CN205665019U - 牵引制动试验系统 - Google Patents

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邵立鹏
刘克强
李东义
孟艳红
杜剑宇
武伟
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Abstract

本实用新型提出一种牵引制动试验系统,用于轨道交通车辆的牵引系统和/或制动系统的试验,包括用于模拟车辆传动系统以及模拟车辆负载惯性的试验台,测控单元,以及模拟整列车的半实物仿真平台,其中,该试验台包括顺次相连的电机变速单元、飞轮惯量模拟单元以及用于模拟被测车辆轮轴的轮轴单元;测控单元包括司控器、牵引控制单元、牵引交流器、电动制动控制单元和制动控制单元、模拟制动信号的第一信号模拟平台、模拟牵引信号的第二信号模拟平台。本试验系统将牵引系统与制动系统综合起来进行试验,能够实现动车、城轨多种规格轴重,模拟单轴情况下牵引系统与制动系统的相互配合试验,提高试验效率,缩短新产品研发周期,减少装车试用的时间。

Description

牵引制动试验系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及测试技术领域,尤其涉及一种轨道交通车辆的牵引制动试验系统。
背景技术
[0002]轨道交通车辆,如动车和城轨车辆,其均有两套独立的制动系统,即电制动(ED制动)和电空制动(EP制动)ο在常用制动情况下,优先使用无磨耗的电制动;当速度在某一设定值(如10km/h)以下的低速范围内施行空气制动替换电制动(混合制动),以保证从电制动转换到空气制动时冲击较小;对于紧急制动时,各轴均采用空气制动,同时在动力轴上另外施加电制动。
[0003]而电制动由牵引系统提供,空气制动则由制动系统提供,轨道车辆牵引、制动系统在产品研发过程中都要进行大量的试验研究和验证工作,并在各自的试验台上进行试验后装车。现有的试验牵引以及制动系统,由于其没有进行相互的配合试验,导致双方产品装车后需要耗费大量时间来调整电制动与空气制动的关系,直至实现相互配合及平稳过渡。
发明内容
[0004]为了解决上述问题,本实用新型提供了一种牵引制动试验系统,该试验系统将牵引系统与制动系统综合起来进行试验,能够试验动车、城轨多种规格轴重,模拟单轴情况下牵引系统、制动系统的各自试验以及牵引系统与制动系统的相互配合试验,提高试验效率,缩短新产品研发周期,减少装车试用的时间。
[0005]为了达到上述目的,本实用新型采用的技术方案为:
[0006] —种牵引制动试验系统,用于轨道交通车辆的牵引系统和/或制动系统的试验,包括用于模拟车辆传动系统以及模拟车辆负载惯性的试验台,用于测试和控制试验台的测控单元,以及模拟整列车的半实物仿真平台,其中,该试验台包括顺次相连的电机变速单元、飞轮惯量模拟单元以及用于模拟被测车辆轮轴的轮轴单元;测控单元包括司控器、牵引控制单元、牵引交流器、电动制动控制单元和制动控制单元、模拟制动信号的第一信号模拟平台、模拟牵引信号的第二信号模拟平台。
[0007]作为本实用新型的进一步优化,电机变速单元与飞轮惯量模拟单元之间通过连接法兰连接,飞轮惯量模拟单元与轮轴单元通过第一联轴器以及第二联轴器连接,其中,在第一联轴器与第二联轴器之间设置有第一扭转传感器。
[0008]作为本实用新型的进一步优化,电机变速单元包括可安放于平面上的变速单元安装平台,变速单元安装平台上设置有与被测车辆相同的牵引电机,以及能根据被测车辆设定不同减速比的变速箱,其中牵引电机与变速箱之间通过第四联轴器连接,第四联轴器上设置有第二扭矩传感器。
[0009]作为本实用新型的进一步优化,飞轮惯量模拟单元包括飞轮轴,飞轮轴的一端与连接法兰相连,另一端与第二联轴器相连,飞轮轴上设置有固定飞轮,以及可根据被测车辆车轮轮轴轴承重选择拆卸或添加的可拆飞轮,可拆飞轮与固定飞轮之间通过螺栓连接。
[0010]作为本实用新型的进一步优化,飞轮惯量模拟单为多个,每个飞轮惯量模拟单元之间均通过第三联轴器连接。
[0011]作为本实用新型的进一步优化,第四联轴器与牵引电机之间设置有在超过设定载荷能自动切断扭矩传递的安全联轴器。
[0012]作为本实用新型的进一步优化,测控单元还包含微机系统、压力传感器、扭矩传感器、温度传感器、红外传感器、风速传感器、电压传感器、电流传感器、电量分析仪、双踪数字示波器以及控制柜,控制柜与牵引变流器之间通过网络连接;微机系统包括可读取变流器的工作状态并可显示变流器运行及故障代码的工控机、AI\DI卡、通讯卡,用于测试监控试验过程中的各项试验数据。
[0013]作为本实用新型的进一步优化,牵引制动试验系统还包括能为变速箱提供润滑油冷却的润滑单元。
[0014]作为本实用新型的进一步优化,牵引制动试验系统还包括能监测试验台上各输出数据的监测单元。
[0015]作为本实用新型的进一步优化,牵引制动试验系统还包括有通风装置,模拟列车运行风速,同时能排出制动时产生的粉尘,隔绝噪音。
[0016]与现有技术相比,本实用新型的优点和积极效果在于:
[0017] 1、本实用新型的牵引制动试验系统,其将牵引系统与制动系统综合起来进行试验,能够试验动车、城轨多种规格轴重,模拟单轴情况下牵引系统、制动系统的各自试验以及牵引系统与制动系统的相互配合试验,调整控制策略,根据载荷变化以实现自动调整牵引力、制动力的最优化,故障模拟和故障诊断处理功能,提高试验效率,缩短新产品研发周期,减少装车试用的时间;
[0018] 2、本实用新型为满足不同车型的试验要求,提供了便于更换的机械接口、电气接口、气路接口等。通过更换不同的被试件、工装,就能完成相应试验,提高了设备的兼容性。
[0019] 3、本实用新型自动化程度高,牵引控制系统、制动控制系统都通过网络与测控系统交互,接受上位机指令,提供反馈信号,简化模拟了车上繁琐的控制设备,配置多种传感器(如扭矩传感器、温度传感器、红外传感器、热电偶等),实时采集试验时数据(牵引力、制动力、制动盘温度、制动距离),实时显示试验过程和结果。
[0020] 4、本实用新型的牵引制动试验系统,以单实物轮轴运行数据为数学模型,搭建半实物仿真平台,从而可以模拟整列车的牵引制动试验,更加贴近真实情况;
[0021] 5、本实用新型的牵引制动试验系统,为了保证只有制动系统做试验或只有牵引系统做试验,本实用新型中设置了信号模拟平台,以用于生成牵引信号和制动信号,供试验模拟。
附图说明
[0022]图1为本实用新型牵引制动试验系统的整体布局示意图;
[0023]图2为本实用新型牵引制动试验系统的示意图;
[0024]图3为本实用新型牵引制动试验系统中试验台的立体图;
[0025]图4为本实用新型牵引制动试验系统中试验台的主视图;
[0026]图5为本实用新型牵引制动试验系统中试验台的俯视图;
[0027]图6为图4中电机变速单元的主视图;
[0028]图7为图4中电机变速单元的俯视图;
[0029]图8为图4中飞轮惯量模拟单元的俯视图;
[0030] 图9为图8中A-A的剖视图;
[0031]图10为轮轴单元的主视图。
[0032]以上各图中:1、飞轮惯量模拟单元;2、电机变速单元;3、轮轴单元;31、模拟车轮;32、刹车盘安装平台;33、轮轴;4、飞轮安装底座;5、连接法兰;6、传感器底座;7、第一扭转传感器;8、第一联轴器;9、第二联轴器;10、第三联轴器;11、变速箱;12、第二扭转传感器;13、第四联轴器;14、牵引电机;15、位置调节杆;16、变速单元安装平台;17、固定飞轮;18、可拆飞轮;19、飞轮轴。
具体实施方式
[0033]下面,通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解,在没有进一步叙述的情况下,一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
[0034]在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0035]参见图1、图2和图3,如图1-图3所示,本实用新型的牵引制动试验系统,用于轨道交通车辆的牵引系统和/或制动系统的试验,包括用于模拟车辆传动系统以及模拟车辆负载惯性的试验台,用于测试和控制试验台的测控单元,以及模拟整列车的半实物仿真平台,其中,该试验台包括顺次相连的电机变速单元2、飞轮惯量模拟单元I以及用于模拟被测车辆轮轴的轮轴单元3 ;测控单元包括司控器、牵引控制单元、牵引交流器、电动制动控制单元和制动控制单元、模拟制动信号的第一信号模拟平台、模拟牵引信号的第二信号模拟平台。
[0036]上述中,司控器为配置当前城轨、动车组常用的两种司控器,用于牵引、制动操作。司控器信号接至牵引控制单元、制动控制单元及工控机。
[0037]为了保证单独制动系统做试验或单独牵引系统试验的需要,配备了上述第一信号模拟平台以及第二信号模拟平台,用于生成牵引信号或制动信号,通过第一信号模拟平台提供模拟的牵引信号,从而单独对牵引系统试验;而通过第二信号模拟平台提供模拟的制动信号,从而单独对制动系统进行试验。同时为了更加仿真,第一信号模拟平台提供的制动信号由制动系统生产商提供,而第二信号模拟平台提供的牵引信号由牵引系统生产商提供,以实现与被测车辆相一致的牵引信号以及制动信号。例如若要单独进行制动试验,制动系统需要与牵引系统交互才能正常工作,这是就需要模拟牵引型号传递给制动系统,以便制动系统正常运行。
[OO38 ] 上述牵引控制单元用于牵引和电制动控制,试验过程中需要与电动制动控制单元和工控机进行信息交互。
[0039] 测控单元还包含微机系统、压力传感器、扭矩传感器、温度传感器、红外传感器、风速传感器、电压传感器、电流传感器、电量分析仪、双踪数字示波器以及控制柜,控制柜与牵引变流器之间通过网络连接;微机系统包括可读取变流器的工作状态并可显示变流器运行及故障代码的工控机、AI\DI卡、通讯卡,用于测试监控试验过程中的各项试验数据。
[0040]其中,微机系统包括工控机、AI\DI卡、通讯卡,用于测试监控试验过程中的各项试验数据。
[0041]上述牵引变流器为被试件,用于牵引和电制动,试验过程中的数据可通过网络传输到上位机显示、存储及查询。城轨、动车电制动时需要制动电阻吸收牵引电机再生制动的能量。根据车型及试验要求,配置相应功率的制动电阻。而网络系统设有WTB,MVB,CAN,RS-485等网络形式,通过换装不同的网络接口模块进行转换。
[0042]网络系统用于向每辆车传送制动或牵引指令,也可用于各车VVVF(牵引逆变器)之间、EB⑶之间,VVVF与EB⑶之间进行信息通讯,还可将各车的信息传送到测控系统,试验过程中根据需求装配。
[0043]软件系统的功能主要是对采集到的测试信号进行计算处理,转化成试验数据和图形显示在桌面上,并把得到的试验数据与标准数据进行比较,判断试验结果是否合格。可以通过软件设定试验参数,回放线路采集的牵引力和制动力曲线。
[0044] 上述中,通过司控器操作给牵引控制单元和制动控制单元发出动作型号,经过内部控制逻辑,牵引控制单元控制牵引变流器从而调节牵引电机的转矩和转速,电制动控制单元和制动控制单元控制制动力,分配电制动和空气制动力,制动器为末端执行机构来实现车轮的减速。将牵引系统与制动系统综合起来进行试验,能够实现动车、城轨多种规格轴重,模拟单轴情况下牵引系统、制动系统的各自试验以及牵引系统与制动系统的相互配合试验,免了牵引系统、制动系统各自独立试验以及装车后的匹配不良现象,提高试验效率,缩短新产品研发周期,减少装车试用的时间。
[0045]进一步参见图3-图5,分别是本实用新型中试验台的立体图、主视图以及俯视图。如图3-图5所示,电机变速单元2与飞轮惯量模拟单元I之间通过连接法兰5连接,飞轮惯量模拟单元I与轮轴单元3通过第一联轴器8以及第二联轴器9连接,其中,在第一联轴器8与第二联轴器9之间设置有第一扭转传感器7。
[0046] 结合参见图6以及图7,如图所示,上述电机变速单元2包括可安放于平面上的变速单元安装平台16,变速单元安装平台16上设置有与被测车辆相同的牵引电机14,以及能根据被测车辆设定不同减速比的变速箱11,变速箱11能够输出多种减速比,根据不同车型调整相似减速比,采用循环冷却方式润滑降温;变速箱11的一侧设置有可调节变速箱位置的位置调节杆15;其中牵引电机14与变速箱11之间通过第四联轴器13连接;第四联轴器13与牵引电机14之间设置有在超过设定载荷能自动切断扭矩传递的安全联轴器,防止意外事件造成扭矩过大而损害电机;第四联轴器13上设置有第二扭矩传感器12。
[0047]结合参见图8以及图9,如图所示,本实用新型的飞轮惯量模拟单元I包括飞轮轴19,飞轮轴19的一端与连接法兰5相连,另一端与第二联轴器9相连,飞轮轴19上设置有固定飞轮17,以及可根据被测车辆车轮轮轴轴承重选择拆卸或添加的可拆飞轮18,可拆飞轮18与固定飞轮17之间通过螺栓连接,通过可拆飞轮与固定飞轮的组合,能够实现不同轮径轴重10丨、11丨、12丨、13丨、1牡、15丨、16丨、17丨、18丨,基本可满足目前动车城轨基本所有的轴重。
[0048] 参见图10,是本实用新型中轮轴单元的主视图。如图10所示,本实用新型的轮轴单元包括轮轴33,安装在轮轴33两侧的模拟车轮31,以及安装在模拟车轮之间的刹车盘安装平台32。
[0049]另外,由于惯量与飞轮直径有关,并考虑飞轮线速度,综合考虑飞轮直径,模拟18t轴重车辆对应飞轮质量约为18t,这样如将飞轮只集中在一个上,质量太大,因此本实用新型的飞轮惯量模拟单元I为多个,每个飞轮惯量模拟单元I之间均通过第三联轴器10连接;该飞轮惯量模拟单元优选为两个。
[0050]本实用新型的轮轴单元用于模拟车辆轮轴,在其上施加制动载荷。轮轴单元包括车辆轮轴、轴承座、安装平台、扭矩传感器和联轴器,其中车辆轮轴以实车结构为基础,并为满足连接的需要,在车轮轮轴一侧设置有预留轴段,以便安装联轴器。车辆轮轴上安装轮装制动盘和轴装制动盘,以满足制动试验的需要,车轴轴承也使用试验车型用型号轴承。另,本实用新型中的轴承座为剖分式结构,以便于更换轮对。
[0051]另外,本实用新型的牵引制动试验系统还包括能为变速箱11提供润滑油冷却的润滑单元,通过润滑单元,可使润滑油处于合适的工作温度,保证变速箱处于正常工作状态,主要包括稀油站、分油系统、油冷机,该润滑单元均为本领域技术人员所能轻易想到的,在此不赘述。
[0052]本实用新型的牵引制动试验系统还包括能监测试验台上各输出数据的监测单元,可监测的数据包括不限于轴承温度、传递扭矩、电机功率、润滑油温度,若试验参数超过临界值即自动报警或停机。牵引制动试验系统外连可显示试验台上测试数据的显示器。
[0053]本实用新型的牵引制动试验系统还包括有通风装置,模拟列车运行风速,同时能排出制动时产生的粉尘,隔绝噪音。
[0054]通过本实用新型,试验台可对不同的制动力分配方式、空电联合制动方式、通讯方式、指令传输方式等功能进行试验研究和检测,可对车辆牵引扭矩、速度、电机与变流器的性能参数、制动距离、制动减速度、制动时间、制动力、热负荷等进行测试。试验系统可以满足120km/h以内城轨列车、250km/h动车组的单轴牵引、制动试验。试验内容包括:变流器试验、牵引试验、电制动试验、复合制动试验、空气制动试验、摩擦副试验、根据载荷变化自动调整牵引力、制动力的试验、故障模拟和故障诊断处理功能试验。

Claims (10)

1.一种牵引制动试验系统,用于轨道交通车辆的牵引系统和/或制动系统的试验,其特征在于:包括用于模拟车辆传动系统以及模拟车辆负载惯性的试验台,用于测试和控制试验台的测控单元,以及模拟整列车的半实物仿真平台,其中,该试验台包括顺次相连的电机变速单元(2)、飞轮惯量模拟单元(I)以及用于模拟被测车辆轮轴的轮轴单元(3);测控单元包括司控器、牵引控制单元、牵引交流器、电动制动控制单元和制动控制单元、模拟制动信号的第一信号模拟平台、模拟牵引信号的第二信号模拟平台。
2.根据权利要求1所述的牵引制动试验系统,其特征在于:电机变速单元(2)与飞轮惯量模拟单元(I)之间通过连接法兰(5)连接,飞轮惯量模拟单元(I)与轮轴单元(3)通过第一联轴器(8)以及第二联轴器(9)连接,其中,在第一联轴器(8)与第二联轴器(9)之间设置有第一扭转传感器(7)。
3.根据权利要求2所述的牵引制动试验系统,其特征在于:电机变速单元(2)包括可安放于平面上的变速单元安装平台(16),变速单元安装平台(16)上设置有与被测车辆相同的牵引电机(14),以及能根据被测车辆设定不同减速比的变速箱(11),其中牵引电机(14)与变速箱(11)之间通过第四联轴器(13)连接,第四联轴器(13)上设置有第二扭矩传感器(⑵。
4.根据权利要求2或3所述的牵引制动试验系统,其特征在于:飞轮惯量模拟单元(I)包括飞轮轴(19),飞轮轴(19)的一端与连接法兰(5)相连,另一端与第二联轴器(9)相连,飞轮轴(19)上设置有固定飞轮(17),以及可根据被测车辆车轮轮轴轴承重选择拆卸或添加的可拆飞轮(18),可拆飞轮(18)与固定飞轮(17)之间通过螺栓连接。
5.根据权利要求4所述的牵引制动试验系统,其特征在于:飞轮惯量模拟单元(I)为多个,每个飞轮惯量模拟单元(I)之间均通过第三联轴器(1)连接。
6.根据权利要求3所述的牵引制动试验系统,其特征在于:第四联轴器(13)与牵引电机(14)之间设置有在超过设定载荷能自动切断扭矩传递的安全联轴器。
7.根据权利要求1所述的牵引制动试验系统,其特征在于:测控单元还包含微机系统、压力传感器、扭矩传感器、温度传感器、红外传感器、风速传感器、电压传感器、电流传感器、电量分析仪、双踪数字示波器以及控制柜,控制柜与牵引变流器之间通过网络连接;微机系统包括可读取变流器的工作状态并可显示变流器运行及故障代码的工控机、AI\DI卡、通讯卡,用于测试监控试验过程中的各项试验数据。
8.根据权利要求1所述的牵引制动试验系统,其特征在于:牵引制动试验系统还包括能为变速箱(11)提供润滑油冷却的润滑单元。
9.根据权利要求1所述的牵引制动试验系统,其特征在于:牵引制动试验系统还包括能监测试验台上各输出数据的监测单元。
10.根据权利要求1所述的牵引制动试验系统,其特征在于:牵引制动试验系统还包括有通风装置,模拟列车运行风速,同时能排出制动时产生的粉尘,隔绝噪音。
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