CN115096621A - 跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测方法及装置，包括检测平台构架（1）、丝杆（2）、导柱（3）、滚筒支架（5）、滚筒（7）、电机（8）、走行轮轴座（9）、走行轮轴（10）、走行轮轴径向位移调节装置（11）、第一走行轮（12）和第二走行轮（13）、第一连接环（14）、第二连接环（15）、用于检测滚筒（7）旋转速度的转速表和检测电机（8）输出功率的电流表和电压表、重量传感器（18）；检测过程包括以下步骤：确定第一走行轮（12）、第二走行轮（13）与滚筒（7）的接触点，确定滚筒（7）的转速ω，调整走行轮轴径向位移调节装置（11）模拟车辆的重量；检测第一连接环（14）与第二连接环（15）固定和分开二种状态下的电机功率。

Description

跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测方法及装置

技术领域

本发明涉及到跨座式单轨车辆技术领域，尤其是涉及到一种跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置，本发明还涉及一种跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测方法。

背景技术

跨座式单轨交通系统在我国重庆、深圳等城市均有应用，它有噪声小、转弯半径小、爬坡能力强、地形适应性好、造价比地铁低等优点，具有较大的应用前景。跨座式单轨车辆的走行原理是通过走行轮组、稳定轮组、导向轮组与轨道梁进行耦合接触，走行轮提供车辆纵向的制动力和驱动力，导向轮提供车辆转弯所需的侧向力和摇头力矩，稳定轮提供防车辆倾覆的抗倾覆力矩，同时缓解车辆横向振动。

目前，跨座式单轨车辆的动力转向架和非动力转向架采用相同的主体结构，用于支撑走行轮总成的走行轮轴均采用悬臂梁式支承结构，走行轮轴的外端与动力总成相连，动力总成安装在构架上，走行轮轴的内端悬空且位于转向架构架内，走行轮安装在走行轮轴上，并且同一根走行轮轴上设置了两个走行轮，同轴走行轮刚性连接，因空间位置的限定不能安装差速器，同轴走行轮之间不能相对转动，在车辆过弯时无差速，造成走行轮磨损严重，影响轮胎使用寿命，对跨座式单轨车辆的运营维护带来巨大的压力。

目前已有针对跨座式单轨车辆的走行轮磨损问题进行的研究，研究显示同轴走行轮的功率寄生现象是造成其在弯道严重磨损的主要原因，为了进一步研究走行轮的功率寄生情况，探明其与走行轮磨损之间的关系，需要进行走行轮弯道工况功率寄生检测试验。然而，尚缺少相关的检测装置及检测方法，因此，对跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测方法及检测装置的研究开发，具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测方法及检测装置，方便模拟分析跨座式单轨车辆走行轮功率寄生的情况，为解决跨座式单轨车辆走行轮的磨损提供理论依据。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置，它包括检测平台构架，与所述检测平台构架连接的丝杆和至少两根导柱，通过丝杆螺母座与所述丝杆连接、且与所述导柱滑动连接的滚筒支架，通过转轴与所述滚筒支架连接的滚筒，与所述转轴传动连接的电机，与所述检测平台构架连接的走行轮轴座，一端与所述走行轮轴座铰接的走行轮轴，与所述检测平台构架连接的走行轮轴径向位移调节装置，与所述走行轮轴可拆卸连接的第一走行轮和第二走行轮，与所述第一走行轮连接的第一连接环，与所述第二走行轮连接的第二连接环，用于检测滚筒旋转速度的转速表和检测电机输出功率的电流表和电压表，设置在所述滚筒支架的下部、用于检测第一走行轮和第二走行轮对滚筒施加压力大小的重量传感器；所述第一连接环和第二连接环能通过螺栓固定在一起旋转或分离后独立旋转；所述滚筒为具有异形曲面的滚筒，滚筒的中部为直线段，滚筒直线段的半径最小。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置，所述走行轮轴径向位移调节装置包括与所述检测平台构架连接的立柱，两端分别与所述立柱和走行轮轴铰接的伸缩杆。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置，所述滚筒的表面由多个预定义的曲面构成。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置，所述走行轮轴座具有能升降的升降杆，固定所述升降杆位置的插销或旋紧螺母，所述走行轮轴与所述升降杆铰接。

为了解决上述技术问题，另一方面，本发明提供一种跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测方法，利用跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置进行检测，所述跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置包括检测平台构架，与所述检测平台构架连接的丝杆和至少两根导柱，通过丝杆螺母座与所述丝杆连接、且与所述导柱滑动连接的滚筒支架，通过转轴与所述滚筒支架连接的滚筒，与所述转轴传动连接的电机，与所述检测平台构架连接的走行轮轴座，一端与所述走行轮轴座铰接的走行轮轴，与所述检测平台构架连接的走行轮轴径向位移调节装置，与所述走行轮轴可拆卸连接的第一走行轮和第二走行轮，与所述第一走行轮连接的第一连接环，与所述第二走行轮连接的第二连接环，用于检测滚筒旋转速度的转速表和检测电机输出功率的电流表和电压表，设置在所述滚筒支架的下部、用于检测第一走行轮和第二走行轮对滚筒施加压力大小的重量传感器；所述第一连接环和第二连接环能通过螺栓固定在一起旋转或分离后独立旋转；所述滚筒为具有异形曲面的滚筒，滚筒的中部为直线段，滚筒直线段的半径最小；检测过程包括以下步骤：

1）将第一走行轮和第二走行轮安装在走行轮轴上，用螺栓将第一连接环和第二连接环连接在一起；

2）根据需要模拟的跨座式单轨车辆转弯弯道曲线半径，操作走行轮轴径向位移调节装置和操作丝杆调整滚筒支架的轴向位移，使第一走行轮、第二走行轮均与滚筒的表面接触；第一走行轮中心平面与滚筒表面接触点和第二走行轮中心平面与滚筒表面接触点按以下方式确定：

第一走行轮、第二走行轮中的其中一个与滚筒的中部直线段接触，另外一个与滚筒表面接触点的回转半径按下面公式计算，

其中， R为走行轮与滚筒表面接触点的回转半径，单位m；

L为两走行轮的各自中心平面之间的横向距离，单位m；

R₁为走行轮与滚筒的中部直线段表面接触点的回转半径，单位m；

R₂为需要模拟的跨座式单轨车辆转弯的弯道曲线半径，单位m；

3）根据需要模拟的跨座式单轨车辆行驶速度确定滚筒的转速ω，按以下公式计算；

其中，ω为滚筒的模拟状态下的转速，单位r/min

v为模拟状态下跨座式单轨车辆行驶速度，单位m/s；

R₁为走行轮与滚筒的中部直线段表面接触点的回转半径，单位m；

R₂为模拟状态下跨座式单轨车辆转弯的弯道曲线半径，单位m；

L为两走行轮的各自中心平面之间的横向距离，单位m；

π为圆周率；

4）调整走行轮轴径向位移调节装置，使第一走行轮、第二走行轮对滚筒施加的压力达到需要模拟的车辆重量；

5）开启电机驱动滚筒做回转运动，滚筒带动第一走行轮、第二走行轮做回转运动；监测滚筒的转速，对电机的转速进行调节，使滚筒转速达到模拟状态下的转速ω，记录此时通过电机的电流和电压，并计算此时电机的输出功率P₁；

6）停止电机的运行，将第一连接环和第二连接环之间的固定螺栓拆除，使第一走行轮、第二走行轮能独立转动；重新开启电机驱动滚筒做回转运动，滚筒带动第一走行轮、第二走行轮做回转运动；监测滚筒的转速，对电机的转速进行调节，使滚筒转速达到模拟状态下的转速ω，记录此时通过电机的电流和电压，并计算此时电机的输出功率P₂；

7）P₁与P₂之间的差值即为模拟跨座式单轨车辆的重量、行驶速度和转弯弯道曲线半径的走行轮的寄生功率。

本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的技术方案，提供了一种跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测方法及装置，能模拟对跨座式单轨车辆走行轮功率寄生情况进行检测；

提供的技术方案能在使用较小空间的情况下完成走行轮弯道工况的模拟；

能模拟出跨座式单轨车辆不同速度、不同轮胎负载、不同转弯半径下的走行轮工作状态，从而显著提高对不同工况下走行轮功率寄生情况检测的效率；

除了能模拟对跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测，还能模拟用于走行轮弯道工况磨损情况的检测。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是实施例跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置的主视结构原理示意图；

图2是图1中的A—A向结构原理示意图；

图3是实施例跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置检测状态局部示意图。

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详细的说明。

如图1和图2所示，跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置，包括检测平台构架1，与所述检测平台构架1连接的丝杆2和至少两根导柱3，通过丝杆螺母座4与丝杆2连接、且与导柱3滑动连接的滚筒支架5，通过转轴6与滚筒支架5连接的滚筒7，与转轴6传动连接的电机8，与检测平台构架1连接的走行轮轴座9，一端与走行轮轴座9铰接的走行轮轴10，与检测平台构架1连接的走行轮轴径向位移调节装置11，与走行轮轴10可拆卸连接的第一走行轮12和第二走行轮13，与第一走行轮12连接的第一连接环14，与第二走行轮13连接的第二连接环15，用于检测滚筒7旋转速度的转速表和检测电机8输出功率的电流表和电压表，设置在滚筒支架5的下部、用于检测第一走行轮12和第二走行轮13对滚筒7施加压力大小的重量传感器18；第一连接环14和第二连接环15能通过螺栓固定在一起旋转或分离后独立旋转；滚筒7为具有异形曲面的滚筒，滚筒7的中部为直线段，滚筒7的直线段的半径最小。检测过程包括以下步骤：

1）将第一走行轮12和第二走行轮13安装在走行轮轴10上，用螺栓将第一连接环14和第二连接环15连接在一起；

2）根据需要模拟的跨座式单轨车辆转弯弯道曲线半径，操作走行轮轴径向位移调节装置11和操作丝杆2调整滚筒支架5的轴向位移，使第一走行轮12、第二走行轮13均与滚筒7的表面接触；第一走行轮12径向中心平面与滚筒7表面接触点和第二走行轮13径向中心平面与滚筒7表面接触点按以下方式确定：

如图3所示，第一走行轮12、第二走行轮13中的其中一个与滚筒7的中部直线段接触，另外一个走行轮的径向中心平面与滚筒7表面接触点的回转半径按下面公式计算，

其中， R为走行轮的径向中心平面与滚筒7表面接触点的滚筒回转半径，单位m；

L为第一走行轮12的径向中心平面与第二走行轮13的径向中心平面之间的横向距离，单位m；

R₁为走行轮与滚筒7的中部直线段表面接触点的滚筒回转半径，单位m；

R₂为需要模拟的跨座式单轨车辆转弯的弯道曲线半径，单位m；

3）根据需要模拟的跨座式单轨车辆行驶速度确定滚筒7的转速ω，按以下公式计算；

其中，ω为滚筒7的模拟状态下的转速，单位r/min

v为模拟状态下跨座式单轨车辆行驶速度，单位m/s；

R₁为走行轮与滚筒7的中部直线段表面接触点的滚筒回转半径，单位m；

R₂为模拟状态下跨座式单轨车辆转弯的弯道曲线半径，单位m；

L为第一走行轮12的径向中心平面与第二走行轮13的径向中心平面之间的横向距离，单位m；

π为圆周率；

4）调整走行轮轴径向位移调节装置11，使第一走行轮12、第二走行轮13对滚筒7施加的压力达到需要模拟的车辆重量；

5）开启电机8驱动滚筒7做回转运动，滚筒7带动第一走行轮12、第二走行轮13做回转运动；监测滚筒7的转速，对电机8的转速进行调节，使滚筒7转速达到模拟状态下的转速ω，记录此时通过电机8的电流和电压，并计算此时电机8的输出功率P₁；

6）停止电机8的运行，将第一连接环14和第二连接环15之间的固定螺栓拆除，使第一走行轮12、第二走行轮13独立转动；重新开启电机8驱动滚筒7做回转运动，滚筒7带动第一走行轮12、第二走行轮13做回转运动；监测滚筒7的转速，对电机8的转速进行调节，使滚筒7转速达到模拟状态下的转速ω，记录此时通过电机8的电流和电压，并计算此时电机8的输出功率P₂；

7）P₁与P₂之间的差值即为模拟跨座式单轨车辆的重量、行驶速度和转弯弯道曲线半径的走行轮的寄生功率。

工作原理：滚筒7为具有异形曲面的滚筒，滚筒7的中部为直线段，滚筒直线段的半径最小，当第一走行轮12、第二走行轮13均与滚筒7中部的直线段接触时，模拟跨座式单轨车辆直线行驶状态，当第一走行轮12与滚筒7中部的直线段接触、第二走行轮13与滚筒7右部（图示方向）的曲面段接触时，拟跨座式单轨车辆向第一方向（例如向左）转弯行驶，当第二走行轮13与滚筒7中部的直线段接触、第一走行轮12与滚筒7左部（图示方向）的曲面段接触时，拟跨座式单轨车辆向另一方向（例如向右）转弯行驶，滚筒7两端曲面段的斜率均设计成不断增大，在第一走行轮12、第二走行轮13之间的距离不变时，通过操作丝杆2能调整滚筒7向左（图示方向）或向右移动，使第一走行轮12、第二走行轮13所接触的滚筒区域的直径发生变化，从而使模拟时第一走行轮12、第二走行轮13速度的差速变化，模拟出不同弯道半径下第一走行轮12、第二走行轮13的工作状态。第一走行轮12、第二走行轮13的转速能通过调节电机8的转速来调整，第一走行轮12、第二走行轮13承受的压力可通过走行轮轴径向位移调节装置11来调节。第一连接环14和第二连接环15能通过螺栓固定在一起旋转或分离后独立旋转，使得第一走行轮12、第二走行轮13能同速旋转或差速旋转。本跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置能模拟出跨座式单轨车辆不同速度、不同轮胎负载、不同转弯半径下的走行轮工作状态。

本发明申请通过具有异形曲面的滚筒7来模拟曲线道路，由于滚筒7为回转运动，因此能大大减少检测装置的空间体积。通过对滚筒7的曲面形状进行预定义，可以实现不同转弯半径下走行轮工作情况的模拟。通过走行轮轴径向位移调节装置可调节第一走行轮12、第二走行轮13承受的压力，来模拟不同垂向载荷的走行轮的寄生功率。

本发明还能用于走行轮弯道工况磨损情况的检测，检测时开启电机8使滚筒7旋转固定圈数或者固定时间后，测量轮胎的磨损量。

在上述基础方案的基础上，作为其中的一个实施例，跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置的走行轮轴径向位移调节装置11包括与检测平台构架1连接的立柱16，两端分别与立柱16和走行轮轴10铰接的伸缩杆17。作为一个实施例伸缩杆17为螺旋丝杆。

在上述基础方案的基础上，作为其中的一个实施例，跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置的滚筒7的表面由多个预定义的曲面构成。

在上述基础方案的基础上，作为其中的一个实施例，跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置的走行轮轴座9具有能升降的升降杆，固定所述升降杆位置的插销或旋紧螺母，所述走行轮轴10与所述升降杆铰接。

轮轴10、第一走行轮12和第二走行轮13绕走行轮轴座9旋转，滚筒7表面为变径曲面，当调整滚筒7的位置时，因滚筒7表面的变径斜率较小（附图中为了帮助理解，体现出原理，对变径斜率进行了适当放大），加上预设计，第一走行轮12和第二走行轮13为具有弹性的胶轮，能使第一走行轮12和第二走行轮13同时与滚筒7表面接触。跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置的走行轮轴座9具有能升降的升降杆，固定所述升降杆位置的插销或旋紧螺母，在调整滚筒7、调整走行轮轴径向位移调节装置11给第一走行轮12和第二走行轮13加压时，取出插销或旋松旋紧螺母，使轮轴10能上下移动，调整后再将插销插入或放旋紧旋紧螺母，从而保障第一走行轮12和第二走行轮13与滚筒7表面接触的压力相同。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不以任何方式限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置，其特征在于，包括检测平台构架（1），与所述检测平台构架（1）连接的丝杆（2）和至少两根导柱（3），通过丝杆螺母座（4）与所述丝杆（2）连接、且与所述导柱（3）滑动连接的滚筒支架（5），通过转轴（6）与所述滚筒支架（5）连接的滚筒（7），与所述转轴（6）传动连接的电机（8），与所述检测平台构架（1）连接的走行轮轴座（9），一端与所述走行轮轴座（9）铰接的走行轮轴（10），与所述检测平台构架（1）连接的走行轮轴径向位移调节装置（11），与所述走行轮轴（10）可拆卸连接的第一走行轮（12）和第二走行轮（13），与所述第一走行轮（12）连接的第一连接环（14），与所述第二走行轮（13）连接的第二连接环（15），用于检测滚筒（7）旋转速度的转速表和检测电机（8）输出功率的电流表和电压表，设置在所述滚筒支架（5）的下部、用于检测第一走行轮（12）和第二走行轮（13）对滚筒（7）施加压力大小的重量传感器（18）；所述第一连接环（14）和第二连接环（15）能通过螺栓固定在一起旋转或分离后独立旋转；所述滚筒（7）为具有异形曲面的滚筒，滚筒（7）的中部为直线段，滚筒直线段的半径最小。

2.根据权利要求1所述的跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置，其特征在于，所述走行轮轴径向位移调节装置（11）包括与所述检测平台构架（1）连接的立柱（16），两端分别与所述立柱（16）和走行轮轴（10）铰接的伸缩杆（17）。

3.根据权利要求1所述的跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置，其特征在于，所述滚筒（7）的表面由多个预定义的曲面构成。

4.根据权利要求1所述的跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置，其特征在于，所述走行轮轴座（9）具有能升降的升降杆，固定所述升降杆位置的插销或旋紧螺母，所述走行轮轴（10）与所述升降杆铰接。

5.一种跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测方法，利用跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置进行检测，其特征在于，所述跨座式单轨车辆走行轮功率寄生检测装置包括检测平台构架（1），与所述检测平台构架（1）连接的丝杆（2）和至少两根导柱（3），通过丝杆螺母座（4）与所述丝杆（2）连接、且与所述导柱（3）滑动连接的滚筒支架（5），通过转轴（6）与所述滚筒支架（5）连接的滚筒（7），与所述转轴（6）传动连接的电机（8），与所述检测平台构架（1）连接的走行轮轴座（9），一端与所述走行轮轴座（9）铰接的走行轮轴（10），与所述检测平台构架（1）连接的走行轮轴径向位移调节装置（11），与所述走行轮轴（10）可拆卸连接的第一走行轮（12）和第二走行轮（13），与所述第一走行轮（12）连接的第一连接环（14），与所述第二走行轮（13）连接的第二连接环（15），用于检测滚筒（7）旋转速度的转速表和检测电机（8）输出功率的电流表和电压表，设置在所述滚筒支架（5）的下部、用于检测第一走行轮（12）和第二走行轮（13）对滚筒（7）施加压力大小的重量传感器（18）；所述第一连接环（14）和第二连接环（15）能通过螺栓固定在一起旋转或分离后独立旋转；所述滚筒（7）为具有异形曲面的滚筒，滚筒（7）的中部为直线段，滚筒直线段的半径最小；检测过程包括以下步骤：

1）将第一走行轮（12）和第二走行轮（13）安装在走行轮轴（10）上，用螺栓将第一连接环（14）和第二连接环（15）连接在一起；

2）根据需要模拟的跨座式单轨车辆转弯弯道曲线半径，操作走行轮轴径向位移调节装置（11）和操作丝杆（2）调整滚筒支架（5）的轴向位移，使第一走行轮（12）、第二走行轮（13）均与滚筒（7）的表面接触；第一走行轮（12）中心平面与滚筒（7）表面接触点和第二走行轮（13）中心平面与滚筒（7）表面接触点按以下方式确定：

第一走行轮（12）、第二走行轮（13）中的其中一个与滚筒（7）的中部直线段接触，另外一个与滚筒（7）表面接触点的回转半径按下面公式计算，

其中， R为走行轮与滚筒（7）表面接触点的回转半径，单位m；

L为两走行轮的各自中心平面之间的横向距离，单位m；

R₁为走行轮与滚筒（7）的中部直线段表面接触点的回转半径，单位m；

R₂为需要模拟的跨座式单轨车辆转弯的弯道曲线半径，单位m；

3）根据需要模拟的跨座式单轨车辆行驶速度确定滚筒（7）的转速ω，按以下公式计算；

其中，ω为滚筒（7）的模拟状态下的转速，单位r/min

v为模拟状态下跨座式单轨车辆行驶速度，单位m/s；

R₁为走行轮与滚筒（7）的中部直线段表面接触点的回转半径，单位m；

R₂为模拟状态下跨座式单轨车辆转弯的弯道曲线半径，单位m；

L为两走行轮的各自中心平面之间的横向距离，单位m；

π为圆周率；

4）调整走行轮轴径向位移调节装置（11），使第一走行轮（12）、第二走行轮（13）对滚筒（7）施加的压力达到需要模拟的车辆重量；

5）开启电机（8）驱动滚筒（7）做回转运动，滚筒（7）带动第一走行轮（12）、第二走行轮（13）做回转运动；监测滚筒（7）的转速，对电机（8）的转速进行调节，使滚筒（7）转速达到模拟状态下的转速ω，记录此时通过电机（8）的电流和电压，并计算此时电机（8）的输出功率P₁；

6）停止电机（8）的运行，将第一连接环（14）和第二连接环（15）之间的固定螺栓拆除，使第一走行轮（12）、第二走行轮（13）能独立转动；重新开启电机（8）驱动滚筒（7）做回转运动，滚筒（7）带动第一走行轮（12）、第二走行轮（13）做回转运动；监测滚筒（7）的转速，对电机（8）的转速进行调节，使滚筒（7）转速达到模拟状态下的转速ω，记录此时通过电机（8）的电流和电压，并计算此时电机（8）的输出功率P₂；

7）P₁与P₂之间的差值即为模拟跨座式单轨车辆的重量、行驶速度和转弯弯道曲线半径的走行轮的寄生功率。

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