城市轨道车辆轮对跑合试验台的研究与开发

摘要

在城市轨道车辆重大行车事故中主要的安全隐患就是车辆轮对发生的故障，车身的全部重量都作用在轮对上，轨道与车辆轮对进行直接的接触而且通过彼此之间的摩擦将城轨车辆与钢轨之间产生的牵引力和制动力不断地进行传递。并且车辆轮对在行驶的过程中同样要承受垂直以及水平方向的力的作用。因此轮对装车前必须通过有效的检测手段来检测轮对生产及组装的质量问题。针对中国铁路交通车辆的多元化，我国现有机车驱动装置等例行跑合试验台已不适应对地铁、轻轨及动车组轮对的跑合试验技术要求，为此开发一种新的城市轨道交通车辆的轮对跑合试验台已迫在眉睫。
　　本文首先介绍了国内外轮对检测试验台的概况和发展趋势，明确了研究城轨车辆轮对跑合试验台的基本控制方式，进行了系统总体方案设计、硬件组装、软件设计以及系统调试:
　　1)该试验台模拟城轨车辆实际运行时的状态对齿轮箱和轴箱进行跑合。采用独立结构，立式布置。为使车体平稳起动、制动，变频器与变频电机被用以替代装车的牵引电机。
　　2)设计试验台的台架（包括基座、活动轴箱、可调电机支座、齿轮箱吊耳支架等）、工装工具、传动机构等。齿轮箱跑合试验台技术的传动方式使用了直连式传动（80公里），同时配备了80公里至160公里的传动备案。相比之下，轴箱跑合试验台采用了弹性摩擦轮式传动，并研制与开发出一种新型高分子长效摩擦轮。
　　3)采用成熟的计算机技术，由西门子PLC通过Profibus总线与变频器通信，通过TCP/IP协议与IPC进行数据通信，其中应用了OPC技术;并将采集到的信号参数送到数据库SQL2000进行保存、管理、分析和显示等，形成不可逆的完整的直观图表。设计和编写上位机监控软件和下位机控制软件。利用STEP7 V5.4软件完成下位机软件的编写，程序采用梯形图方式完成;利用Visual C#平台完成上位机监控软件的编写，通过上位机可以实现试验过程的监控以及试验结果的评价输出等。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题来源及意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 国外研究概况

1．2．2 国内研究概况

1．3 本文主要研究内容和目的

2 系统总体介绍

2．1 总体方案

2．2 主要技术指标

2．2．1 系统测量参数指标

2．2．2 试验台安装外部条件

2．3 结构组成特点

2．4 主要技术特征

3 机械部分

3．1 齿轮箱跑合实验平台

3．2 轴箱跑合实验平台

3．3 系统安装构架

4 电气部分

4．1 控制器

4．1．1 工业PC

4．1．2 PLC控制器

4．1．3 操控面板

4．2 嵌入式振动仪表

4．3 数据通讯及控制

4．4 变频器控制模块

4．4．1 交流电机转速与频率间的关系

4．4．2 变频器工作原理及组成

4．4．3 变频器的控制方式

4．4．4 变频器选型

4．5 PLC和变频器的通信

4．5．1 PROFIBUS(DP)现场总线通信技术

4．5．2 PLC和变频器及PROFIBUS通信的实现

4．5．3 ROFIBUS(DP)数据通讯的格式PPO

4．5．4 DP通讯卡的相关设置及PPO2过程参数PZD的设置

4．6 数据采集

4．6．1 振动信号的采集

4．6．2 温度信号的采集

4．7 下位机软件设计

4．7．1 控制流程及逻辑关系

4．7．2 PROFIBUS(DP)通信相关程序的编写

4．7．3 IPC模块

4．8 上位机软件设计

4．8．1 主要功能

4．8．2 OPC数据通信接口开发

4．8．3 系统配置开发

4．8．4 系统数据应用管理开发

5 工程应用

5．1 试验情况

5．2 试验台性能分析

5．3 常见故障

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢