CN102226743A - 轨道车辆车端关系综合试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆车端关系综合试验台，包括六自由度运动平台总成、桁架车端墙总成、模拟车架及固定平台总成和测试总成。模拟车架及固定平台总成安装在六自由度运动平台总成的右侧，模拟车架及固定平台总成中固定平台与六自由度运动平台总成中运动平台沿X轴方向的对称平面共面，模拟车架及固定平台总成中模拟车架的上工作面与运动平台的上工作面处于同一水平面。桁架车端墙总成的运动端桁架车端墙总成与运动平台固定连接，固定端桁架车端墙总成与模拟车架的上工作面固定连接。测试总成位于模拟车架及固定平台总成与六自由度运动平台总成之间，测试总成沿X轴方向的对称面和运动平台、固定平台与桁架车端墙总成沿X轴方向的对称平面共面。

Description

轨道车辆车端关系综合试验台

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆的试验台，更具体地说，本发明涉及一种轨道车辆的车端关系综合试验台。

背景技术

车端是轨道车辆组成中一个必不可少的重要装置，起到连接各个车厢和在动车驱动下使其顺利通过各种线路曲线弯道的作用。车端的性能直接影响着动车组(列车)的运行品质及运行安全。车端关系试验应是指安装在车体端部的部件在列车运行过程中，因列车各车体间相对运动和通过曲线弯道时各部件发生相对移动和转动，通过测量部件的位移和力的变化，测量出车端的刚度及阻尼等参数，为列车动力学分析提供准确的数据。

安装在车端的部件主要包括：贯通道、橡胶外风挡(高速动车组)、车钩、电器连接器及电线电缆和制动管路等。

自20世纪80年代以来，世界轨道车辆进入了迅速发展的时代。加拿大政府用500万美元向Wabtec公司订购了500余只用于车辆连接的ATX ES车端连接装置，一种集成的GPS装置用于跟踪和控制，可方便地使列车前后的车辆制动同时进行的装置。但并未提供一种用于车端检测的设备。

国内从21世纪初开始研究车端，主要由轨道车辆制造厂进行。这些研究也仅仅局限于车端连接装置的组成和作用，车端减振装置的研究，车端部件裂纹分析及改进方案等问题，至今还没有一种能够在车端部件出现断裂等问题之前，检测车端特性参数的车端关系综合试验台。

1.中国专利授权公告号为CN201224406；授权公告日：2009年4月22日；申请日为2008年6月20日；发明名称：铝合金车体低地板轻轨车车端下部与下铰装置连接结构；专利号为CN200820072016.3；申请人为长春轨道客车股份有限公司。专利文件中介绍了新型端梁封闭型材下部局部开孔，实现了下铰对端梁铝型材的最小破坏。碳钢加强板增大了螺栓头和铝型材端梁的受力面积，避免了螺栓头位置处端梁型材的应力集中。在加强板上滑槽结构实现了螺栓的防转。以解决现有高强度材料下铰对铝合金型材的破坏问题。不能提供对车端部件的检测设备。

2.中国专利授权公告号为CN201272365；授权公告日为2009年7月15日；申请日为2008年9月12日；发明名称为车端减振装置；专利号为CN200820133573.1；申请人为南车四方机车车辆股份有限公司。专利文件中介绍了在纵向车体两端相互之间采用车端减振器，以有效地抑制车体的横向振动和摇头运动，对于改善高速轨道车辆的乘坐舒适度有明显的作用。但未提供一种安装车端减振装置前后，用于检测车端部件特性参数变化的设备。

因此，研制开发结构合理、测试方法操作简单有效的车端关系综合试验台，以此来检测车端部件的刚度及阻尼等参数，并进行部件干涉验证试验、功能性试验和研究性试验，已是一项迫在眉睫的任务。

发明内容

本发明所要解决的是模拟动车组(列车)运行中车端因刚度及阻尼等参数变化引起的变形与破坏而目前又未有相应的车端检测设备的问题，提供了一种轨道车辆的车端关系综合试验台。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的轨道车辆车端关系综合试验台包括六自由度运动平台总成、桁架车端墙总成、模拟车架及固定平台总成和测试总成。

模拟车架及固定平台总成安装在六自由度运动平台总成的右侧，模拟车架及固定平台总成中固定平台沿X轴方向的对称平面与六自由度运动平台总成中运动平台沿X轴方向的对称平面共面，模拟车架及固定平台总成中模拟车架的上工作面与六自由度运动平台总成中运动平台的上工作面处于同一水平面内。

桁架车端墙总成由固定端桁架车端墙总成与运动端桁架车端墙总成组成。运动端桁架车端墙总成通过运动端桁架车端墙构架的下端与六自由度运动平台总成中运动平台的上工作面螺栓固定连接，固定端桁架车端墙总成通过固定端桁架车端墙构架的下端与模拟车架及固定平台总成中模拟车架的上工作面螺栓固定连接，固定端桁架车端墙总成沿X轴方向的对称平面与运动端桁架车端墙总成沿X轴方向的对称平面共面。

测试总成位于模拟车架及固定平台总成与六自由度运动平台总成之间，测试总成沿X轴方向的对称面和六自由度运动平台总成中运动平台沿X轴方向的对称平面、模拟车架及固定平台总成中固定平台沿X轴方向的对称平面与桁架车端墙总成沿X轴方向的对称平面共面。

技术方案中所述的运动端桁架车端墙总成包括运动端桁架车端墙构架、4块结构相同的三维力传感器支承板与运动端车身车端壁。固定端桁架车端墙总成包括固定端桁架车端墙构架、4块结构相同的三维力传感器支承板、固定端车身车端壁。运动端桁架车端墙构架与固定端桁架车端墙构架结构相同，运动端桁架车端墙构架与固定端桁架车端墙构架由多根横向矩形管和纵向矩形管焊接而成的长方体形构架，8块结构相同的三维力传感器支承板采用螺栓固定在运动端桁架车端墙构架右端面的四角处与固定端桁架车端墙构架左端面的四角处，8块结构相同的三维力传感器支承板上面设置有多排螺栓孔。运动端车身车端壁与固定端车身车端壁为薄壁壳体结构件，运动端车身车端壁与固定端车身车端壁结构相同，运动端车身车端壁右端面与固定端车身车端壁左端面的中部设置有用于安装车端贯通道的凸起边框，固定端车身车端壁采用螺栓固定在固定端桁架车端墙构架的左端面上，运动端车身车端壁通过测试总成中的四块结构相同的三维力传感器固定安装在运动端桁架车端墙构架的右侧；所述的测试总成包括三个结构相同的确定X轴位置的拉线长度传感器、两个结构相同的确定Y轴位置的拉线长度传感器、一个确定Z轴位置的拉线长度传感器、四块结构相同的三维力传感器与一个编码器平面固定框架。所述的编码器平面固定框架由一根框架横梁、两根结构相同的框架立柱、两块结构相同的框架夹紧器与两块结构相同的立柱安装平台。框架横梁的两端分别通过框架夹紧器与框架立柱的上端固定连接，框架立柱的下端与立柱安装平台的中心处垂直固定连接，框架横梁与两端的框架立柱垂直并处于同一垂直平面内，框架立柱下端的立柱安装平台沿X轴方向的对称线平行。三个结构相同的确定X轴位置的拉线长度传感器的一端呈等腰三角形分布地采用螺栓安装在固定端车身车端壁的左端面上，三个结构相同的确定X轴位置的拉线长度传感器的另一端呈等腰三角形分布地安装在运动端车身车端壁的右端面上。两个结构相同的确定Y轴位置的拉线长度传感器的一端固定安装在编码器平面固定框架前面的框架立柱的内端面上，两个结构相同的确定Y轴位置的拉线长度传感器的另一端安装在运动端车身车端壁的1号凸台与2号凸台的端面上。确定Z轴位置的拉线长度传感器的一端固定安装在编码器平面固定框架中的框架横梁的底面上，确定Z轴位置的拉线长度传感器的另一端安装在运动端车身车端壁的上端面上。四块结构相同的三维力传感器的左端面通过螺栓固定在运动端桁架车端墙总成中运动端桁架车端墙构架四角处的三维力传感器支承板的右端面上，四块结构相同的三维力传感器的右端面通过螺栓固定在运动端车身车端壁左侧的3号凸台、4号凸台、5号凸台与6号凸台的左端面上；所述的模拟车架及固定平台总成由模拟车架与固定平台组成。固定平台由30～40个结构相同的地锚器和2号铸铁平台组成。2号铸铁平台为长方体形板类结构件，2号铸铁平台的上工作面预制有T型槽，安装固定端桁架车端墙构架与被测车端部件车钩的模拟车架采用T型螺栓安装在2号铸铁平台的上工作面上，2号铸铁平台和30～40个结构相同的下端固定在混凝土地基上的地锚器的上端固定连接。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台可准确、快速地测定在模拟列车各车体间相对运动状态下和通过曲线轨道时各部件发生相对移动和转动状态下车端的全部特性参数。利用桁架车端墙总成可以快速、准确、方便地对被测车端进行定位和支承，保证测试过程中被测车端部件各项参数测量的准确和可靠性。

2.本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台利用六自由度运动平台总成可以灵活、方便地对车端施加各向载荷，模拟车体间的相对运动，使运动端相对固定端发生横向、纵向、垂向或回转运动，通过三维力传感器及拉线长度传感器测出施加的力及移动的位移或转动的角度，即可换算出被测车端部件的各刚度参数。

3.本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台采用模块化柔性设计，通过单个部件或调整车端不同部件的组合，可满足对地铁车辆、动车组、铁路客车车辆车端上的所有部件进行干涉验证试验、功能性试验及研究性试验。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的安装在混凝土基础上的轨道车辆车端关系综合试验台的结构组成的轴测投影图；

图2是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台的结构组成的主视图；

图3是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台的结构组成的轴测投影图；

图4是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台的结构组成的俯视图；

图5是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中的六自由度运动平台总成结构组成的轴测投影图；

图6是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中六自由度运动平台总成所采用的施力油缸结构组成的轴测投影图；

图7是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中六自由度运动平台总成所采用的油缸直角支座及传力座基础底板的轴测投影图；

图8-a是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中六自由度运动平台总成所采用的运动平台的轴测投影图；

图8-b是图8-a中A-A位置的剖视图；

图9-a是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中六自由度运动平台总成所采用的铸铁平台的轴测投影图；

图9-b是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中六自由度运动平台总成所采用的铸铁平台的仰视图；

图10是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中的固定端桁架车端墙构架、三维力传感器支承板与固定端车身车端壁装配关系的轴测投影图；

图11是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中桁架车端墙总成所采用的三维力传感器支承板的轴测投影图；

图12是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中运动端桁架车端墙总成所采用的运动端车身车端壁的轴测投影图；

图13是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中模拟车架及固定平台总成的轴测投影图；

图14-a是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中运动端桁架车端墙构架、三维力传感器支承板、测试总成、各传感器与固定端车身车端壁装配关系的轴测投影图；

图14-b是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中左侧桁架车端墙构架、三维力传感器支承板、运动端车身车端壁、测试总成、各传感器与固定端车身车端壁装配关系的俯视图；

图15是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台中测试总成的编码器平面固定框架的轴测投影图；

图16是本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台所采用的拉线长度传感器的轴测投影图；

图中：I.轨道车辆车端关系综合测试台，II.被测轨道车辆车端，III.混凝土地基，A.六自由度运动平台总成，B.桁架车端墙总成，C.模拟车架及固定平台总成，D.测试总成，a.纵向施力油缸，b.1号横向施力油缸，c.1号垂向施力油缸，d.1号油缸直角支座，e.1号传力座基础底板，f.运动平台，g.基准平台，h.固定端桁架车端墙构架，i.三维力传感器支承板，j.固定端车身车端壁，k.模拟车架，l.固定平台，m.确定X轴位置的拉线长度传感器，n.确定Y轴位置的拉线长度传感器，o.确定Z轴位置的拉线长度传感器，p.三维力传感器，q.编码器平面固定框架，1.1号油缸球铰支座，2.球头铰链安全销，3.吊耳球头，4.球头销座，5.油缸，6.地脚螺栓，7.1号铸铁平台，8.地锚器，9.2号铸铁平台，10.框架横梁。11.框架立柱，12.框架夹紧器，13.立柱安装平台，14.螺栓，15.1号凸台，16.2号凸台，17.3号凸台，18.4号凸台，19.5号凸台，20.6号凸台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1、2、3、4，本发明所述的轨道车辆车端关系综合试验台是由六自由度运动平台总成A、桁架车端墙总成B、模拟车架及固定平台总成C、测试总成D、电控部分和液压泵站组成。

六自由度运动平台总成A安装在混凝土地基III的左端，模拟车架及固定平台总成C安装在混凝土地基III的右端，六自由度运动平台总成A中运动平台f的横向(沿X轴方向)对称平面与模拟车架及固定平台总成C中固定平台l的纵向(沿X轴方向)对称平面共面，六自由度运动平台总成A中运动平台f的上工作面与模拟车架及固定平台总成C中模拟车架k的上工作面处于同一水平面内，被测车端部件车钩的一端固定安装在运动平台f的右端面上，被测车端部件车钩的另一端固定安装在模拟车架k的左端面上。桁架车端墙总成B由固定端桁架车端墙总成与运动端桁架车端墙总成组成。运动端桁架车端墙总成中的运动端桁架车端墙构架的下端与六自由度运动平台总成A中运动平台f的上工作面螺栓固定连接，固定端桁架车端墙总成中的固定端桁架车端墙构架h的下端与模拟车架及固定平台总成C中模拟车架k的上工作面螺栓固定连接，固定端桁架车端墙总成沿X轴方向的对称平面与运动端桁架车端墙总成沿X轴方向的对称平面共面。测试总成D安装在六自由度运动平台总成A与模拟车架及固定平台总成C之间的混凝土地基III上，测试总成D的横向(沿X轴方向)对称面和六自由度运动平台总成A中运动平台f的横向对称平面、模拟车架及固定平台总成C中固定平台l的纵向对称平面与桁架车端墙总成B的纵向(沿X轴方向)对称平面共面。被测轨道车辆车端II的一端固定安装在运动端桁架车端墙总成的右端面上，被测轨道车辆车端II的另一端固定安装在固定端桁架车端墙总成的左端面上。六自由度运动平台总成A中纵向、横向与垂向施力油缸的浸出油口和液压泵站管路连接。测试总成D中的各种传感器和电控部分电线连接。

参阅图5与6，所述的六自由度运动平台总成A包括一个纵向施力油缸a、1号横向施力油缸b、2号横向施力油缸、1号垂向施力油缸c、2号垂向施力油缸、3号垂向施力油缸、1号油缸直角支座d、2号油缸直角支座、3号油缸直角支座、1号传力座基础底板e、2号传力座基础底板、3号传力座基础底板、一块运动平台f、一块基准平台g。六自由度运动平台总成A具有空间6自由度运动的功能，能够对两车端的相对运动状态进行模拟，从而能够实现车钩、贯通道、外橡胶风挡、车端跨接电缆、制动管路及车端设备箱提供模拟运动和力学环境。其中：纵向施力油缸a、1号横向施力油缸b、2号横向施力油缸、1号垂向施力油缸c、2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸的结构相同；1号油缸直角支座d、2号油缸直角支座与3号油缸直角支座的结构相同；1号传力座基础底板e、2号传力座基础底板与3号传力座基础底板的结构相同。

所述的纵向施力油缸a、1号横向施力油缸b、2号横向施力油缸、1号垂向施力油缸c、2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸分别包括1号油缸球铰支座1、2号油缸球铰支座、1号球头铰链安全销2、2号球头铰链安全销、1号吊耳球头3、2号吊耳球头、1号球头销座4、2号球头销座、活塞和油缸5。1号油缸球铰支座1与2号油缸球铰支座、1号球头铰链安全销2与2号球头铰链安全销、1号吊耳球头3与2号吊耳球头和1号球头销座4与2号球头销座的结构相同。1号油缸球铰支座1上的轴孔与球头铰链安全销2的两端动配合转动连接，球头铰链安全销2中部***吊耳球头3的内孔中为紧配合，吊耳球头3***球头销座4内孔中为间隙动配合，球头销座4与油缸5活塞杆同轴螺纹固定连接。2号油缸球铰支座、2号球头铰链安全销、2号吊耳球头与2号球头销座的连接关系和1号油缸球铰支座1、1号球头铰链安全销2、1号吊耳球头3与1号球头销座4的连接关系相同。纵向施力油缸a、1号横向施力油缸b与2号横向施力油缸的一端分别通过1号油缸球铰支座1和运动平台f的侧壁螺栓固定连接，纵向施力油缸a、1号横向施力油缸b与2号横向施力油缸的另一端分别通过2号油缸球铰支座和1号油缸直角支座d、2号油缸直角支座与3号油缸直角支座螺栓固定连接，1号油缸直角支座d、2号油缸直角支座与3号油缸直角支座通过T型螺栓安装在1号传力座基础底板e、2号传力座基础底板与3号传力座基础底板上，1号传力座基础底板e、2号传力座基础底板与3号传力座基础底板的底端通过地脚螺栓6浇注于混凝土地基III上。1号横向施力油缸b与2号横向施力油缸的对轴线平行并在同一水平面内，纵向施力油缸a的对轴线和1号横向施力油缸b与2号横向施力油缸的对轴线垂直相交。1号垂向施力油缸c、2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸的上端分别通过1号油缸球铰支座1与运动平台f的下工作面螺栓固定连接，运动平台f下工作面的连接点分布在一个等腰三角形三个角的顶点上，所述的等腰三角形的对称轴沿X方向设置，等腰三角形的底边位于基准平台g的右侧，等腰三角形的顶点位于基准平台g的左侧。1号垂向施力油缸c、2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸的下端分别通过2号油缸球铰支座与基准平台g的上表面螺栓固定连接。

通过1号横向施力油缸b与2号横向施力油缸同时同向动作可以对运动平台f提供横向力，使其在水平面内产生(沿X轴方向的)横向移动，并通过固定端的车身车端壁j上的确定X轴位置的拉线长度传感器m测出移动的位移值，根据该位移值与三维力传感器p所测得的横向作用力即可计算出被测轨道车辆车端的横向刚度。

通过纵向施力油缸a动作可以对运动平台f提供纵向(即沿Y轴方向的)力，使其在水平面内产生纵向移动，并通过编码器平面固定框架q上的确定Y轴位置的拉线长度传感器n测出移动的位移值，根据该位移值与三维力传感器p所测得的纵向作用力即可计算出被测轨道车辆车端的纵向刚度。

通过1号垂向施力油缸c、2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸同时同向动作可以对运动平台f提供垂向力，使其产生垂向移动，并通过编码器平面固定框架q上的确定Z轴位置的拉线长度传感器o测出移动的位移值，根据该位移值与三维力传感器p所测得的垂向作用力即可计算出被测轨道车辆车端的垂向刚度。

将1号横向施力油缸b与2号横向施力油缸反方向动作，纵向施力油缸a、1号垂向施力油缸c、2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸从动，即可以使运动平台f在水平面上绕Z轴转动，根据力和转角可以计算得到被测轨道车辆车端绕Z轴的回转刚度。

将2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸反方向动作，纵向施力油缸a、1号横向施力油缸b与2号横向施力油缸从动，即可以使运动平台f绕X轴转动，根据力和转角可以计算得到被测轨道车辆车端绕X轴的回转刚度。

将1号垂向施力油缸c和2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸反方向动作，同时纵向施力油缸a、1号横向施力油缸b与2号横向施力油缸从动，即可以使运动平台f绕Y轴转动，根据力和转角可以计算得到被测轨道车辆车端绕Y轴的回转刚度。

参阅图7、8与9，运动平台f是由钢板和六根方钢管焊接而成的双T字形的扁箱体结构件。1号油缸直角支座d、2号油缸直角支座与3号油缸直角支座为钢板焊接或铸造而成的具有一定的强度和刚度的方箱体结构件，对各施力油缸起支承作用。1号油缸直角支座d、2号油缸直角支座与3号油缸直角支座通过T型螺栓安装在1号传力座基础底板e、2号传力座基础底板与3号传力座基础底板上，1号传力座基础底板e、2号传力座基础底板与3号传力座基础底板上预制T型槽，用以调整1号油缸直角支座d、2号油缸直角支座与3号油缸直角支座的位置。基准平台g包括一块1号铸铁平台7和9～15个结构相同的地锚器8，1号铸铁平台7采用铸铁浇注工艺，内部采用蜂窝状结构以减少整体质量并保证强度，1号铸铁平台7通过9～15个结构相同的地锚器8固定在混凝土地基III上。若干个结构相同的地锚器8具有快速调整高度、调整基准平台g水平的优点。基准平台g对整个六自由度运动平台总成A起到定位作用，并为1号垂向施力油缸c、2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸提供支承。

参阅图10、11与12，桁架车端墙总成B由固定端桁架车端墙总成与运动端桁架车端墙总成组成。固定端桁架车端墙总成包括固定端桁架车端墙构架h、4块结构相同的三维力传感器支承板i、固定端车身车端壁j；运动端桁架车端墙总成包括运动端桁架车端墙构架、4块结构相同的三维力传感器支承板i与运动端车身车端壁。模拟运动端的运动端桁架车端墙构架与模拟固定端的固定端桁架车端墙构架h结构相同。运动端桁架车端墙构架与固定端桁架车端墙构架h由多根横向矩形管和纵向矩形管焊接而成的长方体形构架，以减轻整体质量并保证强度的需要。固定端车身车端壁j与运动端车身车端壁结构相同，固定端车身车端壁j与运动端车身车端壁为薄壁壳体结构件，端面凸起的边框用于定位安装车端贯通道。桁架车端墙总成B中的8块结构相同的三维力传感器支承板i采用螺栓固定在固定端桁架车端墙构架h左端面的四角处与运动端桁架车端墙构架右端面的四角处。运动端桁架车端墙总成中三维力传感器支承板i和运动端车身车端壁之间螺栓固定安装四块测量车端的三维力传感器p，三维力传感器支承板i上面设置有多排螺栓孔，用于调节三维力传感器p的安装位置，以适应测量不同的车端部件及组合。固定端车身车端壁j采用螺栓固定在固定端桁架车端墙构架h的左端面上。运动端桁架车端墙构架的下端与运动平台f上工作面通过螺栓固定连接。固定端桁架车端墙构架h的下端与模拟车架k螺栓固定连接。桁架车端墙总成B对被测轨道车辆车端II起到定位和传力的作用。

参阅图13，模拟车架及固定平台总成C包括模拟车架k与固定平台l。固定平台l由30～40个结构相同的地锚器8和一块2号铸铁平台9组成。固定端桁架车端墙总成与模拟车架k的上工作面螺栓连接，模拟车架k对固定端桁架车端墙总成起支承作用，同时安装被测车端部件车钩。2号铸铁平台9上端面预制T型槽，用以T型螺栓安装模拟车架k，并可以根据不同的车端测试部件沿T型槽调节模拟车架k沿X轴方向的安装位置2号铸铁平台9和若干个结构相同的下端固定在混凝土地基III上的地锚器8的上端螺纹固定连接，固定平台l对整个轨道车辆车端关系综合试验台起到支承和固定作用。

参阅图14、15，测试总成D包括三个结构相同的确定X轴位置的拉线长度传感器m、两个结构相同的确定Y轴位置的拉线长度传感器n、一个确定Z轴位置的拉线长度传感器o、四块测量车端的结构相同的三维力传感器p、一个编码器平面固定框架q。编码器平面固定框架q由一根框架横梁10、两根结构相同的框架立柱11、两块结构相同的框架夹紧器12、两块结构相同的立柱安装平台13、若干个M24型的螺栓14。

框架横梁10的两端分别通过框架夹紧器12与框架立柱11的上端固定连接，框架立柱11的下端与立柱安装平台13的中心处垂直固定连接，框架横梁10与两端的框架立柱11垂直并处于同一垂直平面内，框架立柱11下端的立柱安装平台13沿X轴方向的对称线平行。所述的框架夹紧器12是由2块结构相同的四角处设置有通孔的夹板和四个螺栓所组成，将框架横梁10的一端与框架立柱11的上端用2块夹板从两侧夹住，然后再用四个螺栓拧紧固定。

编码器平面固定框架q通过其下端两块结构相同的立柱安装平台13并使编码器平面固定框架q所处的平面与X方向垂直地焊接在混凝土地基III上，编码器平面固定框架q的纵向(沿X轴方向的)对称面和运动平台f的横向(沿X轴方向的)对称平面与固定平台l的纵向(沿X轴方向的)对称平面共面，即编码器平面固定框架q横跨运动平台f与固定平台l通过框架立柱11下端两块结构相同的立柱安装平台13固定在运动平台f与固定平台l两侧的混凝土地基III上。三个结构相同的确定X轴位置的拉线长度传感器m的一端呈等腰三角形分布地采用螺栓安装在固定端车身车端壁j的左端面上，所述的等腰三角形的对称轴沿垂向设置，等腰三角形的顶点在上，三个结构相同的确定X轴位置的拉线长度传感器m的另一端以同样的等腰三角形分布形式安装在运动端车身车端壁的右端面上，确定X轴方向的拉线长度传感器m用于测量车端部件的横向位移。两个结构相同的确定Y轴位置的拉线长度传感器n的一端采用螺栓安装在编码器平面固定框架q前面的框架立柱11的内端面上，两个结构相同的确定Y轴位置的拉线长度传感器n的另一端安装在运动端车身车端壁的1号凸台15与2号凸台16的端面上，确定Y轴位置的拉线长度传感器n用于测量车端部件的纵向位移。确定Z轴位置的拉线长度传感器o的一端采用螺栓安装在编码器平面固定框架q中的框架横梁10的底面上，确定Z轴位置的拉线长度传感器o的另一端安装在运动端车身车端壁的上端面上，确定Z轴位置的拉线长度传感器o用于测量垂向位移。四块结构相同的测量车端的三维力传感器p的左端面通过螺栓固定在运动端桁架车端墙总成中运动端桁架车端墙构架四角处的三维力传感器支承板i右端面上，四块结构相同的三维力传感器p的右端面通过螺栓固定在运动端车身车端壁左侧的3号凸台17、4号凸台18、5号凸台19与6号凸台20的左端面上，三维力传感器p用于测量各个方向的作用力。本发明中所采用的确定X轴位置的拉线长度传感器m、确定Y轴位置的拉线长度传感器n与确定Z轴位置的拉线长度传感器o为结构相同的拉线长度传感器(参阅图16)。

所述的轨道车辆车端关系综合试验台的工作原理：

首先在线仿真线路谱，将被试车端的各种物理量(位移、速度、力载荷等)在真实的列车运行条件下利用传感器将其记录下来，然后以文件的形式输入到轨道车辆车端关系综合试验台的电控部分中，将记录的数据作为六自由度运动平台总成A的控制指令，利用六自由度运动平台总成A模拟被测部件真实条件的工作状况，在线仿真被测部件在列车运行条件下的工作特性。通过测试总成D的三维力传感器、各拉线长度传感器采集六自由度运动平台总成A上的力和位移数据，得到六自由度运动平台总成A的六个自由度的力和位移信息，并由测试总成D的专用软件分析算出被试车端的刚度、阻尼、动刚度、动阻尼等参数并输出文件。

具体模拟工况及测试过程如下：

通过1号横向施力油缸b与2号横向施力油缸同时同向动作可以对运动平台f提供横向力，使其在水平面内产生(沿X轴方向的)横向移动，并通过固定端的车身车端壁j上的确定X轴位置的拉线长度传感器m测出移动的位移值，根据该位移值与三维力传感器p所测得的横向作用力即可计算出被测轨道车辆车端的横向刚度。

通过纵向施力油缸a动作可以对运动平台f提供纵向(即沿Y轴方向的)力，使其在水平面内产生纵向移动，并通过编码器平面固定框架q上的确定Y轴位置的拉线长度传感器n测出移动的位移值，根据该位移值与三维力传感器p所测得的纵向作用力即可计算出被测轨道车辆车端的纵向刚度。

通过1号垂向施力油缸c、2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸同时同向动作可以对运动平台f提供垂向力，使其产生垂向移动，并通过编码器平面固定框架q上的确定Z轴位置的拉线长度传感器o测出移动的位移值，根据该位移值与三维力传感器p所测得的垂向作用力即可计算出被测轨道车辆车端的垂向刚度。

将1号横向施力油缸b与2号横向施力油缸反方向动作，纵向施力油缸a、1号垂向施力油缸c、2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸从动，即可以使运动平台f在水平面上绕Z轴转动，根据力和转角可以计算得到被测轨道车辆车端绕Z轴的回转刚度。

将2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸反方向动作，纵向施力油缸a、1号横向施力油缸b与2号横向施力油缸从动，即可以使运动平台f绕X轴转动，根据力和转角可以计算得到被测轨道车辆车端绕X轴的回转刚度。

将1号垂向施力油缸c和2号垂向施力油缸与3号垂向施力油缸反方向动作，同时纵向施力油缸a、1号横向施力油缸b与2号横向施力油缸从动，即可以使运动平台f绕Y轴转动，根据力和转角可以计算得到被测轨道车辆车端绕Y轴的回转刚度。

Claims (4)

1.一种轨道车辆车端关系综合试验台，包括六自由度运动平台总成(A)，其特征在于，所述的轨道车辆车端关系综合试验台还包括桁架车端墙总成(B)、模拟车架及固定平台总成(C)和测试总成(D)；

模拟车架及固定平台总成(C)安装在六自由度运动平台总成(A)的右侧，模拟车架及固定平台总成(C)中固定平台(l)沿X轴方向的对称平面与六自由度运动平台总成(A)中运动平台(f)沿X轴方向的对称平面共面，模拟车架及固定平台总成(C)中模拟车架(k)的上工作面与六自由度运动平台总成(A)中运动平台(f)的上工作面处于同一水平面内；

桁架车端墙总成(B)由固定端桁架车端墙总成与运动端桁架车端墙总成组成，运动端桁架车端墙总成通过运动端桁架车端墙构架的下端与六自由度运动平台总成(A)中运动平台(f)的上工作面螺栓固定连接，固定端桁架车端墙总成通过固定端桁架车端墙构架(h)的下端与模拟车架及固定平台总成(C)中模拟车架(k)的上工作面螺栓固定连接，固定端桁架车端墙总成沿X轴方向的对称平面与运动端桁架车端墙总成沿X轴方向的对称平面共面；

测试总成(D)位于模拟车架及固定平台总成(C)与六自由度运动平台总成(A)之间，测试总成(D)沿X轴方向的对称面和六自由度运动平台总成(A)中运动平台(f)沿X轴方向的对称平面、模拟车架及固定平台总成(C)中固定平台(l)沿X轴方向的对称平面与桁架车端墙总成(B)沿X轴方向的对称平面共面。

2.按照权利要求1所述的轨道车辆车端关系综合试验台，其特征在于，所述的运动端桁架车端墙总成包括运动端桁架车端墙构架、4块结构相同的三维力传感器支承板(i)与运动端车身车端壁；固定端桁架车端墙总成包括固定端桁架车端墙构架(h)、4块结构相同的三维力传感器支承板(i)、固定端车身车端壁(j)；

运动端桁架车端墙构架与固定端桁架车端墙构架(h)结构相同，运动端桁架车端墙构架与固定端桁架车端墙构架(h)由多根横向矩形管和纵向矩形管焊接而成的长方体形构架，8块结构相同的三维力传感器支承板(i)采用螺栓固定在运动端桁架车端墙构架右端面的四角处与固定端桁架车端墙构架(h)左端面的四角处，8块结构相同的三维力传感器支承板(i)上面设置有多排螺栓孔，运动端车身车端壁与固定端车身车端壁(j)为薄壁壳体结构件，运动端车身车端壁与固定端车身车端壁(j)结构相同，运动端车身车端壁右端面与固定端车身车端壁(j)左端面的中部设置有用于安装车端贯通道的凸起边框，固定端车身车端壁(j)采用螺栓固定在固定端桁架车端墙构架(h)的左端面上，运动端车身车端壁通过测试总成(D)中的四块结构相同的三维力传感器(p)固定安装在运动端桁架车端墙构架的右侧。

3.按照权利要求1或2所述的轨道车辆车端关系综合试验台，其特征在于，所述的测试总成(D)包括三个结构相同的确定X轴位置的拉线长度传感器(m)、两个结构相同的确定Y轴位置的拉线长度传感器(n)、一个确定Z轴位置的拉线长度传感器(o)、四块结构相同的三维力传感器(p)与一个编码器平面固定框架(q)；

所述的编码器平面固定框架(q)由一根框架横梁(10)、两根结构相同的框架立柱(11)、两块结构相同的框架夹紧器(12)与两块结构相同的立柱安装平台(13)；

框架横梁(10)的两端分别通过框架夹紧器(12)与框架立柱(11)的上端固定连接，框架立柱(11)的下端与立柱安装平台(13)的中心处垂直固定连接，框架横梁(10)与两端的框架立柱(11)垂直并处于同一垂直平面内，框架立柱(11)下端的立柱安装平台(13)沿X轴方向的对称线平行；

三个结构相同的确定X轴位置的拉线长度传感器(m)的一端呈等腰三角形分布地采用螺栓安装在固定端车身车端壁(j)的左端面上，三个结构相同的确定X轴位置的拉线长度传感器(m)的另一端呈等腰三角形分布地安装在运动端车身车端壁的右端面上，两个结构相同的确定Y轴位置的拉线长度传感器(n)的一端固定安装在编码器平面固定框架(q)前面的框架立柱(11)的内端面上，两个结构相同的确定Y轴位置的拉线长度传感器(n)的另一端安装在运动端车身车端壁的1号凸台(15)与2号凸台(16)的端面上，确定Z轴位置的拉线长度传感器(o)的一端固定安装在编码器平面固定框架(q)中的框架横梁(10)的底面上，确定Z轴位置的拉线长度传感器(o)的另一端安装在运动端车身车端壁的上端面上，四块结构相同的三维力传感器(p)的左端面通过螺栓固定在运动端桁架车端墙总成中运动端桁架车端墙构架四角处的三维力传感器支承板(i)的右端面上，四块结构相同的三维力传感器(p)的右端面通过螺栓固定在运动端车身车端壁左侧的3号凸台(17)、4号凸台(18)、5号凸台(19)与6号凸台(20)的左端面上。

4.按照权利要求1所述的轨道车辆车端关系综合试验台，其特征在于，所述的模拟车架及固定平台总成(C)由模拟车架(k)与固定平台(l)组成，固定平台(l)由30～40个结构相同的地锚器(8)和2号铸铁平台(9)组成；

2号铸铁平台(9)为长方体形板类结构件，2号铸铁平台(9)的上工作面预制有T型槽，安装固定端桁架车端墙构架(h)与被测车端部件车钩的模拟车架(k)采用T型螺栓安装在2号铸铁平台(9)的上工作面上，2号铸铁平台(9)和30～40个结构相同的下端固定在混凝土地基(III)上的地锚器(8)的上端固定连接。

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