CN104019999A - 一种列车模拟制动系统及列车模拟试验系统 - Google Patents

Abstract

一种列车模拟制动系统及列车模拟试验系统，本发明的加载控制器能够依据地面阻力变化自动调节控制参数，加载单元依据控制参数调整发送至加载电机的加载参数，从而控制加载电机的阻力输出，本发明中由于加载控制器能够依据地面阻力可以动态调整控制参数，因此加载电机的阻力输出也是随着地面阻力动态可调的，使得列车模拟系统能够准确的模拟地面阻力变化，自动实现对各种工况的地面阻力的模拟，提高了模拟效率。

Description

一种列车模拟制动系统及列车模拟试验系统

技术领域

本发明涉及列车驱动领域，尤其涉及一种列车模拟制动系统及列车模拟试验系统。

背景技术

目前，采用列车试验系统模拟列车的实时运行过程，如图1所示，列车试验系统包括：驱动电机101，齿轮箱102，飞轮组103，加载电机104，加载单元105，列车试验系统中飞轮组103和齿轮箱102用来模拟车厢的重量，采用驱动电机101通过齿轮箱102带动飞轮组103运转，来模拟车厢的运转。运转过程中采用加载单元105控制加载电机104输出阻力力矩，来模拟列车在实时运转时的地面阻力，以便能够准确的模拟列车的实时运行过程。

为了模拟地面阻力，需要依据地面阻力F1，预先在加载单元105中设置加载参数Q1，通过加载参数Q1控制加载电机104的输出力矩达到地面阻力F1，由于现实情况下地面阻力是不断变化的，因此加载单元105预先设置的加载参数，不能准确模拟各种工况下地面阻力；若要准确模拟地面阻力，则当地面阻力改变为F2时，需要重新设置加载单元的加载参数为Q2，此时需要停止实验，重新人为重新设置加载参数后才能够进行本次实验。

因此现在需要一种新的实验系统，能够动态模拟各种工况下的地面阻力，不必人为频繁更换加载电机中的加载参数，提高了模拟效率。

发明内容

本发明提供了一种列车模拟自动控制系统，本发明能够实现地面阻力的自动控制，实现动态模拟列车的地面阻力，提高模拟效率。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术手段：

一种列车模拟制动系统，包括：

用于依据地面阻力的变化，动态调整并发送控制参数的加载控制器；

与所述加载控制器相连的加载单元，所述加载单元用于将接收的所述控制转换为加载参数，并发送所述加载参数；

与所述加载单元相连的加载电机，所述加载电机用于接收所述加载参数并依据所述加载参数调整阻力输出。

优选的，所述加载控制器中预先存储有各种工况的地面阻力。

优选的，所述加载控制器将依据地面阻力得到的控制参数平均分配至加载单元。

优选的，所述加载控制器还用于，获取当前的齿轮箱转速，依据所述齿轮箱转速和惯量模拟算法模拟当前惯量，并依据当前地面阻力和当前惯量计算得到当前控制参数。

优选的，还包括：

与所述加载单元相连的电网。

优选的，所述电网的电压为380V。

一种列车模拟制动系统，包括：

与所述两个齿轮箱相连的四台加载电机，其中每个齿轮箱与两台加载电机相连，所述齿轮箱与飞轮组相连；

与所述四台加载电机一一对应相连的四个加载单元；

与所述四个加载单元相连的加载控制器。

一种列车模拟制动系统，包括：

与所述两个齿轮箱相连的四台加载电机，其中每个齿轮箱与两台加载电机相连；

与所述四台加载电机一一对应相连的四个加载单元；

与所述四个加载单元相连的加载控制器。

一种列车模拟试验系统，包括：

与电网相连的控制单元；

与所述控制单元相连的IGBT；

与所述IGBT相连的变流器；

与所述变流器相连的四台驱动电机；

与所述驱动电机相连的两个齿轮箱，其中每个齿轮箱与两台驱动电机相连且所述两个齿轮箱相连；

与所述两个齿轮箱相连的四台加载电机，其中每个齿轮箱与两台加载电机相连；

与所述四台加载电机一一对应相连的四个加载单元；

与所述四个加载单元相连的加载控制器。

一种列车模拟试验系统，包括：

与电网相连的二极管整流电路；

与所述二极管整流电路相连的变流器；

与所述变流器相连的四台驱动电机；

与所述驱动电机相连的两个齿轮箱，其中每个齿轮箱与两台驱动电机相连且所述两个齿轮箱相连；

与所述两个齿轮箱相连的四台加载电机，其中每个齿轮箱与两台加载电机相连；

与所述四台加载电机一一对应相连的四个加载单元；

与所述四个加载单元相连的加载控制器。

经过以上技术方案可知，本发明的加载控制器能够依据地面阻力变化自动调节控制参数，加载单元依据控制参数调整发送至加载电机的加载参数，从而控制加载电机的阻力输出，本发明中由于加载控制器能够依据地面阻力可以动态调整控制参数，因此加载电机的阻力输出也是随着地面阻力动态可调的，使得列车模拟系统能够准确的模拟地面阻力变化，自动实现对各种工况的地面阻力的模拟，提高了模拟效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为现有技术中列车模拟制动系统的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的列车模拟制动系统的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的又一列车模拟制动系统的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的又一列车模拟制动系统的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的列车模拟实验系统的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的又一列车模拟实验系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明提供了一种列车模拟制动系统，包括：

加载控制器100、与所述加载控制器相连的加载单元200和与加载单元相连的加载电机300；此外还有齿轮箱102和飞轮组103。

其中加载控制器100用于依据地面阻力的变化，动态调整并发送控制参数，所述加载单元200用于将接收的所述控制转换为加载参数，并发送所述加载参数，加载电机300用于接收所述加载参数并依据所述加载参数调整阻力输出。

本发明中所述加载控制器100中预先存储有各种工况的地面阻力，各种工况的地面阻力不一致，例如：平滑的公路地面、山体滑坡、带水的路面等等，本发明依据实际情况下各个工况的动摩擦因数，再乘以列车的质量，从而获得将各个工况的地面阻力，将各个工况的地面阻力预先存储至加载控制器100中，以便列车模拟各个工况。

加载控制器100将地面阻力转换为控制参数，然后发送至加载电机200，加载电机200获知当前的控制参数，然后将控制参数转换为适用于加载电机的加载参数，然后发送至加载电机300，加载电机300在加载参数的设置下进行阻力输出。即加载控制器100将自身内部存储的地面阻力，转换至加载电机300上进行阻力输出。

当加载电机300有多个时，加载单元200也有多个，且加载电机300与所述加载单元200一一对应相连，此时，采用多个加载电机300来模拟地面阻力，即多个加载电机300的阻力输出之和为地面阻力。此时，加载控制器100将依据地面阻力得到的控制参数平均分配至多个加载单元200，以便加载单元200控制加载电机进行阻力输出。

经过以上实施例可知，本发明的加载控制器能够依据地面阻力变化自动调节控制参数，加载单元依据控制参数调整发送至加载电机的加载参数，从而控制加载电机的阻力输出，本发明中由于加载控制器能够依据地面阻力可以动态调整控制参数，因此加载电机的阻力输出也是随着地面阻力动态可调的，使得列车模拟系统能够准确的模拟地面阻力变化，自动实现对各种工况的地面阻力的模拟，提高了模拟效率。

本发明提供的列车模拟制动系统，还包括与加载单元200相连的电网400，电网的电压为380V。

下面以一节车厢为例，介绍列车模拟制动系统，如图3所示，一节车厢一般包括两个齿轮箱102，每个齿轮箱102配备两个加载电机300，具体结构见图3。

与所述两个齿轮箱102相连的四台加载电机300，其中每个齿轮箱102与两台加载电机300相连；

与所述四台加载电机300一一对应相连的四个加载单元200；

与所述四个加载单元200相连的加载控制器100。

加载控制器100依据地面阻力F得到控制参数A，将A平均分为四分，每个加载单元分得A/4，依据A/4得到加载参数，加载电机依据加载参数进行阻力输出，具体值为F/4，四个加载电机阻力输出的总和即为阻力F。

经过本发明工程师研究发现上述模拟系统中，为了实时模拟列车的惯性，采用真实机械结构的飞轮组来模拟列车的质量，飞轮组占地面积大且耗资较高，因此上述试验系统还存在改进的空间。

本发明去掉了与齿轮箱相连的飞轮组103，而是采用加载控制器100模拟机械惯量，所以所述加载控制器100还用于实时获取当前的齿轮箱转速，依据所述齿轮箱转速和惯量模拟算法模拟当前惯量，并依据当前地面阻力和当前惯量计算得到当前控制参数。

依据惯量模拟算法，将齿轮箱转速代入惯量模拟算法中便可获得齿轮箱惯量，将当前惯量与当前阻力进行综合计算从而得到当前的控制参数，将该控制参数控制加电电机的输出，从而实现即模拟飞轮组惯量又模拟地面阻力的目的。

在上述实施例的基础上，如图4所示，本发明有提供了一种列车模拟制动系统，该系统不包含飞轮组103，加载控制器能够实现模拟飞轮组惯量的目的。

上面介绍了本发明的列车模拟制动系统，下面介绍本发明列车模拟试验系统，如图5所示，为本发明提供的一种列车模拟试验系统，包括：

与电网相连的控制单元104；

与所述控制单元相连的IGBT105，绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)。

与所述IGBT相连的变流器106；

与所述变流器相连的四台驱动电机101；

与所述驱动电机相连的两个齿轮箱102，其中每个齿轮箱102与两台驱动电机101相连；

与所述两个齿轮箱102相连的四台加载电机300，其中每个齿轮箱102与两台加载电机300相连；

与所述四台加载电机300一一对应相连的四个加载单元200；

与所述四个加载单元相连的加载控制器100。

加载控制器100用于依据地面阻力的变化，动态调整并发送控制参数，还用于实时获取当前的齿轮箱转速，依据所述齿轮箱转速和惯量模拟算法模拟当前惯量，并依据当前地面阻力和当前惯量计算得到当前控制参数。

电网提供的电源不能直接用于变流器106，因此需要IGBT105对电网提供的电源进行整流，IGBT105需要控制单元进行控制才能工作在正常状态下，且IGBT105的控制方法需要多年有经验的技术人员进行调试才能够实现。

由于IGBT在控制单元的控制下才能使用，控制方法较为复杂且IGBT的造价较高，因此本发明又提供了一种列车模拟试验系统，如图6所示，包括：

与电网相连的二极管整流电路107；

与所述二极管整流电路相连的变流器108；

与所述变流器相连的四台驱动电机101；

与所述驱动电机相连的两个齿轮箱102，其中每个齿轮箱102与两台驱动电机101相连；

与所述两个齿轮箱102相连的四台加载电机300，其中每个齿轮箱102与两台加载电机300相连；

与所述四台加载电机300一一对应相连的四个加载单元200；

与所述四个加载单元200相连的加载控制器100。

本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种列车模拟制动系统，其特征在于，包括：

用于依据地面阻力的变化，动态调整并发送控制参数的加载控制器；

与所述加载控制器相连的加载单元，所述加载单元用于将接收的所述控制转换为加载参数，并发送所述加载参数；

与所述加载单元相连的加载电机，所述加载电机用于接收所述加载参数并依据所述加载参数调整阻力输出。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加载控制器中预先存储有各种工况的地面阻力。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加载控制器将依据地面阻力得到的控制参数平均分配至加载单元。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加载控制器还用于，获取当前的齿轮箱转速，依据所述齿轮箱转速和惯量模拟算法模拟当前惯量，并依据当前地面阻力和当前惯量计算得到当前控制参数。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

与所述加载单元相连的电网。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电网的电压为380V。

7.一种列车模拟制动系统，其特征在于，包括：

与所述两个齿轮箱相连的四台加载电机，其中每个齿轮箱与两台加载电机相连，所述齿轮箱与飞轮组相连；

与所述四台加载电机一一对应相连的四个加载单元；

与所述四个加载单元相连的加载控制器。

8.一种列车模拟制动系统，其特征在于，包括：

与所述两个齿轮箱相连的四台加载电机，其中每个齿轮箱与两台加载电机相连；

与所述四台加载电机一一对应相连的四个加载单元；

与所述四个加载单元相连的加载控制器。

9.一种列车模拟试验系统，其特征在于，包括：

与电网相连的控制单元；

与所述控制单元相连的IGBT；

与所述IGBT相连的变流器；

与所述变流器相连的四台驱动电机；

与所述驱动电机相连的两个齿轮箱，其中每个齿轮箱与两台驱动电机相连且所述两个齿轮箱相连；

与所述两个齿轮箱相连的四台加载电机，其中每个齿轮箱与两台加载电机相连；

与所述四台加载电机一一对应相连的四个加载单元；

与所述四个加载单元相连的加载控制器。

10.一种列车模拟试验系统，其特征在于，包括：

与电网相连的二极管整流电路；

与所述二极管整流电路相连的变流器；

与所述变流器相连的四台驱动电机；

与所述驱动电机相连的两个齿轮箱，其中每个齿轮箱与两台驱动电机相连且所述两个齿轮箱相连；

与所述两个齿轮箱相连的四台加载电机，其中每个齿轮箱与两台加载电机相连；

与所述四台加载电机一一对应相连的四个加载单元；

与所述四个加载单元相连的加载控制器。