性试验。
10.根据权利要求7所述的铁路车辆制动部件的可靠性试验系统，其特征在于，所述制动部件样件包括制动缸模块、控制阀模块、空重车模块和闸调器模块，所述控制管系包括控制总管路和至少四个控制分管，所述控制总管路具有所述输入端接口，四个所述控制分管路的一端均与所述控制总管路连接，四个所述控制分管路的另一端分别与所述制动缸模块、所述控制阀模块、所述空重车模块和所述闸调器模块连接，所述控制分管路上设有开关阀。
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- 2021-05-25 CN CN202110571820.6A patent/CN113295441A/zh active Pending
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