配有電軸體的用於測試列車尤其是自動地鐵列車的動態測試臺的製作方法

2023-05-23 03:09:51

本發明涉及一種用於地鐵尤其是自動地鐵的測試臺。更具體地，本發明涉及一種用於正在使用設備的試驗臺，該試驗臺用於一旦驗證後就接受乘客。

背景技術：

現在，地鐵或更普遍的火車的列車試驗都在試驗軌道上進行。該試驗軌道可佔據幾千平方米；這樣的面積不是始終能用於設置試驗軌道，並且如果該面積可用，它可能有利地被用於其它用途。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種整體滿足試驗軌道需要而沒有體積約束的測試臺。因此，這種測試臺應在有限空間內模擬試驗軌道。它尤其應模擬：

-移動：列車應處於用於移動的操作條件，列車的馬達將驅動輪子。

-列車的慣性：列車加速或減速時，列車使其自身重量移動，這在輪子上產生扭矩。

-與列車的通訊：為了使列車移動，它通過位於軌道的「傳送帶」中的天線接收和傳輸信息。

-操作界面。

測試臺應該可以重現一般在試驗軌道上進行的所有測試：

-列車的牽引、制動、操縱功能的試驗；

-遵守速度指令的控制；

-使列車運動、到站停止、和與車站設備通訊的試驗；

-車輛的安全控制(安全頻率、抗碰撞、障礙檢測、evac功能…)；

-對電制動的運行的控制；

-行駛的再現；

-對列車的維修和使用功能(側板走合、聲音和內部聲音聯接、設備狀態)的試驗。

為了達到其目的，本發明的第一目標是一種能夠在用於測試列車的測試臺中使用的滾動單元，所述列車尤其是自動地鐵列車，其特徵在於，所述滾動單元包括：

-兩個滾動皮帶，這兩個滾動皮帶布置成使得由列車的同一軸的相應一端承載的輪子在每個滾動皮帶上滾動，所述輪子的滾動驅動所述滾動皮帶運動；以及

-旋轉的慣性塊體，其設計成使得所述滾動皮帶的所述運動驅動所述慣性塊體轉動。

在一優選實施方式中，每個滾動皮帶包括：

-與所述慣性塊體轉動聯接的驅動輪；

-兩個滾輪；以及

-安裝在所述滾輪上並與所述驅動輪接合的滾動帶，所述滾動帶在滾輪之間形成用於所述列車的相應一個輪子的大致水平的滾動區。

這種滾動單元有利地包括與齒輪相連接的馬達，馬達優選是馬達減速器，馬達尤其用於協調慣性塊體的慣性、和/或模擬斜坡和/或補償對試驗臺的內摩擦。慣性塊體的慣性的協調可以模擬重量可變的列車，例如負荷更大或更小的列車。

優選地，滾動帶是開槽的；並且，所述驅動輪是與開槽的所述滾動帶嚙合的齒輪。

本發明還提出一種包括至少一根據本發明的滾動單元的測試臺。

根據第二目標，本發明提出一種用於測試列車的測試臺，所述列車尤其是自動地鐵列車，其特徵在於，所述測試臺包括：

-旋轉的慣性塊體；

-與該慣性塊體相連接的馬達；以及

-用於慣性塊體的旋轉速度的傳感器；

測試臺另外包括用於操縱每個馬達以便永久消除滾動單元之間的速度差的操縱部件。

有利地，操縱部件包括用於保證對兩個馬達的操控矯正整體能量為零的部件。

操縱部件還可用於提供扭矩指令，所述扭矩指令用於：

-模擬慣性略有不同的列車；和/或

-模擬斜坡；和/或

-補償對測試臺的內摩擦。

根據第三目標，本發明提出一種用於模擬在測試臺上固定不動的列車與列車在上面行駛的軌道之間通訊的模擬裝置，所述列車尤其是自動地鐵列車，其特徵在於，所述模擬裝置包括：

-至少一用於列車的輪子的滾動單元；

-安裝在測試臺的滾動單元上的速度傳感器；

-至少一布置在測試臺上與列車的相應天線相對的測試臺天線；

-用於從該速度推出列車相對發射天線的相對位置和模擬的經過距離的部件(10)；以及

-使得在已經經過一特定距離時使測試臺天線發射用於列車天線要求的信號的部件。

根據本發明的這種裝置用於模擬在測試臺上固定不動的列車尤其是自動地鐵列車與列車在上面行駛的軌道之間的fs(安全頻率(fréquencedesécurité)的縮寫)通訊，其特徵在於：

-至少一測試臺天線包括兩個天線，每個天線是用於發射fs信號的發射天線並且布置在測試臺中，測試臺位於用於在列車的用於接收fs信號的相應一天線的位置處；

-使得測試臺天線發射用於列車天線要求的信號的部件包括在已經經過特定距離時允許相過渡的部件。

根據本發明的這種裝置用於模擬通過在測試臺上固定不動的列車尤其是自動地鐵列車檢測在列車行駛於其上的軌道中是否存在端子，其特徵在於：

-至少一測試臺天線包括可以電絕緣或電連接的至少一金屬端子；

-使得測試臺天線發射用於列車天線要求的信號的部件包括多個部件，這多個部件優選是繼電器，用於在與經過的特定距離對應的時間期間與端子電連接或電絕緣。

附圖說明

通過閱讀下面對本發明的多個作為非限定例子給出的實施方式的詳細描述並參照附圖，本發明的其它特徵和優點將顯示出來，附圖中：

-圖1是本發明的測試臺的主要機械部分和在該測試臺上的列車的後四分之三的透視圖；

-圖2是示出圖1的測試臺的示意圖，包括其系統基礎架構；

-圖3是用於圖1的測試臺的滾動單元的後四分之三的透視圖；

-圖4示意地示出列車與其系統基礎架構的通訊部件；

-圖5示意地示出如存在於運行軌道上的fs天線；

-圖6示意地示出圖5的天線的運行；

-圖7示意地示出如在圖1的測試臺上實施的圖5天線的運行的模擬；

-圖8示出根據圖8的原理用於圖1的測試臺的天線的組成；

-圖9示出端子模擬器；以及

-圖10示出通過集電靴給列車供電的模擬。

具體實施方式

圖1示出用於測試自動地鐵列車2的測試臺1。圖1隻出示了測試臺1的形成也稱為慣性臺的機械組件3的部分。列車2包括兩節車廂4，每節車廂包括兩個軸5，每個軸在車廂的分別一端附近，並且每個軸承載有兩個輪子6。在所示例子中，輪子裝有輪胎。

機械組件3負責測試下的列車的機械強度，以及通過列車2傳輸的力的傳輸和回收(牽引/制動)。滾動單元8位於列車2的每個軸5下方。金屬梁的桁架形成的底座7布置在滾動單元的兩側。底座7一起形成用於滾動軌道9的支撐結構7-7。當置於測試臺1上時，該滾動軌道9允許列車2行駛。機械部分優選布置在圖中未出示的壕溝中，使測試臺的滾動軌道9與通向測試臺的軌道處於同一高度。

如圖2所示，測試臺1另外包括可以通過操作者控制和操控測試臺1的操控單元10。該操控單元10由包括輸入/輸出卡的計算機櫃11以及操縱部件尤其是實時計算單元和人-機界面單元組成。操控單元的圖形界面允許操作者得到測試臺1的所有參數。

測試臺1另外包括用於與列車2通訊的部件，尤其是：

-與列車使用的天線相容並通過「天線聯接」13與操控單元10相連接的天線12；

-掛接連接器(列車線連接器)；

-「聲音」連接14；

-各種傳感器15(碰撞傳感器、軸速度傳感器等)

測試臺1還包括電力部件17，尤其是：

-低壓配電器18；

-牽引分配器19，包括通向列車2的「集電靴聯接」；

-測試臺1的信號設備；

-測試臺1的照明設備21。

現將參照圖3描述滾動單元。測試臺1包括四個滾動單元8，這四個滾動單元布置成每個滾動單元8上分別放置一個軸5。滾動單元相互間大致相同。

每個滾動單元包括尤其是以下部件：

-電動馬達26，這裡是馬達減速器；

-兩個相互間大致相同的皮帶27；

-圓柱形的慣性塊體28；以及

-承載這些元件26-28的底座29。

馬達26與水平軸體30接合，馬達到的軸線x30與滾動軌道9成橫向。在該水平軸上：

-在該水平軸的第一端部布置有馬達26；

然後朝水平軸體30的第二端部的方向布置有:

-用於第一皮帶27a的第一驅動輪31；

-慣性塊體28；以及

-用於第二皮帶27b的第一驅動輪。

每個皮帶包括一滾動帶32。該滾動帶32緊繃在兩個相應滾輪33上，並且接合在驅動輪31之一上。滾輪相互間大致相同，圍繞它們各自的軸自由轉動，這些軸是水平的和共面的。驅動輪布置成低於滾輪；驅動輪把滾動帶32的運動傳輸給軸體30和慣性塊體28。

在所示例子中，驅動輪是齒輪31，滾動帶32是與相應的齒輪31嚙合的開槽的帶。

滾動區34由滾動帶32形成，在滾動帶的位於滾輪33之間的上部分中。該滾動區34大致是平面且水平的，該滾動區布置在由底座7承載的軌道9的延長部分中。另外，該滾動區34布置用於沿由軌道9的縱向方向限定的一縱向方向移動。

滾動區34設置成列車2的相應輪子6置於該滾動區中。輪子6在滾動區34上的滾動驅動滾動帶32運動。布置在該區域下方的未出示的保持部件可以限制滾動區在由輪子6部分傳輸的列車重量之下的變形。由於滾動區34的平面度，輪胎的變形與其在運行軌道上的變形大致相同。滾動區的長度選擇為足夠長，以便允許試驗時軸的縱向移動。基本沒有垂直移動；安裝列車時可能導致問題的滾動區34與軌道9之間的高度差可以很容易得到補償。

在所示例子中，對於每個皮帶27：

-負荷容量約為40kn，或者為對於30t列車的標準負荷的106％；

-可接受牽引/制動力為7kn；

-滾動區34的寬度為25釐米，長度為35釐米。

慣性塊體28轉動安裝在軸體30上，與齒輪31剛性相連接，使得其圍繞該軸體的軸線x30轉動。在所示例子中，滾動帶4在其齒輪31上的滾動直徑約為800毫米，並且列車2的最大線速度為每秒10米。因此，慣性塊體38的最大轉速約為每秒4轉。慣性塊體28允許聚集或恢復模擬列車啟動或制動時的慣性的能量。

慣性塊體布置在皮帶27之間，即非常靠近皮帶。因此，軸體30和慣性塊體28構成非常堅固的傳動裝置，使同一軸5的兩個輪子6同步。它們的強彎曲慣性使軸體的彎曲效應變得微不足道。這些元件構成軸的同步裝置。

在所示例子中，慣性塊體大致具有以下特徵：

-質量：約2500kg

-慣性：約1000kg·m2

-外徑：約1700mm

-軸承直徑：約200mm

-對於為10m/s的地鐵速度的周邊速度：21m/s。

慣性塊體利用經過(內部和外部)加工的鋼管制成，多個也經過加工的側板通過旋擰附加在慣性塊體上。慣性塊體通過滾輪軸承安裝在滾動單元的底座上。

在列車2前面的車廂4的後軸5和在列車後面的車廂4的前軸相互靠近。在該例子中，兩個軸之間的距離d51約為3米。在相應滾動單元8之間使用機械聯接。

同一車廂4的兩個軸5的距離約為10米。為了消除與在該距離上使用機械聯接相關的危險，使用電軸體，以便使相應滾動單元相互同步，電軸體形成塊體之間的虛擬聯接。該電軸體包括每個滾動單元裝有的編碼器。通過操控單元的操縱部件9藉助於速度傳感器15進行封閉環路的控制，以永久消除滾動單元之間的速度差。另外保證對兩個馬達的受控矯正整體能量為零。這樣，重建堅硬和能量中性的機械軸體，這使系統既不制動也不加速。

每個電軸體使用兩個馬達減速器26，每個馬達減速器在該電軸體的每一端部安裝在相應的滾動單元8上。使用的馬達26和變速器相對於要矯正的不平衡功率有限，並且沒有在軸上的總功率。與低壓配電網18相容地，它們的耗電很小，因為使用了能量回收機構28。在所示例子中，每個馬達26的功率為75kw。

實施電軸體操縱以便重建「被動」傳動構件，即整體上說，它不給慣性臺帶來能量，也不從慣性臺帶走能量。

電軸體通過引進扭矩指令提供用於使用測試臺的廣泛可能，用以：

-模擬慣性稍有不同的列車；

-模擬斜坡；和/或

-補償測試臺的內摩擦。

限位器36、37固定在支撐結構7-7上。限位器設置成縱向阻擋列車。前限位器36相對支撐結構固定。後限位器37可摺疊，使其可以回縮，以允許列車2在測試臺就位或從測試臺移出時運動。後限位器37的操作優選是機動的，並且例如使用按鈕盒手動操控。後限位器37裝有位置傳感器，使得只有該限位器就位時才可啟動試驗。

固定在支撐結構上的限位器36、37允許機械鎖定牽引力，因此避免機械碰撞壕溝的板子和壕溝周圍的樓板。試驗時，通過側嚮導軌38保證列車的引導，以便使列車就位或從測試臺移出，以及列車的側向保持。

測試臺1另外包括四個外部物體存在的模擬器。這些模擬器布置在支撐結構7-7上，使每個模擬器面對被測試列車的檢測杆。當模擬器起動時，一電動千斤頂在列車檢測杆上施加65n的力。當模擬器沒有起動時，該電動千斤頂收縮到滾動表面之下。藉助於測壓元件測量施加的力。一位置或電動行程末傳感器提供關於其位置的信息。

圖4示意地示出列車2與其系統基礎架構10-13的通訊部件41-44。圖4的上部分表示這些通訊部件相對列車的位置。圖4的下部分為這些通訊部件的細節圖。

運行中，列車通過位於列車2下部分它自己的發射/接收天線41、42通訊，發射/接收天線通過利用與布置在運行中正常運行的軌道中的電流迴路感應的電流通訊。測試臺1包括測試臺天線43、44，用於模擬運行軌道的迴路。測試臺天線43、44安裝在支撐結構7-7上，使每個天線分別面對被測試列車2的一個相應的天線41、44。列車2的每個天線41、42位於一測試臺天線43、44之上大致等於天線與運行軌道上的迴路之間的距離d413處。測試臺天線通過天線聯接13與操控單元10相連接。

天線41-44用於所謂fs聯接，其中fs是fréquencedesécurité(安全頻率)的縮寫。運行中，在運行軌道中以均勻間距布置的迴路可以接收允許列車伺服於軌道上的速度的fs載波。

如圖5所示，在運行軌道上，實際的fs天線49包括以確定間距d47交叉的迴路46。每個交叉47稱為人字(chevron)47。每個迴路46發出與每個人字相反的磁場。

圖6示出fs聯接在運行軌道上的運行。圖6的上部分示出列車2相對天線19的第一位置，圖6的下部分示出列車2相對該天線的第二位置。

列車2布置有兩個用於接收fs信號的天線41、42。這些分別以arec1和arec2命名而為人所知的天線41、42彼此分開一固定距離d412。當這兩個天線在同一迴路之上時(圖6的上部分)，它們接收相位信號。當它們不在同一迴路之上時(圖6的下部分)，它們接收相反相位信號。這種過渡被列車證實，並允許檢測人字。

圖7示出通過測試臺1模擬fs聯接。圖7的左邊部分示出列車2的第一位置的模擬，在該第一位置，列車2的天線fs41、42在同一迴路之上，圖7的右邊部分示出列車2的第二位置的模擬，在該第二位置，列車2的天線fs41、42不在同一迴路之上。

如圖7所示，在測試臺1中，通過兩個位於測試臺中的發射天線43、44模擬fs聯接，每個發射天線在列車的相應天線41、42之下。發射天線受操控單元10操縱，並且它們可以產生相位fs信號(圖7的左邊)或相反相位信號(圖7的右邊)。

如圖8所示，測試臺包括信號發生器70，該信號發生器包括：

-天線盒71，在該天線盒集裝有正確確定尺寸的線圈，以便感應可以傳輸信息即fs信號的磁耦合；

-動力單元72；

-信號成形和處理單元73；以及

-信息控制單元74。

動力單元72、信號形成和處理單元以及信息控制單元74布置在操控單元10的計算機櫃11中。

fs信號的調諧可以傳輸指令給列車。該調諧以及相位操縱通過信號形成和處理單元產生。通過該方法，fs聯接保證用於使列車運動的數據傳輸，尤其是啟動指令和速度。因此特別注意的是該聯接安全方面的要求。該聯接在任何情況下都不能在列車運動時產生沒有相過渡的載波，沒有相過渡的載波會導致列車突然加速的危險。為了滿足該安全方面的要求，速度傳感器51安裝在其中一皮帶27上，以便傳輸旋轉速度。然後通過模塊化軟體使用該速度，並模擬允許相過渡的軌道，即列車在滾動帶32上經過的特定距離只有一次通過人字。在圖4中，距離d6表示列車最後通過人字經過的距離。

列車另外具有兩個防碰撞發射天線，它們在某些與安全有關的情況下停止發射。當檢測出這些天線沒有發射時，導致停止發射fs信號。

兩個防碰撞信號的接收天線位於列車之下，與防碰撞天線相對。這些天線中的每一個由線圈集裝於其中的盒構成，線圈定尺寸成用於感應可以傳輸信息的磁耦合。然後，接收的信號經過調節，然後經過調諧。信息傳輸給操縱軟體。

列車還具有稱為tm/tc天線的遙測和遙控天線。tm/tc聯接可以在列車與操控單元之間進行交換。列車接收tc信號，並通過tm信號進行回應。列車具有tm發射天線，並通過它的用於fs信號的arec41、42天線接收tc信號。

為了模擬tm/tc聯接，用於接收tm信號的接收天線位於列車之下，與列車的tm天線相對，並且用於發射tc信號的發射天線位於列車之下，與arec41、42天線相對。

另外，稱為lsv/lvs的列車/車站聯接可以在列車與車站之間進行交換。列車接收lsv信號並通過lvs信號進行回應。列車具有lvs發射天線並通過它的arec41、42天線接收lsv信號。

為了模擬該聯接，接收lvs信號的天線位於列車之下，與lvs天線相對，並且發射lsv信號的發射天線位於列車之下，與arec天線相對。

在運行中聲音聯接也設置在列車與控制站之間，或聲音聯接也設置在列車與測試臺1上的操控單元10之間。該聲音聯接可以與位於列車中的操作者對話。可以通過兩種方式建立聲音聯接：

-根據站的請求，通過經由tc天線向列車傳送信息；或者

-根據列車的請求，通過經由tm天線向站傳送信息。

當站與列車之間建立聲音聯接時，通過位於列車之下的電話天線進行電話交換。該天線發射和接收運行。

為了模擬聲音聯接，電話52安裝在操控單元10的桌子上，並且可以與列車對話。通過安裝在計算機櫃11中的電子資源來調節通過電話發射或接收的信號。然後調節後的信號14傳輸給安裝在列車的電話天線下的電話天線。測試臺1的操縱軟體可以向列車傳送tc幀，以便請求建立聲音聯接。在檢測出由列車發出的請求建立聲音聯接的幀的情況下，操縱軟體通知操作者；可以以聲音和/或可視的方式報告該信息。

一些金屬端子通常布置在運行軌道中；它們可以使列車知道它們在軌道上的位置，並傳輸信息。由互感橋構成的foucault電流檢測器安裝在列車的下部分，互感橋在存在至少95mm的金屬構件時失衡。端子是一些安裝在軌道上的長度和間距可變的金屬構件，金屬構件通過檢測器被檢測並給列車提供信息，尤其是減速指令，或站臺位置的信息。

圖9示出端子模擬器54。模擬器54包括承載多個可以絕緣或電連接的金屬方塊56的機械板55。在所示例子中，使用繼電器57以使這些金屬方塊連接或斷開連接。例如這些方塊可以是鋁或銅製成的。根據方塊是否彼此電絕緣，列車的端子檢測器檢測是否存在端子。繼電器57位於方塊56附近，使得它們可以電絕緣或電連接，並且受計算機櫃11中的操縱單元的控制。為了模擬一給定長度的端子的存在，在根據列車速度計算的持續時間期間將所有方塊連接在一起。可以隨著時間重複該順序，以模擬一對由一給定距離彼此分開並因此是由一給定時間彼此分開的端子。藉助於速度傳感器51通過操縱軟體實施模擬端子的持續時間的計算。

運行時，通過與供電軌道接觸的集電靴61給列車供電。在測試臺1上，列車2固定不動。供電軌道包括軌道62。軌道62包括通過動力電纜64供電的軌道段63。供電軌道另外包括兩個布置在供電段63兩側的絕緣材料段66。供電段63布置在測試臺1中，使得當列車2處於被測試位置時，集電靴61置於該供電段上。

在所示例子中，軌道另外包括按照縱向交替運動驅動供電段63的部件67。該運動可以使集電靴不粘貼在軌道上。供電段63另外包括被動散熱器，用於排出由於集電靴在軌道上的摩擦產生的熱。

當然，本發明不限於剛才描述的優選實施方式，而是相反，通過下面的權利要求確定本發明。

實際上，對於本領域的技術人員可以根據對他們來說是公開的信息對上面描述的實施方式進行各種修改。

如此，電軸體可以用於使所有慣性塊體同步，而無論慣性塊體之間的距離如何，是小還是大。

測試臺另外可用於測試只包括一節或二節以上車廂的列車。同樣，它還可以用於或多或少數量的軸。

同樣，慣性塊體可以通過鑄造方法製成，而不是由管子和側板製成。

根據本發明的測試臺很容易適用於不同類型的列車。例如，可以根據要測試列車的軸距很容易地改變滾動單元之間的距離。