轨道车辆防滑系统的多模式仿真试验系统的制作方法

1.本技术涉及制动系统领域，具体涉及一种轨道车辆防滑系统的多模式仿真试验系统。


背景技术：

2.防滑控制是制动控制的关键技术，防滑系统的功能和性能直接关系到制动部件甚至整个动车组的安全，因此防滑系统在装车运用之前必须通过功能和性能测试，以验证其有效性、可靠性及安全性。
3.根据uic国际防滑标准要求，防滑系统的测试和验证方法包括两种：一是线路试验，二是仿真台架试验。由于防滑线路试验组织管理成本较高且耗时长的特点，对于现有防滑系统的优化改进或者新研制的防滑系统，一般可采用仿真台架试验来代替线路试验。仿真测试台架应能够完整准确地再现防滑线路试验过程中的车辆参数、粘着条件、轨道坡度以及防滑控制效果。与线路试验相比，仿真台架试验可以极大地提高研发效率，节省研发成本，降低试验周期。同时，防滑台架试验也是研究粘着机理、指导防滑系统研发及性能考核的重要手段。此外，空气制动系统模型的建立、轮轨关系仿真数学模型的评价、防滑系统实际运用的线路数据分析、防滑系统控制参数和控制策略的优化，都需要借助防滑仿真台架测试来实现。
4.发明人发现，现有技术中的防滑仿真试验台是开环的，主要是通过速度发生装置按照事先设定好的速度曲线发出相应的频率信号，防滑控制系统依据速度信息控制防滑阀动作，然后对防滑控制结果进行相应的分析。传统的防滑仿真试验方法虽然在防滑判据研究、参考速度计算验证、故障诊断研究等方面发挥了积极的作用，但该试验方案并没有形成闭环，无法模拟防滑控制系统的被控对象和车辆环境，在功能上有诸多限制，例如：
5.(1)无法对防滑控制的效果做出响应；
6.(2)无法分析防滑阀动作对制动压力、轮对状态的影响，无法定性地考核防滑控制的性能；
7.(3)无法在试验室中为防滑理论分析提供试验条件。
8.此外，有些防滑仿真试验台虽然采用了闭环控制，可以进行防滑阀动作到制动缸压力变化再反馈计算轴速变化的全过程验证，但当被测试硬件功能范围发生变化时(例如，轴速单元和控制单元，气动单元和控制单元，仅控制单元)，该试验台无法根据实际需求进行调整，试验台的结构适应性和灵活性不强，限制了防滑仿真台架的应用范围。
9.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种轨道车辆防滑系统的多模式仿真试验系统，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

10.针对现有技术中的问题，本技术提供一种轨道车辆防滑系统的多模式仿真试验系统，能够有效提高轨道车辆防滑系统试验的灵活性和准确性。
11.为解决上述至少一个技术问题，本技术提供以下技术方案：
12.第一方面，本技术提供一种轨道车辆防滑系统的多模式仿真试验系统，包括：防滑控制模块、与所述防滑控制模块信号连接的仿真控制模块以及连接所述防滑控制模块和所述仿真控制模块的轴速真件单元和气动真件单元；
13.所述仿真控制模块设置有综合配线单元，所述综合配线单元包括分别连接所述轴速真件单元的信号输入端、所述气动真件单元的信号输入输出端以及预设速度仿真模型和预设气动仿真模型的信号切换箱，其中，所述预设速度仿真模型用于生成一仿真齿轮脉冲信号，所述预设气动仿真模型用于生成一仿真制动缸压力信号；
14.所述轴速真件单元用于输出一齿轮脉冲信号至所述防滑控制模块和所述仿真控制模块，以使所述防滑控制模块根据所述齿轮脉冲信号或所述仿真齿轮脉冲信号模拟得到对应的轮对速度，并生成一对应的防滑阀控制信号以控制所述气动真件单元的防滑阀通断；
15.所述气动真件单元用于在所述防滑阀通断后输出一制动缸压力信号至所述仿真控制模块，以使所述仿真控制模块根据所述制动缸压力信号或所述仿真制动缸压力信号模拟得到对应的制动力，并根据所述制动力生成一齿轮控制信号至所述轴速真件单元，以使所述轴速真件单元根据所述齿轮控制信号调整所述齿轮脉冲信号。
16.进一步地，所述信号切换箱包括分别连接所述轴速真件单元的信号输入端、所述气动真件单元的信号输入输出端以及预设速度仿真模型和预设气动仿真模型的多路继电器以及控制所述多路继电器的主控板。
17.进一步地，所述信号切换箱还设置有信号切换状态指示灯，所述信号切换状态指示灯与各路继电器电连接。
18.进一步地，所述综合配线单元还包括与连接所述信号切换箱与所述预设速度仿真模型、所述预设气动仿真模型的信号调理适配箱，所述信号调理适配箱用于对所述预设速度仿真模型生成的仿真齿轮脉冲信号和所述预设气动仿真模型生成的仿真制动缸压力信号进行电压电流模拟量调节操作和电压电流模拟量转换操作。
19.进一步地，所述综合配线单元还包括连接所述信号切换箱与所述轴速真件单元、所述气动真件单元的测试接口适配箱，所述测试接口适配箱用于对所述轴速真件单元发送的齿轮脉冲信号和所述气动真件单元发送的制动缸压力信号、风缸塞门进行信号分配操作。
20.进一步地，所述轴速真件单元包括设置有脉冲齿轮的至少一个轮对和与所述轮对对应设置的速度传感器，所述速度传感器用于获取所述轮对的齿轮脉冲信号并传输至所述仿真控制模块和所述防滑控制模块。
21.进一步地，所述气动真件单元包括通过所述防滑阀连通设置的制动缸、制动风缸以及对应所述制动缸设置的制动缸压力传感器，所述制动缸压力传感器用于输出一制动缸压力信号至所述仿真控制模块。
22.进一步地，所述制动风缸和所述防滑阀之间还设置有分配阀或比例阀。
23.进一步地，所述气动真件单元还包括与所述制动风缸连通设置的总空气风缸。
24.进一步地，所述总空气风缸与所述制动风缸之间设置有减压阀。
25.由上述技术方案可知，本技术提供一种轨道车辆防滑系统的多模式仿真试验系
统，通过设置与防滑控制模块信号连接的仿真控制模块中的综合配线单元，以灵活切换和选择仿真信号或真件信号，从而最大限度地减少所需的轨道试验次数、缩短产品升级及开发周期，由此能够有效提高轨道车辆防滑系统试验的灵活性和准确性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本技术所述轨道车辆防滑系统的多模式仿真试验系统的结构示意图；
28.图2为本技术所述轨道车辆防滑系统的综合配线单元的结构示意图。
29.[符号说明]
[0030]
1、仿真控制模块
[0031]
2、防滑控制模块
[0032]
3、轴速真件单元
[0033]
31、脉冲齿轮
[0034]
32、速度传感器
[0035]
4、气动真件单元
[0036]
41、防滑阀
[0037]
42、制动缸
[0038]
43、制动风缸
[0039]
44、分配阀/比例阀
[0040]
45、总空气风缸
[0041]
46、减压阀
[0042]
5、综合配线单元
[0043]
51、信号切换箱
[0044]
52、信号调理适配箱
[0045]
53、测试接口适配箱
具体实施方式
[0046]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0047]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的
过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0048]
在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
[0049]
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
[0050]
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0051]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0052]
考虑到现有技术中的防滑仿真试验台是开环的，主要是通过速度发生装置按照事先设定好的速度曲线发出相应的频率信号，防滑控制系统依据速度信息控制防滑阀动作，然后对防滑控制结果进行相应的分析，传统的防滑仿真试验方法虽然在防滑判据研究、参考速度计算验证、故障诊断研究等方面发挥了积极的作用，但该试验方案并没有形成闭环，无法模拟防滑控制系统的被控对象和车辆环境，在功能上有诸多限制的问题，为了能够有效提高轨道车辆防滑系统试验的灵活性和准确性，本技术提供一种轨道车辆防滑系统的多模式仿真试验系统的实施例，参见图1，本实施例中，所述轨道车辆防滑系统的多模式仿真试验系统具体包含：防滑控制模块2、与所述防滑控制模块2信号连接的仿真控制模块1以及连接所述防滑控制模块2和所述仿真控制模块1的轴速真件单元3和气动真件单元4。
[0053]
可选的，本技术所述的多模式仿真试验系统在本领域也可通俗称为多模式仿真试验台架。
[0054]
可选的，本技术中所述的轴速真件单元3和气动真件单元4是指由实体硬件/机械零部件组成的模拟测试单元，其也均可以采用现有技术中的轴速模拟单元和气动模拟单元实现，能够配合防滑控制模块2实现防滑测试即可。
[0055]
可选的，本技术中所述的防滑测试模块即现有技术中的wsp控制模块。
[0056]
所述仿真控制模块1设置有综合配线单元5，所述综合配线单元5包括分别连接所述轴速真件单元3的信号输入端、所述气动真件单元4的信号输入输出端以及预设速度仿真模型和预设气动仿真模型的信号切换箱51，其中，所述预设速度仿真模型用于生成一仿真齿轮脉冲信号，所述预设气动仿真模型用于生成一仿真制动缸压力信号。
[0057]
可选的，本技术中所述的仿真控制模块1不仅可以实现现有技术中的根据预先设定好的速度仿真模型生成仿真齿轮脉冲信号以及根据预先设定好的气动仿真模型生成仿真制动缸压力信号，其内还设置有综合配线单元5，用于真件信号和仿真信号的灵活切换。
[0058]
可选的，本技术中的综合配线单元5包括一信号切换箱51，所述信号切换箱51通过分别连接所述轴速真件单元3的信号输入端、所述气动真件单元4的信号输入输出端以及预
设速度仿真模型和预设气动仿真模型，由此实现真件信号(轴速真件单元3和气动真件单元4的信号)和仿真信号(速度仿真模型和气动仿真模型的信号)的灵活切换。
[0059]
可选的，所述信号切换箱51的信号切换功能可以通过其内设置的多路继电器实现，也可以采用现有技术中的其他信号切换装置实现。
[0060]
所述轴速真件单元3用于输出一齿轮脉冲信号至所述防滑控制模块2和所述仿真控制模块1，以使所述防滑控制模块2根据所述齿轮脉冲信号或所述仿真齿轮脉冲信号模拟得到对应的轮对速度，并生成一对应的防滑阀控制信号以控制所述气动真件单元4的防滑阀41通断。
[0061]
可选的，所述轴速真件单元3内可以设置有至少一个轮对，每个轮对上设置有一个脉冲齿轮31以及用于监测该脉冲齿轮31的速度传感器32，由此所述轴速真件单元3可以输出一齿轮脉冲信号，即轮对速度。
[0062]
所述防滑控制模块2根据该齿轮脉冲信号可以生成一对应的防滑阀控制信号，以此控制气动真件单元4中防滑阀41的通断工作。
[0063]
在本技术的一实施例中，所述齿轮脉冲信号也可由所述仿真控制模块1中的预设速度仿真模型模拟得到，即在信号切换箱51不接入轴速真件单元3而接入预设速度仿真模型时，由仿真控制模块1生成一仿真齿轮脉冲信号至防滑控制模块2，从而使得防滑控制模块2根据仿真齿轮脉冲信号的具体数值(可人为定义)生成对应的防滑阀控制信号进行防滑试验。
[0064]
所述气动真件单元4用于在所述防滑阀41通断后输出一制动缸压力信号至所述仿真控制模块1，以使所述仿真控制模块1根据所述制动缸压力信号或所述仿真制动缸压力信号模拟得到对应的制动力，并根据所述制动力生成一齿轮控制信号至所述轴速真件单元3，以使所述轴速真件单元3根据所述齿轮控制信号调整所述齿轮脉冲信号。
[0065]
可选的，所述气动真件单元4内可以设置有制动缸42和为该制动缸42供风的制动风缸43，且两者通过防滑阀41连通设置，同时对应所述制动缸42还可以设置一制动缸42压力传感器以监测制动缸42内空气压力，得到制动缸压力信号。
[0066]
所述仿真控制模块1根据该制动缸压力信号可以模拟得到对应的制动力，该齿轮控制信号传输至所述轴速真件单元3后可以控制其内轮对的转动速度，进而调整齿轮脉冲信号，由此完成整个试验系统的信号反馈闭环。
[0067]
在本技术的一实施例中，所述制动缸压力信号也可由所述仿真控制模块1中的预设气动仿真模型模拟得到，即在信号切换箱51不接入气动真件单元4而接入预设气动仿真模型时，由仿真控制模块1生成一仿真制动缸压力信号，并以此确定对应的齿轮控制信号用于调整轴速真件单元3内的轮对速度。
[0068]
从上述描述可知，根据本技术实施例提供的轨道车辆防滑系统的多模式仿真试验系统，通过设置与防滑控制模块2信号连接的仿真控制模块1中的综合配线单元5，以灵活切换和选择仿真信号或真件信号，从而最大限度地减少所需的轨道试验次数、缩短产品升级及开发周期，由此能够有效提高轨道车辆防滑系统试验的灵活性和准确性。
[0069]
参见图2，作为一种优选地实施方式，所述信号切换箱51包括分别连接所述轴速真件单元3的信号输入端、所述气动真件单元4的信号输入输出端以及预设速度仿真模型和预设气动仿真模型的多路继电器以及控制所述多路继电器的主控板。
[0070]
作为一种优选地实施方式，所述信号切换箱51还设置有信号切换状态指示灯(未绘出)，所述信号切换状态指示灯与各路继电器电连接。
[0071]
举例来说，信号切换状态指示灯显示蓝色可以表示接入轴速真件单元3或气动真件单元4，信号切换状态指示灯显示绿色可以表示接入的是速度仿真模型或气动仿真模型，本技术在此处对具体颜色不做限定，能够区分接入的是何种真件或何种仿真模型即可。
[0072]
作为一种优选地实施方式，所述综合配线单元5还包括与连接所述信号切换箱51与所述预设速度仿真模型、所述预设气动仿真模型的信号调理适配箱52，所述信号调理适配箱52用于对所述预设速度仿真模型生成的仿真齿轮脉冲信号和所述预设气动仿真模型生成的仿真制动缸压力信号进行电压电流模拟量调节操作和电压电流模拟量转换操作。
[0073]
作为一种优选地实施方式，所述综合配线单元5还包括连接所述信号切换箱51与所述轴速真件单元3、所述气动真件单元的测试接口适配箱53，所述测试接口适配箱53用于对所述轴速真件单元3发送的齿轮脉冲信号和所述气动真件单元发送的制动缸压力信号、风缸塞门进行信号分配操作。
[0074]
可以理解的是，所述信号分配操作是指根据预先设定好的信号传输关系决定所述轴速真件单元3发送的齿轮脉冲信号和所述气动真件单元发送的制动缸压力信号、风缸塞门只传输至所述仿真控制模块1。
[0075]
作为一种优选地实施方式，所述轴速真件单元3包括设置有脉冲齿轮31的至少一个轮对和与所述轮对对应设置的速度传感器32，所述速度传感器32用于获取所述轮对的齿轮脉冲信号并传输至所述仿真控制模块1和所述防滑控制模块2。
[0076]
作为一种优选地实施方式，所述气动真件单元4包括通过所述防滑阀41连通设置的制动缸42、制动风缸43以及对应所述制动缸42设置的制动缸42压力传感器，所述制动缸42压力传感器用于输出一制动缸压力信号至所述仿真控制模块1。
[0077]
作为一种优选地实施方式，所述制动风缸43和所述防滑阀41之间还设置有分配阀44或比例阀，所述气动真件单元4还包括与所述制动风缸43连通设置的总空气风缸45，所述总空气风缸45与所述制动风缸43之间设置有减压阀46。
[0078]
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。