CN107003210A - 用于模拟在列车尤其是自动地铁列车与动态测试台之间的交流的装置以及配有这种装置的动态测试台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测试自动地铁列车(2)的测试台(1)，所述测试台包括至少两个彼此分开的滚动单元(8)，每个滚动单元用于使所述列车(2)的至少一轮子(6)在所述滚动单元上滚动，每个滚动单元(8)包括：旋转的惯性块体(28)；与所述惯性块体接合的马达(26)；以及，用于所述惯性块体的旋转速度的传感器(51)；所述测试台另外包括用于操纵每个马达(26)以便永久消除所述滚动单元之间的速度差的操纵部件(11，15)。

Description

用于模拟在列车尤其是自动地铁列车与动态测试台之间的交 流的装置以及配有这种装置的动态测试台
技术领域
本发明涉及一种用于地铁尤其是自动地铁的测试台。更具体地，本发明涉及一种用于正在使用设备的试验台，该试验台用于一旦验证后就接受乘客。
背景技术
现在，地铁或更普遍的火车的列车试验都在试验轨道上进行。该试验轨道可占据几千平方米；这样的面积不是始终能用于设置试验轨道，并且如果该面积可用，它可能有利地被用于其它用途。
发明内容
本发明的目的是提出一种整体满足试验轨道需要而没有体积约束的测试台。因此，这种测试台应在有限空间内模拟试验轨道。它尤其应模拟：
-移动：列车应处于用于移动的操作条件，列车的马达将驱动轮子。
-列车的惯性：列车加速或减速时，列车使其自身重量移动，这在轮子上产生扭矩。
-与列车的通讯：为了使列车移动，它通过位于轨道的“传送带”中的天线接收和传输信息。
-操作界面。
测试台应该可以重现一般在试验轨道上进行的所有测试：
-列车的牵引、制动、操纵功能的试验；
-遵守速度指令的控制；
-使列车运动、到站停止、和与车站设备通讯的试验；
-车辆的安全控制(安全频率、抗碰撞、障碍检测、EVAC功能…)；
-对电制动的运行的控制；
-行驶的再现；
-对列车的维修和使用功能(侧板走合、声音和内部声音联接、设备状态)的试验。
为了达到其目的，本发明的第一目标是一种能够在用于测试列车的测试台中使用的滚动单元，所述列车尤其是自动地铁列车，其特征在于，所述滚动单元包括：
-两个滚动皮带，这两个滚动皮带布置成使得由列车的同一轴的相应一端承载的轮子在每个滚动皮带上滚动，所述轮子的滚动驱动所述滚动皮带运动；以及
-旋转的惯性块体，其设计成使得所述滚动皮带的所述运动驱动所述惯性块体转动。
在一优选实施方式中，每个滚动皮带包括：
-与所述惯性块体转动联接的驱动轮；
-两个滚轮；以及
-安装在所述滚轮上并与所述驱动轮接合的滚动带，所述滚动带在滚轮之间形成用于所述列车的相应一个轮子的大致水平的滚动区。
这种滚动单元有利地包括与齿轮相连接的马达，马达优选是马达减速器，马达尤其用于协调惯性块体的惯性、和/或模拟斜坡和/或补偿对试验台的内摩擦。惯性块体的惯性的协调可以模拟重量可变的列车，例如负荷更大或更小的列车。
优选地，滚动带是开槽的；并且，所述驱动轮是与开槽的所述滚动带啮合的齿轮。
本发明还提出一种包括至少一根据本发明的滚动单元的测试台。
根据第二目标，本发明提出一种用于测试列车的测试台，所述列车尤其是自动地铁列车，其特征在于，所述测试台包括：
-旋转的惯性块体；
-与该惯性块体相连接的马达；以及
-用于惯性块体的旋转速度的传感器；
测试台另外包括用于操纵每个马达以便永久消除滚动单元之间的速度差的操纵部件。
有利地，操纵部件包括用于保证对两个马达的操控矫正整体能量为零的部件。
操纵部件还可用于提供扭矩指令，所述扭矩指令用于：
-模拟惯性略有不同的列车；和/或
-模拟斜坡；和/或
-补偿对测试台的内摩擦。
根据第三目标，本发明提出一种用于模拟在测试台上固定不动的列车与列车在上面行驶的轨道之间通讯的模拟装置，所述列车尤其是自动地铁列车，其特征在于，所述模拟装置包括：
-至少一用于列车的轮子的滚动单元；
-安装在测试台的滚动单元上的速度传感器；
-至少一布置在测试台上与列车的相应天线相对的测试台天线；
-用于从该速度推出列车相对发射天线的相对位置和模拟的经过距离的部件(10)；以及
-使得在已经经过一特定距离时使测试台天线发射用于列车天线要求的信号的部件。
根据本发明的这种装置用于模拟在测试台上固定不动的列车尤其是自动地铁列车与列车在上面行驶的轨道之间的FS(安全频率(Fréquence de Sécurité)的缩写)通讯，其特征在于：
-至少一测试台天线包括两个天线，每个天线是用于发射FS信号的发射天线并且布置在测试台中，测试台位于用于在列车的用于接收FS信号的相应一天线的位置处；
-使得测试台天线发射用于列车天线要求的信号的部件包括在已经经过特定距离时允许相过渡的部件。
根据本发明的这种装置用于模拟通过在测试台上固定不动的列车尤其是自动地铁列车检测在列车行驶于其上的轨道中是否存在端子，其特征在于：
-至少一测试台天线包括可以电绝缘或电连接的至少一金属端子；
-使得测试台天线发射用于列车天线要求的信号的部件包括多个部件，这多个部件优选是继电器，用于在与经过的特定距离对应的时间期间与端子电连接或电绝缘。
附图说明
通过阅读下面对本发明的多个作为非限定例子给出的实施方式的详细描述并参照附图，本发明的其它特征和优点将显示出来，附图中：
-图1是本发明的测试台的主要机械部分和在该测试台上的列车的后四分之三的透视图；
-图2是示出图1的测试台的示意图，包括其***基础架构；
-图3是用于图1的测试台的滚动单元的后四分之三的透视图；
-图4示意地示出列车与其***基础架构的通讯部件；
-图5示意地示出如存在于运行轨道上的FS天线；
-图6示意地示出图5的天线的运行；
-图7示意地示出如在图1的测试台上实施的图5天线的运行的模拟；
-图8示出根据图8的原理用于图1的测试台的天线的组成；
-图9示出端子模拟器；以及
-图10示出通过集电靴给列车供电的模拟。
具体实施方式
图1示出用于测试自动地铁列车2的测试台1。图1只出示了测试台1的形成也称为惯性台的机械组件3的部分。列车2包括两节车厢4，每节车厢包括两个轴5，每个轴在车厢的分别一端附近，并且每个轴承载有两个轮子6。在所示例子中，轮子装有轮胎。
机械组件3负责测试下的列车的机械强度，以及通过列车2传输的力的传输和回收(牵引/制动)。滚动单元8位于列车2的每个轴5下方。金属梁的桁架形成的底座7布置在滚动单元的两侧。底座7一起形成用于滚动轨道9的支撑结构7-7。当置于测试台1上时，该滚动轨道9允许列车2行驶。机械部分优选布置在图中未出示的壕沟中，使测试台的滚动轨道9与通向测试台的轨道处于同一高度。
如图2所示，测试台1另外包括可以通过操作者控制和操控测试台1的操控单元10。该操控单元10由包括输入/输出卡的计算机柜11以及操纵部件尤其是实时计算单元和人-机界面单元组成。操控单元的图形界面允许操作者得到测试台1的所有参数。
测试台1另外包括用于与列车2通讯的部件，尤其是：
-与列车使用的天线相容并通过“天线联接”13与操控单元10相连接的天线12；
-挂接连接器(列车线连接器)；
-“声音”连接14；
-各种传感器15(碰撞传感器、轴速度传感器等)
测试台1还包括电力部件17，尤其是：
-低压配电器18；
-牵引分配器19，包括通向列车2的“集电靴联接”；
-测试台1的信号设备；
-测试台1的照明设备21。
现将参照图3描述滚动单元。测试台1包括四个滚动单元8，这四个滚动单元布置成每个滚动单元8上分别放置一个轴5。滚动单元相互间大致相同。
每个滚动单元包括尤其是以下部件：
-电动马达26，这里是马达减速器；
-两个相互间大致相同的皮带27；
-圆柱形的惯性块体28；以及
-承载这些元件26-28的底座29。
马达26与水平轴体30接合，马达到的轴线X30与滚动轨道9成横向。在该水平轴上：
-在该水平轴的第一端部布置有马达26；
然后朝水平轴体30的第二端部的方向布置有:
-用于第一皮带27A的第一驱动轮31；
-惯性块体28；以及
-用于第二皮带27B的第一驱动轮。
每个皮带包括一滚动带32。该滚动带32紧绷在两个相应滚轮33上，并且接合在驱动轮31之一上。滚轮相互间大致相同，围绕它们各自的轴自由转动，这些轴是水平的和共面的。驱动轮布置成低于滚轮；驱动轮把滚动带32的运动传输给轴体30和惯性块体28。
在所示例子中，驱动轮是齿轮31，滚动带32是与相应的齿轮31啮合的开槽的带。
滚动区34由滚动带32形成，在滚动带的位于滚轮33之间的上部分中。该滚动区34大致是平面且水平的，该滚动区布置在由底座7承载的轨道9的延长部分中。另外，该滚动区34布置用于沿由轨道9的纵向方向限定的一纵向方向移动。
滚动区34设置成列车2的相应轮子6置于该滚动区中。轮子6在滚动区34上的滚动驱动滚动带32运动。布置在该区域下方的未出示的保持部件可以限制滚动区在由轮子6部分传输的列车重量之下的变形。由于滚动区34的平面度，轮胎的变形与其在运行轨道上的变形大致相同。滚动区的长度选择为足够长，以便允许试验时轴的纵向移动。基本没有垂直移动；安装列车时可能导致问题的滚动区34与轨道9之间的高度差可以很容易得到补偿。
在所示例子中，对于每个皮带27：
-负荷容量约为40kN，或者为对于30T列车的标准负荷的106％；
-可接受牵引/制动力为7kN；
-滚动区34的宽度为25厘米，长度为35厘米。
惯性块体28转动安装在轴体30上，与齿轮31刚性相连接，使得其围绕该轴体的轴线X30转动。在所示例子中，滚动带4在其齿轮31上的滚动直径约为800毫米，并且列车2的最大线速度为每秒10米。因此，惯性块体38的最大转速约为每秒4转。惯性块体28允许聚集或恢复模拟列车启动或制动时的惯性的能量。
惯性块体布置在皮带27之间，即非常靠近皮带。因此，轴体30和惯性块体28构成非常坚固的传动装置，使同一轴5的两个轮子6同步。它们的强弯曲惯性使轴体的弯曲效应变得微不足道。这些元件构成轴的同步装置。
在所示例子中，惯性块体大致具有以下特征：
-质量：约2500kg
-惯性：约1000kg·m2
-外径：约1700mm
-轴承直径：约200mm
-对于为10m/s的地铁速度的周边速度：21m/s。
惯性块体利用经过(内部和外部)加工的钢管制成，多个也经过加工的侧板通过旋拧附加在惯性块体上。惯性块体通过滚轮轴承安装在滚动单元的底座上。
在列车2前面的车厢4的后轴5和在列车后面的车厢4的前轴相互靠近。在该例子中，两个轴之间的距离D51约为3米。在相应滚动单元8之间使用机械联接。
同一车厢4的两个轴5的距离约为10米。为了消除与在该距离上使用机械联接相关的危险，使用电轴体，以便使相应滚动单元相互同步，电轴体形成块体之间的虚拟联接。该电轴体包括每个滚动单元装有的编码器。通过操控单元的操纵部件9借助于速度传感器15进行封闭环路的控制，以永久消除滚动单元之间的速度差。另外保证对两个马达的受控矫正整体能量为零。这样，重建坚硬和能量中性的机械轴体，这使***既不制动也不加速。
每个电轴体使用两个马达减速器26，每个马达减速器在该电轴体的每一端部安装在相应的滚动单元8上。使用的马达26和变速器相对于要矫正的不平衡功率有限，并且没有在轴上的总功率。与低压配电网18相容地，它们的耗电很小，因为使用了能量回收机构28。在所示例子中，每个马达26的功率为75kW。
实施电轴体操纵以便重建“被动”传动构件，即整体上说，它不给惯性台带来能量，也不从惯性台带走能量。
电轴体通过引进扭矩指令提供用于使用测试台的广泛可能，用以：
-模拟惯性稍有不同的列车；
-模拟斜坡；和/或
-补偿测试台的内摩擦。
限位器36、37固定在支撑结构7-7上。限位器设置成纵向阻挡列车。前限位器36相对支撑结构固定。后限位器37可折叠，使其可以回缩，以允许列车2在测试台就位或从测试台移出时运动。后限位器37的操作优选是机动的，并且例如使用按钮盒手动操控。后限位器37装有位置传感器，使得只有该限位器就位时才可启动试验。
固定在支撑结构上的限位器36、37允许机械锁定牵引力，因此避免机械碰撞壕沟的板子和壕沟周围的楼板。试验时，通过侧向导轨38保证列车的引导，以便使列车就位或从测试台移出，以及列车的侧向保持。
测试台1另外包括四个外部物体存在的模拟器。这些模拟器布置在支撑结构7-7上，使每个模拟器面对被测试列车的检测杆。当模拟器起动时，一电动千斤顶在列车检测杆上施加65N的力。当模拟器没有起动时，该电动千斤顶收缩到滚动表面之下。借助于测压元件测量施加的力。一位置或电动行程末传感器提供关于其位置的信息。
图4示意地示出列车2与其***基础架构10-13的通讯部件41-44。图4的上部分表示这些通讯部件相对列车的位置。图4的下部分为这些通讯部件的细节图。
运行中，列车通过位于列车2下部分它自己的发射/接收天线41、42通讯，发射/接收天线通过利用与布置在运行中正常运行的轨道中的电流回路感应的电流通讯。测试台1包括测试台天线43、44，用于模拟运行轨道的回路。测试台天线43、44安装在支撑结构7-7上，使每个天线分别面对被测试列车2的一个相应的天线41、44。列车2的每个天线41、42位于一测试台天线43、44之上大致等于天线与运行轨道上的回路之间的距离D413处。测试台天线通过天线联接13与操控单元10相连接。
天线41-44用于所谓FS联接，其中FS是Fréquence de Sécurité(安全频率)的缩写。运行中，在运行轨道中以均匀间距布置的回路可以接收允许列车伺服于轨道上的速度的FS载波。
如图5所示，在运行轨道上，实际的FS天线49包括以确定间距D47交叉的回路46。每个交叉47称为人字(chevron)47。每个回路46发出与每个人字相反的磁场。
图6示出FS联接在运行轨道上的运行。图6的上部分示出列车2相对天线19的第一位置，图6的下部分示出列车2相对该天线的第二位置。
列车2布置有两个用于接收FS信号的天线41、42。这些分别以AREC1和AREC2命名而为人所知的天线41、42彼此分开一固定距离D412。当这两个天线在同一回路之上时(图6的上部分)，它们接收相位信号。当它们不在同一回路之上时(图6的下部分)，它们接收相反相位信号。这种过渡被列车证实，并允许检测人字。
图7示出通过测试台1模拟FS联接。图7的左边部分示出列车2的第一位置的模拟，在该第一位置，列车2的天线FS41、42在同一回路之上，图7的右边部分示出列车2的第二位置的模拟，在该第二位置，列车2的天线FS41、42不在同一回路之上。
如图7所示，在测试台1中，通过两个位于测试台中的发射天线43、44模拟FS联接，每个发射天线在列车的相应天线41、42之下。发射天线受操控单元10操纵，并且它们可以产生相位FS信号(图7的左边)或相反相位信号(图7的右边)。
如图8所示，测试台包括信号发生器70，该信号发生器包括：
-天线盒71，在该天线盒集装有正确确定尺寸的线圈，以便感应可以传输信息即FS信号的磁耦合；
-动力单元72；
-信号成形和处理单元73；以及
-信息控制单元74。
动力单元72、信号形成和处理单元以及信息控制单元74布置在操控单元10的计算机柜11中。
FS信号的调谐可以传输指令给列车。该调谐以及相位操纵通过信号形成和处理单元产生。通过该方法，FS联接保证用于使列车运动的数据传输，尤其是启动指令和速度。因此特别注意的是该联接安全方面的要求。该联接在任何情况下都不能在列车运动时产生没有相过渡的载波，没有相过渡的载波会导致列车突然加速的危险。为了满足该安全方面的要求，速度传感器51安装在其中一皮带27上，以便传输旋转速度。然后通过模块化软件使用该速度，并模拟允许相过渡的轨道，即列车在滚动带32上经过的特定距离只有一次通过人字。在图4中，距离D6表示列车最后通过人字经过的距离。
列车另外具有两个防碰撞发射天线，它们在某些与安全有关的情况下停止发射。当检测出这些天线没有发射时，导致停止发射FS信号。
两个防碰撞信号的接收天线位于列车之下，与防碰撞天线相对。这些天线中的每一个由线圈集装于其中的盒构成，线圈定尺寸成用于感应可以传输信息的磁耦合。然后，接收的信号经过调节，然后经过调谐。信息传输给操纵软件。
列车还具有称为TM/TC天线的遥测和遥控天线。TM/TC联接可以在列车与操控单元之间进行交换。列车接收TC信号，并通过TM信号进行回应。列车具有TM发射天线，并通过它的用于FS信号的AREC41、42天线接收TC信号。
为了模拟TM/TC联接，用于接收TM信号的接收天线位于列车之下，与列车的TM天线相对，并且用于发射TC信号的发射天线位于列车之下，与AREC41、42天线相对。
另外，称为LSV/LVS的列车/车站联接可以在列车与车站之间进行交换。列车接收LSV信号并通过LVS信号进行回应。列车具有LVS发射天线并通过它的AREC 41、42天线接收LSV信号。
为了模拟该联接，接收LVS信号的天线位于列车之下，与LVS天线相对，并且发射LSV信号的发射天线位于列车之下，与AREC天线相对。
在运行中声音联接也设置在列车与控制站之间，或声音联接也设置在列车与测试台1上的操控单元10之间。该声音联接可以与位于列车中的操作者对话。可以通过两种方式建立声音联接：
-根据站的请求，通过经由TC天线向列车传送信息；或者
-根据列车的请求，通过经由TM天线向站传送信息。
当站与列车之间建立声音联接时，通过位于列车之下的电话天线进行电话交换。该天线发射和接收运行。
为了模拟声音联接，电话52安装在操控单元10的桌子上，并且可以与列车对话。通过安装在计算机柜11中的电子资源来调节通过电话发射或接收的信号。然后调节后的信号14传输给安装在列车的电话天线下的电话天线。测试台1的操纵软件可以向列车传送TC帧，以便请求建立声音联接。在检测出由列车发出的请求建立声音联接的帧的情况下，操纵软件通知操作者；可以以声音和/或可视的方式报告该信息。
一些金属端子通常布置在运行轨道中；它们可以使列车知道它们在轨道上的位置，并传输信息。由互感桥构成的Foucault电流检测器安装在列车的下部分，互感桥在存在至少95mm的金属构件时失衡。端子是一些安装在轨道上的长度和间距可变的金属构件，金属构件通过检测器被检测并给列车提供信息，尤其是减速指令，或站台位置的信息。
图9示出端子模拟器54。模拟器54包括承载多个可以绝缘或电连接的金属方块56的机械板55。在所示例子中，使用继电器57以使这些金属方块连接或断开连接。例如这些方块可以是铝或铜制成的。根据方块是否彼此电绝缘，列车的端子检测器检测是否存在端子。继电器57位于方块56附近，使得它们可以电绝缘或电连接，并且受计算机柜11中的操纵单元的控制。为了模拟一给定长度的端子的存在，在根据列车速度计算的持续时间期间将所有方块连接在一起。可以随着时间重复该顺序，以模拟一对由一给定距离彼此分开并因此是由一给定时间彼此分开的端子。借助于速度传感器51通过操纵软件实施模拟端子的持续时间的计算。
运行时，通过与供电轨道接触的集电靴61给列车供电。在测试台1上，列车2固定不动。供电轨道包括轨道62。轨道62包括通过动力电缆64供电的轨道段63。供电轨道另外包括两个布置在供电段63两侧的绝缘材料段66。供电段63布置在测试台1中，使得当列车2处于被测试位置时，集电靴61置于该供电段上。
在所示例子中，轨道另外包括按照纵向交替运动驱动供电段63的部件67。该运动可以使集电靴不粘贴在轨道上。供电段63另外包括被动散热器，用于排出由于集电靴在轨道上的摩擦产生的热。
当然，本发明不限于刚才描述的优选实施方式，而是相反，通过下面的权利要求确定本发明。
实际上，对于本领域的技术人员可以根据对他们来说是公开的信息对上面描述的实施方式进行各种修改。
如此，电轴体可以用于使所有惯性块体同步，而无论惯性块体之间的距离如何，是小还是大。
测试台另外可用于测试只包括一节或二节以上车厢的列车。同样，它还可以用于或多或少数量的轴。
同样，惯性块体可以通过铸造方法制成，而不是由管子和侧板制成。
根据本发明的测试台很容易适用于不同类型的列车。例如，可以根据要测试列车的轴距很容易地改变滚动单元之间的距离。

Claims (3)

1.一种用于模拟在测试台(1)上固定不动的列车(2)与列车在上面行驶的轨道之间通讯的模拟装置，所述列车尤其是自动地铁列车，其特征在于，所述模拟装置包括：
-至少一用于所述列车的轮子(6)的滚动单元(8)；
-安装在测试台的所述滚动单元上的速度传感器(51)；
-至少一布置在测试台上与相应的列车的相应的天线(41，42)相对的测试台天线(43，44；54)；
-用于从该速度推出列车相对发射天线的相对位置和模拟的经过距离的部件(10)；以及
-使得在已经经过一特定距离时使测试台天线发射用于列车的天线要求的信号的部件。
2.根据权利要求1所述的模拟装置，用于模拟在列车与列车在上面行驶的轨道之间的安全频率通讯，其特征在于：
-所述至少一测试台天线包括两个天线(43，44)，每个天线是用于发射安全频率信号的发射天线并且布置在所述测试台中，所述测试台位于用于所述列车的相应一天线(41，42)的位置处，列车的该天线用于接收所述FS信号；
-使得测试台天线发射用于列车的天线要求的信号的部件包括在已经经过一特定距离时允许相过渡的部件。
3.根据权利要求1所述的模拟装置，用于模拟通过列车检测在列车在上面行驶的轨道中是否存在端子，其特征在于：
-所述至少一测试台天线包括能够电绝缘或电连接的至少一金属端子(56)；
-使得测试台天线发射用于列车的天线要求的信号的部件包括多个部件，这多个部件优选是继电器(57)，用于在与经过的一特定距离对应的时间期间与所述端子电连接或电绝缘。
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