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轨道交通列车的制动主要通过轮轨之间的黏着产生,因而受到黏着的影响。制动力矩过大,会导致车轮滑行甚至抱死;黏着失效,会导致空转等滑行问题,因此需要对轮轨黏着进行研究。制动系统综合试验台是研究列车黏滑关系的重要工具。本文基于南京中车浦镇海泰制动设备有限公司的列车制动系统综合试验台进行黏着测试分析研究,模拟真实轴重、运行速度、轨面条件等工况下的黏着特性,对滑移率黏着系数进行测试和分析,为防滑控制的判据和防滑控制策略改进提供参考依据。本文为此进行了如下研究:
首先,车轮在钢轨上运行时,轮轨之间存在蠕滑现象,本文对轮轨蠕滑现象进行分析,研究国内外黏滑关系的研究现状,包括理论研究和试验研究,并基于现有台架提出本文的主要研究目标内容。
其次,对于制动系统综合试验台的主要功能、基本结构进行分析,包括了试验台轮-轮蠕滑结构分析,试验台基本参数分析等,提出与蠕滑相关的黏着系数和滑移率等黏着特性的试验测算需求。
再次,进行黏着测试分析方案的设计研究。基于测试需求,从测试原理出发,列出所需测算的物理量以及测试方法。选取滑移率、黏着力、正压力作为特征参数,从测算原理、测试仪器、方案比较以及误差评估等角度,进行方案研究。滑移率研究中,基于轮对、轨道轮测速仪器进行原理和误差分析,选择计数测频法的数据调理算法;黏着力研究中,比较了制动缸压力测算和扭矩仪测算两种方案;正压力研究中,进行了测试仪器原理的分析。
然后,基于测试分析方案,完成特征参数采集、传输、处理的软件设计,在Windows开发环境中基于LabVIEW平台进行试验台测试分析软件的设计,软件设计分为两块,分别为测试软件和分析软件。测试软件围绕CompactRIO硬件,定义上位机、RT实时控制器、FPGA三层软件架构,借助变量结构、队列等通信技术完成多参数采集处理的软件编制,能够完成制动过程中数据的传输通信、采集记录、计算处理和报表生成等功能。分析软件主要通过流程设计、主界面设计、参数设置设计以及计算子模块设计进行试验数据的后处理分析,完成黏着试验的分析研究。
最后,进行现场试验,从试验结果出发,验证方案的可行性和数据的有效性,并对进一步工作的方向进行了简要的展望。
首先,车轮在钢轨上运行时,轮轨之间存在蠕滑现象,本文对轮轨蠕滑现象进行分析,研究国内外黏滑关系的研究现状,包括理论研究和试验研究,并基于现有台架提出本文的主要研究目标内容。
其次,对于制动系统综合试验台的主要功能、基本结构进行分析,包括了试验台轮-轮蠕滑结构分析,试验台基本参数分析等,提出与蠕滑相关的黏着系数和滑移率等黏着特性的试验测算需求。
再次,进行黏着测试分析方案的设计研究。基于测试需求,从测试原理出发,列出所需测算的物理量以及测试方法。选取滑移率、黏着力、正压力作为特征参数,从测算原理、测试仪器、方案比较以及误差评估等角度,进行方案研究。滑移率研究中,基于轮对、轨道轮测速仪器进行原理和误差分析,选择计数测频法的数据调理算法;黏着力研究中,比较了制动缸压力测算和扭矩仪测算两种方案;正压力研究中,进行了测试仪器原理的分析。
然后,基于测试分析方案,完成特征参数采集、传输、处理的软件设计,在Windows开发环境中基于LabVIEW平台进行试验台测试分析软件的设计,软件设计分为两块,分别为测试软件和分析软件。测试软件围绕CompactRIO硬件,定义上位机、RT实时控制器、FPGA三层软件架构,借助变量结构、队列等通信技术完成多参数采集处理的软件编制,能够完成制动过程中数据的传输通信、采集记录、计算处理和报表生成等功能。分析软件主要通过流程设计、主界面设计、参数设置设计以及计算子模块设计进行试验数据的后处理分析,完成黏着试验的分析研究。
最后,进行现场试验,从试验结果出发,验证方案的可行性和数据的有效性,并对进一步工作的方向进行了简要的展望。