CN116773061A - 一种轨道车辆门传动力测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆门传动力测量装置，其特征在于包括：传动装置、信号放大器、数据采集装置以及PC端；所述传动装置上集成安装有传感器，包括传动体、应变片，轴一、轴二、信号传输线以及挡卡，通过信号传输线连接至信号放大器以及数据采集装置并传送至PC端上的数据采集软件进行分析处理；所述传动装置通过轴一和轴二分别与轨道车辆门上的驱动机构以及承载机构连接。将传动机构与力采集装置集成一体，直接测量并采集开关门过程中的传动力，包括锁闭过程中密封胶条压缩时的最大传动力，输出开、关门中的传动力曲线，指导门系统的安装调试，也能通过测量传动力数值推算出电机轴向驱动力，研究锁闭驱动力对门系统的影响。

Description

一种轨道车辆门传动力测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及传动力测量装置，尤其涉及一种轨道车辆门传动力测量装置及其处理方法。

背景技术

请参考图1和图2所示，轨道车辆门系统电机的驱动力(F13、F14)主要包括驱动机构(螺母和丝杆)的摩擦力(F1、F2、F7、F8)、承载机构(门扇和导轨)的摩擦力(图1中的F5、F6、F11、F12)以及锁闭过程中密封结构(门扇胶条)的反弹力(图1中的F15)等。目前只能测量电机输出扭矩换算轴向驱动力，此驱动力为开关门过程中所有阻力之和。无法获取动态驱动门扇的传动力，无法获取门扇胶条压缩阶段传动力(锁闭阻力)，不能真实的测量驱动过程各个阶段的阻力，无法体现出安装调试中出现的门扇不对中、密封胶条压缩量大等对门系统的影响。

轨道车辆门系统驱动机构与承载机构之间的传动力无法采集，现有传动装置仅仅有单一的传动作用，开关门过程中阻力情况无法测量，在信息化、智能化的工业时代，轨道车辆门系统传动数据在安装调试、故障分析、技术研究、实时监测等方面越来越重要，目前没有测量方法，现有传动装置不能满足要求。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种轨道车辆门传动力测量装置及其处理方法，将传动机构与力采集装置集成一体，直接测量并采集开关门过程中的传动力。

技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：一种轨道车辆门传动力测量装置，包括：传动装置、信号放大器、数据采集装置以及PC端；

所述传动装置上集成安装有传感器，包括传动体、应变片，轴一、轴二、信号传输线以及挡卡，通过信号传输线连接至信号放大器以及数据采集装置并传送至PC端上的数据采集软件进行分析处理；

所述传动装置通过轴一和轴二分别与轨道车辆门上的驱动机构以及承载机构连接。

更进一步的，与不同结构的车门进行配合，所述传动体为H形、L形、C形中的一种。

更进一步的，所述传动装置包括H形传动体、应变片，轴一、轴二、信号传输线以及挡卡；所述H形传动体上下端的轴向分别设有两个通孔，轴一穿设于两个上通孔，轴二穿设于两个下通孔，所述挡卡设于轴一和轴二的末端用于安装时的限位；所述应变片设于上通孔和下通孔之间的侧面上，所述信号传输线轴向贯穿于H形传动体的中间横梁。

更进一步的，所述应变片的信号线从线束通道被引出，通过封装胶将应变片和线束进行封装。

更进一步的，所述传动装置通过轴一连接至轨道车辆门上的驱动机构，并通过挡卡进行限位；所述传动装置通过轴二连接至轨道车辆门上的承载机构，并通过挡卡进行限位。

本发明还公开了上述轨道车辆门传动力测量装置的测试装置的测试方法，用于单门扇结构门系统传动力的测试时，所述传动装置为一个，通过轴一和轴二连接单门上的驱动机构和承载机构。

更进一步的，上述测试方法包括如下步骤：

1)将传动装置与驱动机构和承载机构连接，将传动装置信号传输线与数据采集系统连接，数据采集系统与计算机连接；

2)在开门任意位置，在数据采集系统上将传动装置此时的力值归零，电动开关门时通过数据采集系统采集开、关门过程中传动装置的力，在计算机上输出采集的力值和曲线；

3)测量关门过程中的传动力：关门过程中，传动装置左侧受力，此时测量、输出关门过程中的传动力情况；

4)测量开门过程中的传动力：开门过程中，传动装置右侧受力，此时测量、输出开门过程中的传动力情况。

本发明还公开了上述轨道车辆门传动力测量装置的测试装置的第二种测试方法，用于双门扇结构门系统传动力的测试时，所述传动装置为两个，分别通过轴一和轴二连接左右门上的驱动机构和承载机构。

更进一步的，上述测试方法包括如下步骤：

1)将其中一个传动装置与左门的驱动机构和承载机构连接，将另一个传动装置与右门的驱动机构和承载机构连接；将传动装置信号传输线与数据采集系统连接，数据采集系统与计算机连接；

2)在开门任意位置，在数据采集系统上将传动装置此时的力值归零，电动开关门时通过数据采集系统采集开、关门过程中传动装置的力，在计算机上输出采集的力值和曲线；

3)测量关门过程中的传动力：关门过程中，两个传动装置的右侧都受力，此时测量、输出关门过程中两个门扇的传动力情况；

4)测量开门过程中的传动力：开门过程中，两个传动装置的左侧都受力，此时测量、输出开门过程中两个门扇的传动力情况。

本发明的工作原理如下：当传动装置上下通孔之间的安装面处受力时，内部的应变片将电阻值信号通过传输线输入至数据采集系统，计算机上的数据分析软件可以读取此时的电压或电流值，通过电压或电流与力的关系计算公式实时输出开关门传动过程中的传动力数据，并输出力值曲线。

有益效果：本发明具有以下优点：

(1)将传动机构与力采集装置集成一体，直接测量并采集开关门过程中的传动力，包括锁闭过程中密封胶条压缩时的最大传动力，输出开、关门中的传动力曲线，指导门系统的安装调试，也能通过测量传动力数值推算出电机轴向驱动力，研究锁闭驱动力对门系统的影响。

(2)结构简单、应用便捷、可操作性强、成本低、测量效率高，数据采集可靠性强；对于单门扇或双门扇结构的门系统，都可以同时采集开门、关门两个方向的力，一次安装后可以多次直接采集，不需要其它设置或校准，方便、高效的实现了传动机构阻力数据采集。

(3)对单门扇结构的门系统，可以测量开关门过程中的传动力，包括锁闭段的最大传动力，根据最大传动力调整门扇安装尺寸、密封结构尺寸，可以解决传动阻力过大的问题，指导门系统安装调试。对于双门扇结构的门系统，可以同时测量开关门过程中左门和右门的传动力，包括锁闭段的最大传动力，根据最大传动力差异调整门扇安装尺寸、密封结构尺寸，可以解决左门、右门锁闭时受力不均的问题，可以解决传动阻力过大的问题，指导门系统的安装调试。

(4)在安装调试过程中由仅仅通过安装尺寸保证门系统的性能，向通过传动力与安装尺寸相结合保证门系统的性能，使门系统在合理的安装尺寸内受力更均匀、更合理；可以直接、方便测量出传动力，为了在极限安装调试尺寸、高低温环境、车辆倾斜等特殊工况下研究门系统的性能，提高门系统的可靠性提供重要帮助。

附图说明

图1是轨道车门在关门时的力值分析示意图；

图2是轨道车门在开门时的力值分析示意图；

图3是传动装置数据采集结构示意图；

图4是传动装置结构示意图；

图5是传动装置安装至轨道车辆门位置结构示意图；

图6是传动装置安装方式结构示意图；

图7是单门扇结构门系统的传动力测试数据采集示意图；

图8是双门扇结构门系统的传动力测试数据采集示意图。

其中图1中：F1为关门时驱动左摩擦力，F2为关门时驱动右摩擦力，F3为左关门传动力，F4为右关门传动力，F5为关门时承载左摩擦力，F6为关门时承载右摩擦力；F13为关门驱动力，F15为关门时胶条反弹力，F16为手动关门力；

图2中：F7为开门时驱动左摩擦力，F8为开门时驱动右摩擦力，F9为左开门传动力，F10为右开门传动力，F11为开门时承载左摩擦力，F12为开门时承载右摩擦力；F14为开门驱动力，F17为手动开门力；

具体实施方式

实施例1：

请参阅图3-6所示，本发明公开了一种轨道车辆门传动力测量装置，包括：传动装置1、信号放大器2、数据采集装置3以及PC端4；

所述传动装置1上集成安装有传感器，包括传动体11、应变片12，轴一13、轴二14、信号传输线15以及挡卡16，通过信号传输线15连接至信号放大器2以及数据采集装置3并传送至PC端4上的数据采集软件进行分析处理；

所述传动装置1通过轴一13和轴二14分别与轨道车辆门上的驱动机构5以及承载机构6连接。

请参考图4所示，本实施例中，所述传动装置1包括H形传动体11、应变片12，轴一13、轴二14、信号传输线15以及挡卡16；所述H形传动体上下端的轴向分别设有两个通孔，轴一13穿设于两个上通孔17，轴二穿设于两个下通孔18，所述挡卡16设于轴一13和轴二14的末端用于安装时的限位；所述应变片12设于上通孔17和下通孔18之间的侧面上，所述信号传输线15轴向贯穿于H形传动体11的中间横梁；所述应变片12的信号线从线束通道被引出，通过封装胶将应变片12和线束进行封装。

进行安装时，请参考图5和6所示，所述传动装置通过轴一连接至轨道车辆门上的驱动机构，并通过挡卡进行限位；所述传动装置通过轴二连接至轨道车辆门上的承载机构，并通过挡卡进行限位。

本发明中传动装置的工作原理如下：当传动装置1上下通孔之间的安装面处受力时，内部的应变片12将电阻值信号通过传输线输入至数据采集系统3，计算机上的数据分析软件可以读取此时的电压或电流值，通过电压或电流与力的关系计算公式实时输出开关门传动过程中的传动力数据，并输出力值曲线。

实施例2：

请参考图7所示，利用本发明实施例1中的传动装置1进行单门扇结构门系统的传动力测试，具体步骤如下：

1)将传动装置1与驱动机构5和承载机构6连接，将传动装置1信号传输线15与数据采集系统3连接，数据采集系统3与计算机4连接；

2)在开门任意位置，在数据采集系统上将传动装置此时的力值归零，电动开关门时通过数据采集系统采集开、关门过程中传动装置的力，在计算机上输出采集的力值和曲线；

3)测量关门过程中的传动力：关门过程中，传动装置左侧受力，此时测量、输出关门过程中的传动力情况；

4)测量开门过程中的传动力：开门过程中，传动装置右侧受力，此时测量、输出开门过程中的传动力情况。

实施例3：

请参考图8所示，利用本发明实施例1中的传动装置1进行双门扇结构门系统的传动力测试，具体步骤如下：

1)将其中一个传动装置1与左门的驱动机构5和承载机构6连接，将另一个传动装置1与右门的驱动机构5和承载机构6连接；将传动装置1的信号传输线15与数据采集系统3连接，数据采集系统3与计算机4连接；

2)在开门任意位置，在数据采集系统上将传动装置此时的力值归零，电动开关门时通过数据采集系统采集开、关门过程中传动装置的力，在计算机上输出采集的力值和曲线；

3)测量关门过程中的传动力：关门过程中，两个传动装置的右侧都受力，此时测量、输出关门过程中两个门扇的传动力情况；

4)测量开门过程中的传动力：开门过程中，两个传动装置的左侧都受力，此时测量、输出开门过程中两个门扇的传动力情况。

实施例4：

传动力测试具体方法和公式如下：

请参考图1和图2，动态测量电机的轴向力方法如下：

用传动装置1将驱动机构5和承载机构6连接，用推力计手动沿着开、关门方向匀速推动门扇，此时手动关门力用F16表示，手动开门力用F17表示，用传动力采集装置可以读取关门传动力F3、F4，开门传动力F9、F10；

手动匀速关门过程中，F16-F1-F2-F5-F6＝ma(m为门扇质量、a为加速度)，传动力F3+F4＝F16-F5-F6；a＝0，F16-F1-F2-F5-F6＝0，因此F16-F5-F6＝F1+F2，F3+F4＝F1+F2；由此可得此时传动力数值即为驱动机构的摩擦阻力F1+F2；

手动匀速开门过程中，F17-F7-F8-F11-F12＝ma(m为门扇质量、a为加速度)，传动力F9+F10＝F17-F11-F12；a＝0，F17-F7-F8-F11-F12＝0，因此F17-F11-F12＝F7+F8，F9+F10＝F7+F8；由此可得此时传动力数值即为驱动机构的摩擦阻力F7+F8；

因此，可以通过手动开门的方式用传动力测量装置测得F7+F8；

可以通过手动关门的方式用传动力测量装置测得F1+F2；

电动匀速关门过程中，F13-F1-F2-F5-F6＝ma，传动力F3+F4＝F13-F1-F2；加速度a＝0，F13-F1-F2-F5-F6＝0，因此F3+F4＝F5+F6＝F13-F1-F2，由此可得此时传动力数值即为承载机构的摩擦阻力F5+F6；

电动匀速开门过程中，F14-F7-F8-F11-F12＝ma，传动力F9+F10＝F14-F7-F8；加速度a＝0，F14-F7-F8-F11-F12＝0，因此F9+F10＝F11+F12＝F14-F7-F8，由此可得此时传动力数值即为承载机构的摩擦阻力F11+F12；

因此，可以通过电动开门方式用传动力测量装置测得F11+F12；

可以通过电动关门方式用传动力测量装置测得F5+F6；

电动匀速开门过程中电机的轴向驱动力F14＝F7+F8+F11+F12，电动匀速关门过程中电机的轴向驱动力F13＝F1+F2+F5+F6，因此通过传动力测量装置实测，结合以上方法可以便捷采集电机的驱动力，不需要再通过测量扭矩转换计算。

本发明的测试装置和测试方法，对单门扇结构的门系统，可以测量开关门过程中的传动力，包括锁闭段的最大传动力，根据最大传动力调整门扇安装尺寸、密封结构尺寸，可以解决传动阻力过大的问题，指导门系统安装调试。对于双门扇结构的门系统，可以同时测量开关门过程中左门和右门的传动力，包括锁闭段的最大传动力，根据最大传动力差异调整门扇安装尺寸、密封结构尺寸，可以解决左门、右门锁闭时受力不均的问题，可以解决传动阻力过大的问题，指导门系统的安装调试。

在安装调试过程中由仅仅通过安装尺寸保证门系统的性能，向通过传动力与安装尺寸相结合保证门系统的性能，使门系统在合理的安装尺寸内受力更均匀、更合理；可以直接、方便测量出传动力，为了在极限安装调试尺寸、高低温环境、车辆倾斜等特殊工况下研究门系统的性能，提高门系统的可靠性提供重要帮助。

Claims (9)

1.一种轨道车辆门传动力测量装置，其特征在于包括：传动装置、信号放大器、数据采集装置以及PC端；

所述传动装置上集成安装有传感器，包括传动体、应变片，轴一、轴二、信号传输线以及挡卡，通过信号传输线连接至信号放大器以及数据采集装置并传送至PC端上的数据采集软件进行分析处理；

所述传动装置通过轴一和轴二分别与轨道车辆门上的驱动机构以及承载机构连接。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆门传动力测量装置，其特征在于：与不同结构的车门进行配合，所述传动体为H形、L形、C形中的一种。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆门传动力测量装置，其特征在于：所述传动装置包括H形传动体、应变片，轴一、轴二、信号传输线以及挡卡；所述H形传动体上下端的轴向分别设有两个通孔，轴一穿设于两个上通孔，轴二穿设于两个下通孔，所述挡卡设于轴一和轴二的末端用于安装时的限位；所述应变片设于上通孔和下通孔之间的侧面上，所述信号传输线轴向贯穿于H形传动体的中间横梁。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆门传动力测量装置，其特征在于：所述应变片的信号线从线束通道被引出，通过封装胶将应变片和线束进行封装。

5.根据权利要求3所述的轨道车辆门传动力测量装置，其特征在于：所述传动装置通过轴一连接至轨道车辆门上的驱动机构，并通过挡卡进行限位；所述传动装置通过轴二连接至轨道车辆门上的承载机构，并通过挡卡进行限位。

6.一种权利要求1所述的轨道车辆门传动力测量装置的测试装置的测试方法，其特征在于用于单门扇结构门系统传动力的测试时，所述传动装置为一个，通过轴一和轴二连接单门上的驱动机构和承载机构。

7.根据权利要求6所述的轨道车辆门传动力的测量方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将传动装置与驱动机构和承载机构连接，将传动装置信号传输线与数据采集系统连接，数据采集系统与计算机连接；

2)在开门任意位置，在数据采集系统上将传动装置此时的力值归零，电动开关门时通过数据采集系统采集开、关门过程中传动装置的力，在计算机上输出采集的力值和曲线；

3)测量关门过程中的传动力：关门过程中，传动装置左侧受力，此时测量、输出关门过程中的传动力情况；

4)测量开门过程中的传动力：开门过程中，传动装置右侧受力，此时测量、输出开门过程中的传动力情况。

8.一种权利要求1所述的轨道车辆门传动力测量装置的测试装置的测试方法，其特征在于用于双门扇结构门系统传动力的测试时，所述传动装置为两个，分别通过轴一和轴二连接左右门上的驱动机构和承载机构。

9.根据权利要求8所述的轨道车辆门传动力的测量方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将其中一个传动装置与左门的驱动机构和承载机构连接，将另一个传动装置与右门的驱动机构和承载机构连接；将传动装置信号传输线与数据采集系统连接，数据采集系统与计算机连接；

2)在开门任意位置，在数据采集系统上将传动装置此时的力值归零，电动开关门时通过数据采集系统采集开、关门过程中传动装置的力，在计算机上输出采集的力值和曲线；

3)测量关门过程中的传动力：关门过程中，两个传动装置的右侧都受力，此时测量、输出关门过程中两个门扇的传动力情况；

4)测量开门过程中的传动力：开门过程中，两个传动装置的左侧都受力，此时测量、输出开门过程中两个门扇的传动力情况。