【轨道车辆综合实验平台】

　　功能、作用介绍：

　　《轨道车辆综合实验平台》为基于网络技术集散式轨道车辆实验教学平台，主要面对轨道车辆专业的实验教学。网络环境下可开展轨道车辆交流传动与控制、空气制动、电空联合制动、车内环境控制、信息传输与控制、轨道车辆横向动力学等方面的实验研究，为卓越工程师的培养提供了实验教学环境。

　　该平台参照轨道车辆主要系统组成及功能需求，构建了即可独立运行的交流变频牵引传动实验系统、受电弓实验系统、直通式空气◇制动实验系统、车内环境条件调节实验系统、车辆信息传输与控制实验系统、轨道车辆横向动力学实验系统等六个基本系统，也可以实现基于网络技术集成控制的轨道车辆综合实验系统。

　　《轨道车辆综合实验平台》最大限度满足教学需求及提高实验教学水平。根据实验教学的特点，实验平台可单独开设针对性较强的独立实验项目，也可开展研究性的综合实践教学。

　　在单机环境下，可开展的主要实验：

　　1. 轨道车辆交流变频调速实验;

　　2. 轨道车辆再生制动特性实验;

　　3. 受电弓升降控制实验;

　　4. 轨道车辆空调制冷/制热功率测定实验;

　　5. 轨道车辆车内信息显示控制实验;

　　6. 轨道车辆基本运行阻力测定实验;

　　7. 轨道车辆制动距离测定实验;

　　8. 轨道车辆失稳速度测定实验;

　　9. 轨道车辆动态工况测试技术实验。

　　基于网络的集成控制环境下，可开实验▅内容：

　　1.网络信息传输与控制实验;

　　2.轨道车辆网络控制技术实验。

　　综合实践内容⊙：

　　1. 轨道车辆控制系统综合实践;

　　2. 轨道车辆装备系统综合实践;

　　3. 轨道车辆测控系统综合实践。

　　本综合实验平台的控制程序由基于图形化编程的labview编写，拥有完全的知识产权，在完成实验的同时还可由学生根据各课程实践大纲的要求进行自主测控功能的开发与新实验的开发，最大程度上满足本科实践教学的要求。

　　实验设备及其功能描述

　　1)交流变频牵引传动实验装置

　　由两套交-直-交变频调速器、两套交流电机、两套主ω　动支撑轮、一套惯性负载轮、支架、电流电压传感器、转矩转速传感器、系统控制箱、控制软件等组成，如图3所示。使用时由控制软件为变频器发出控制指令，变频器驱动交流电动机带动惯性负载轮转动。通过数据采集卡测量变频器的输入、输出的电流、电压及电动机驱动轴上的转矩、转速、轴承温度、电机温度等参数，了解掌握交-直-交传动原理与运行特性。

　　2)受电弓实验系统

　　由模拟升弓气缸、模拟缓冲器、拉力弹簧、模拟接触网、控制箱等组成，如图4所示。使用时通过对升弓气缸进行充气、放气来模拟实车受电弓升降过程，调节进排气流量阀的开度来实现慢升快降的升弓过程。此装置与交流变频牵引传动试验装置联动，一旦降弓，交流变频牵引传动试验装置就将断电。

　　3)直通式空气制动实验系统

　　由制动气缸、模拟制动盘、模拟制动闸片、复位弹簧、鞲鞴机构、比例控制阀、换向阀、控制箱等组成，模拟盘式制动方式，如图5所示。使用时由控制软件控制制动气缸动作，带动鞲鞴机构及制动闸片对模拟制动盘施加制动力，制动过程中控制软件可随时控制制动力的变化。通过计算惯性负载的惯量，根据当时的实验速度，刹车盘、片间的摩擦系数，所施加的制动力可以计算出相应的制动距离并验证之。

　　4) 车内环境条件调节实验系统

　　由一定容积的模拟车厢、半导体制冷、制热部件、可调式灯光组、可变速风扇、控制软件、温度传感器、控制箱等组成，如图7所示。使用时由控制软件控制半导体制冷、制热部件在模拟车厢内工作，使车厢内的温ㄨ度根据制冷、制热部件的功率随时间发生变化，测取车厢内温度对时间的变化曲线，可以计算出对应的制冷制热部件的制冷制热功率。通过此实验可以让实验者掌握验证空调器制冷制热计算方法。

　　5)车辆信息传输与控制实验系统

　　网络控制实验系统由主控制台计算机与组合实验系统组成，系统构成见图7，主控制台计算机网络控制实验软件与各个组♂合实验系统可以进行双向数据通讯(主控制台计算机向组合实验系统发布所有操作命令，组合实验系统向主控制台计算机上传本套系统的工作参数)。

　　6)轨道车辆横向动力学实验系统

　　该系统为二轴框架结构转向架，钢轨由四个滚动轮代替，四个滚动轮带动转向架车轮轴滚动，每根车轮轴由四个橡胶堆进行纵向与垂向定位，通过更换不同刚度的橡胶堆来调节定位刚度，从而改变转向架的蛇行失稳速度。电机带动滚轮转动，无级调速控制由电机与变频器及相应的控制软件来实现，测量软件实时监测转向架的横向加速度值、横向位移值及实时的运行速度，一旦满足失稳判据，系统会自动报警并记录该段时间内的系统状态参数。

　　作品名称：轨道车辆综合实验平台

　　完成单位：北京交通大学机械与电子控制工程学院机械工程实验中心(国家级实验教学示范中心)