貨物列車組合動力學仿真裝置的製作方法

2023-10-06 07:49:19 1

專利名稱：貨物列車組合動力學仿真裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及模擬/仿真技術，具體是指一種貨物列車組合動力學仿真裝置。
背景技術：
發展重載運輸，大幅度地提高列車質量和長度是鐵路擴能提效的一種有效途徑， 是我國鐵路貨運的發展方向，也是我國國情路況的必然產物。但是，由於列車質量增大和長度增加後，整個列車有可能經常處於不同的線路縱斷面及橫斷面下，位於列車不同部位的車輛受到不同力的作用，且由於車鉤間存在間隙，常會導致車輛的劇烈衝動及相互碰撞而發生嚴重事故。並且，列車長度增加後，可能需要採用雙機或多機牽引，對司機操縱、機車在列車中的配置及車鉤緩衝器的強度提出了較高的要求，由於受到制動波速的限制，前後車輛制動力的作用時間及制動力數值相差很大，特別在緊急制動的情況下，極易發生事故；且由於列車由不同型式的車輛混編、空重車混編，尤其是由裝用不同型式制動裝置的車輛混編時， 問題將更為複雜、更為嚴重。為了避免列車質量增大和長度增加後而出現安全事故，必須加強對不同車輛配置、不同編組、運行工況和線路條件下的貨物列車的組合動力學(模擬計算列車中有多機車存在時的縱向、垂向和橫向力學)的分析研究。列車組合動力學的研究和一般的牽引計算不同，需分別考慮列車中各節車輛上的作用力及其運動規律；研究中應計入車鉤的間隙、緩衝器的非線性特性及內阻尼，有時還需要考慮所裝貨物與車體間的相互作用，車體與轉向架間的相互作用。現有的貨物列車組合動力學仿真裝置及其模擬方法根本無法同時兼顧上述因素來完成貨物列車組合動力學的分析研究。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種貨物列車組合動力學仿真裝置，該仿真裝置該仿真裝置提高了培訓效率，便於數據管理，同時保證了運行的穩定性和可靠性，且能起到觀摩的作用，為不同的觀摩者、教員和學員等提供分布式顯
7J\ ο本實用新型的目的通過下述技術方案實現貨物列車組合動力學仿真裝置，主要由存儲器、顯示裝置、用於輸入外部操作命令的輸入裝置、以及用處理器構成，所述存儲器、 顯示裝置、輸入裝置分別與處理器相連。上述處理器優先採用雙核CPU，但不局限於雙核CPU，也可根據實際情況另行選擇。上述存儲器優先採用高速硬碟，但不局限於高速硬碟，也可根據實際情況另行選擇。上述顯示裝置優先採用液晶顯示器，但不局限於液晶顯示器，也可根據實際情況另行選擇。
3[0011]上述輸入裝置優先採用滑鼠，但不局限於滑鼠，也可根據實際情況另行選擇。進一步的，還包括至少一個與處理器相連的網絡通訊模塊，例如最常用的計算機網卡，通過網絡通訊模塊與外部設備連接，提供操作環境並向外輸出計算數據。再進一步的，還包括與網絡通訊模塊相連的遠程數據交換設備，該遠程數據交換設備優先採用乙太網交換機，但不局限於乙太網交換機，也可根據實際情況另行選擇；所述遠程數據交換設備通過計算機網絡及相關的通訊協議(如UDP協議)與網絡通訊模塊連接， 從而實現與處理器進行數據傳輸，用於與多個處理器協作數據處理，以提高工作效率、便於數據管理，同時保證了運行的穩定性和可靠性。更進一步的，還包括與遠程數據交換設備相連的遠程顯示裝置，該遠程顯示裝置包括投影儀和數字液晶電視等，且能實現與遠程數據交換設備進行數據傳輸，從而實現與處理器之間進行數據傳輸，最終可對列車司機的操作狀態進行實時顯示，從而起到觀摩的作用，為不同的觀摩者、教員和學員等提供分布式顯示。本實用新型涉及的仿真裝置還包括至少一個與處理器相連的供電模塊，供電模塊用於向整個仿真裝置供電。基於上述貨物列車組合動力學仿真裝置的模擬方法，包括以下步驟(a)存儲器內存儲的貨物列車組合動力學仿真程序通過處理器進行處理後，在顯示裝置上顯示不同的列車工況；(b)列車司機根據顯示裝置上顯示的不同列車工況，通過輸入裝置輸入外部操作命令至處理器；(C)處理器根據列車工況和外部操作命令的變化，分別計算分析出列車的合力、車鉤力、速度和加速度；(d)計算分析出的合力、車鉤力、速度和加速度通過顯示裝置進行實時顯示，通過顯示結果為培訓和考核列車司機提供依據，也為貨物列車組合動力學的科學分析提供依據。進一步的，所述列車工況包括對列車進行不同編組的情況、以及採用不同車鉤緩衝器的情況；處理器根據該列車工況和外部操作命令的不同，分別計算分析出緩衝器特性， 並通過顯示裝置進行實時顯示。更進一步的，所述列車工況包括對列車進行不同編組的情況、以及採用不同列車型號的情況；處理器根據該列車工況和外部操作命令的不同，分別計算分析出列車牽引質量、列車空氣管路特性、列車制動時間和緩衝時間，並通過顯示裝置進行實時顯示。上述處理器計算分析出的結果均以圖形方式或數值方式通過顯示裝置進行實時顯不。上述列車司機通過輸入裝置輸入的外部操作命令包括根據顯示裝置上顯示的不同列車工況，採取的不同牽引電制級位的操作指令。綜上所述，本實用新型具有以下優點(1)本實用新型通過模擬仿真的方式為貨物列車組合動力學仿真提供支持，無需在實際的線路上冒很大的風險，並花費巨額費用對空氣制動系統進行測試和驗證，大大降低了組合動力學測試和驗證的成本，並提高了工作效率，減少了該項工作的難度係數；(2)本實用新型還能通過顯示裝置將列車司機的操作狀態進行實時顯示，為培訓和考核列車司機提供了依據，也為貨物列車空氣制動系統的科學分析提供了依據；(3)本實用新型在實際的列車模擬駕駛仿真技術中得到了很好的應用。由於其對現實中列車空氣制動系統的準確仿真，同時也由於貨物列車空氣制動系統通過了真實列車上司機操縱數據的驗證，獲得了實際使用者的廣泛好評。

圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例2的結構示意圖；圖3為實施例2中多個貨物列車組合動力學仿真裝置之間進行協作數據處理的示意圖；圖4為本實用新型實施例3的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不僅限於此。實施例1 如圖1所示，本實用新型涉及的貨物列車組合動力學仿真裝置主要由處理器、以及分別與處理器相連的存儲器、顯示裝置和輸入裝置構成。處理器採用雙核CPU，其用於計算存儲器內存儲的貨物列車空氣制動系統仿真程序，並向顯示裝置輸出繪製的界面和圖像等。存儲器採用高速硬碟，其用於存儲貨物列車空氣制動系統仿真程序。顯示裝置採用液晶顯示器，其用於顯示仿真結果並分析空氣制動力。輸入裝置採用滑鼠，其用於列車司機輸入外部操作命令至處理器。基於上述貨物列車組合動力學仿真裝置的模擬方法，包括以下步驟(a)存儲器內存儲的貨物列車組合動力學仿真程序通過處理器進行處理後，在顯示裝置上顯示不同的列車工況；(b)列車司機根據顯示裝置上顯示的不同列車工況，通過輸入裝置輸入外部操作命令至處理器；(C)處理器根據列車工況和外部操作命令的變化，分別計算分析出列車的合力、車鉤力、速度和加速度；(d)計算分析出的列車合力、車鉤力、速度和加速度以圖形方式或數值方式通過顯示裝置進行實時顯示，通過顯示結果為培訓和考核列車司機提供依據，也為貨物列車組合動力學的科學分析提供依據。由於貨物列車組合動力不僅與輪軌相互作用、系統的彈性特性等因素有關，其還與線路縱橫斷面、列車編組及機車配置、牽引、制動、列車操縱等有十分緊密的關係。為了進一步研究貨物列車組合動力，本實用新型涉及的模擬方法還針對列車的不同編組數量、 以及採用不同車鉤緩衝器的情況進行了模擬；處理器根據該列車工況和外部操作命令的不同，分別計算分析出緩衝器特性，並以圖形方式或數字方式通過顯示裝置進行實時顯示；不僅如此，本實用新型還針對列車的不同編組數量、以及採用不同列車型號的情況也進行了模擬；處理器根據該列車工況和外部操作命令的不同，分別計算分析出列車牽引質量、列車空氣管路特性、列車制動時間和緩衝時間，並以圖形方式或數字方式通過顯示裝置進行實時顯示。實施例2 本實施例與實施例1不同之處在於，如圖2所示，本實施例還包括一個與處理器相連的網絡通訊模塊和供電模塊；供電模塊用於向整個仿真裝置供電；網絡通訊模塊用於與外部設備連接，提供操作環境並向外輸出計算數據，本實施例還設置有與網絡通訊模塊相連的遠程數據交換設備，遠程數據交換設備採用乙太網交換機；該遠程數據交換設備通過計算機網絡及相關的通訊協議(如UDP協議)與網絡通訊模塊連接，從而實現與處理器進行數據傳輸，進而實現了多個貨物列車組合動力學仿真裝置之間的協作數據處理；例如圖3 所示，可實現若干個學員使用的貨物列車組合動力學仿真裝置與同一個教員使用的貨物列車組合動力學仿真裝置之間的數據交換。因此提高了培訓效率，便於數據管理，同時保證了運行的穩定性和可靠性。本實施例的其他部分與實施例1相同，在此不再贅述。實施例3 本實施例與實施例2不同之處在於，如圖4所示，本實施例還包括一個與遠程數據交換設備相連的遠程顯示裝置，該遠程顯示裝置包括投影儀和數字液晶電視等，且能實現與遠程數據交換設備進行數據傳輸，從而實現與處理器之間進行數據傳輸，最終可對列車司機的操作狀態進行實時顯示，從而起到觀摩的作用，為不同的觀摩者、教員和學員等提供分布式顯示。本實施例的其他部分與實施例2相同，在此不再贅述。如上所述，便可較好的實現本實用新型。
權利要求1.貨物列車組合動力學仿真裝置，其特徵在於，主要存儲器、顯示裝置、用於輸入外部操作命令的輸入裝置、以及處理器構成，所述存儲器、顯示裝置、輸入裝置分別與處理器相連；還包括至少一個與處理器相連的網絡通訊模塊；還包括與網絡通訊模塊相連的遠程數據交換設備。
2.根據權利要求1所述的貨物列車組合動力學仿真裝置，其特徵在於，所述遠程數據交換設備為乙太網交換機。
3.根據權利要求1或2所述的貨物列車組合動力學仿真裝置，其特徵在於，還包括與遠程數據交換設備相連的遠程顯示裝置。
4.根據權利要求1所述的貨物列車組合動力學仿真裝置，其特徵在於，還包括至少一個與處理器相連的供電模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種貨物列車組合動力學仿真裝置。該貨物列車組合動力學仿真裝置主要存儲器、顯示裝置、用於輸入外部操作命令的輸入裝置、以及處理器構成，所述存儲器、顯示裝置、輸入裝置分別與處理器相連；還包括至少一個與處理器相連的網絡通訊模塊；還包括與網絡通訊模塊相連的遠程數據交換設備。本實用新型提高了培訓效率，便於數據管理，同時保證了運行的穩定性和可靠性，且能起到觀摩的作用，為不同的觀摩者、教員和學員等提供分布式顯示。
文檔編號G09B9/05GK202058150SQ20112000130
公開日2011年11月30日 申請日期2011年1月5日 優先權日2011年1月5日
發明者何鴻雲, 朱金陵, 陳懇 申請人:成都運達科技股份有限公司