高精度多功能地铁车辆制动系统试验台及其使用方法与流程

本发明涉及一种制动系统试验台，尤其是涉及一种高精度多功能地铁车辆制动系统试验台及其使用方法。

背景技术：

制动阀类地铁车辆制动系统中制动系统的重要组成部分，如高度阀用于控制空气弹簧压力及车体高度。当车体与转向架之间有由于车厢载重引起的高度变化时，高度阀可以调节空气弹簧的充气、排气。使车体保持在平衡的状态。安全阀可以保证气路系统的压力不超过最大允许值。球阀及电磁阀可以控制气路的通断从而实现对地铁车辆制动的控制。这些制动阀件的正常工作是保证地铁车辆能够安全平稳实施制动的必要条件。所以对其性能的测试是必不可少的，传统的制动阀测试一般功能比较单一，通用性较差，只能针对特定的阀，智能化程度偏低，整体测试精度不高。

技术实现要素：

本发明是提供一种高精度多功能地铁车辆制动系统试验台及其使用方法，其主要是解决现有技术所存在的制动阀测试一般功能比较单一，通用性较差，只能针对特定的阀，智能化程度偏低，整体测试精度不高等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的高精度多功能地铁车辆制动系统试验台，所述的试验台包括有机架，机架内设有工业pc机，工业pc机通过线路连接数据采集卡、打印机、以太网交换机，以太网交换机通过可编程plc连接伺服电机控制器、电磁阀、压力传感器、电气比例阀、压力显示表，伺服电机控制器连接有伺服电机，电磁阀连接气控阀，机架的外表面设有高度阀测试工装、阀板，阀板上设有第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、第五接口、第六接口，各接口通过气路连通电磁阀、压力传感器、电气比例阀、压力显示表、气控阀。

数据采集卡安装于工业pc机内部，打印机与工业pc连接用于打印试验数据，以太网交换机与工业pc机和可编程plc连接.可编程plc与伺服电机控制器连接,伺服电机控制器控制伺服电机动作,伺服电机用于控制高度阀摆杆动作,可编程plc与电磁阀连接,控制电磁阀的气路通断,电磁阀组成的控制气路控制气控阀的通断。可编程plc接收各管路压力传感器的压力信号并将部分关键信号显示于压力显示表。可编程plc与电气比例阀连接,控制各测试管路的压力输出。测试管路系统共设计有6个测试接口，用于不同被试件的测量。高精度多功能地铁车辆制动系统试验台能够完成多种地铁车辆制动系统相关阀件的测试，测试过程自动化程度高，数据能够自动采集并打印。

高度阀摆杆的驱动通过伺服电机完成，伺服电机可以根据伺服电机控制器的指令进行旋转，带动高精度丝杆，通过摆杆的运动距离及摆杆的长度计算出摆杆的动作角度。配合测试接口及其所对应的管路，可以得到高度阀摆杆角度与排气速率的相对关系，通过曲线拟合，形成完整的高度阀的摆杆角度与排气速率图，通过对比标准图可以更全面的检测高度阀的综合性能。

试验台提供24v和110v直流电源，用于配合带电阀类与气路的联合试验。此处可以完成多种电磁阀的测试，包括电磁阀的动作能力以及功能。

第六接口为备用接口，可以与第五接口互换。

作为优选，所述的阀板连接第二压力传感器、第四压力传感器、第五压力传感器、第六压力传感器、第七压力传感器、第三球阀；第二压力传感器依次连接第一手转阀、第一气控阀、第二电磁阀、第一电磁阀、第一电气比例阀；第三球阀分别连接有第三压力传感器、第四球阀、第二手转阀，第二手转阀通过第二气控阀连接第一电气比例阀；第四压力传感器依次连接第三手转阀、第三气控阀、第三电磁阀、第二电气比例阀；第五压力传感器依次连接第四手转阀、第四气控阀、第四电磁阀、第三电气比例阀；第六压力传感器分别连接第五气控阀、第七气控阀，第五气控阀依次连接第八压力传感器、第六气控阀，第七气控阀分别连接第八气控阀、第五球阀、单向阀；第七压力传感器分别连接第九气控阀、第十气控阀，第九气控阀连接单向阀，第十气控阀依次连接第九压力传感器、第十一气控阀；每个气控阀都连接有一个电磁阀，电磁阀、第一电气比例阀、第二电气比例阀、第三电气比例阀并联连接有第一压力传感器，第一压力传感器连接有过滤器、第二球阀、安全阀、过滤二联件、第一球阀。

压力测量通过空气压力传感器测量，将测量值通过plc和数据采集卡反馈至工业pc。工业pc对单位时间内采集的压力值进行优化滤波处理，得到有效中值作为此时的压力值。测试过程中的时间计数通过plc完成。针对不同阀的测试标准可于工业pc中进行设置，实验结束后工业pc可对比标准值判定被测阀件是否合格。

作为优选，所述的气路连接有气体增压阀。试验台使用的风源压力一般为0.9mpa，当安全阀的开启压力超过0.9mpa时，通过试验台自身风源压力无法直接测试安全阀。为解决此问题，试验台设计有气体增压阀，在风源压力比较低时，亦可满足对安全阀的测试。在风源压力为0.9mpa时，可以完成1.3mpa安全阀的测试。

一种高精度多功能地铁车辆制动系统试验台的使用方法，所述的方法包括：

a．高度阀测试管路连接，将地铁车辆用高度阀度阀v接口与第三接口连接，l接口与第五接口连接，管路连接完毕后将高度阀固定在高度阀测试工装上；

b．检查连接管路的密封性，第二电气比例阀调节压缩空气压力，第三电磁阀打开，第三气控阀打开，第三手转阀打开，向高度阀充入指定压力的压缩空气，并稳定一段时间，测试各接口有无泄漏；

c.测试高度阀中立位置气密性，通过伺服电机驱动高度阀摆杆处于中立位置，向高度阀充风，第二电气比例阀调节压缩空气压力，第三电磁阀打开，第三气控阀打开，第三手转阀打开并保持压力稳定，压力稳定后切断供风，第三气控阀关闭并保压，在规定时间内压力下降不超过规定值，第四压力传感器测量压力变化，并将结果反馈至工业pc机，工业pc机根据判定条件判定中立位置气密性是否满足要求；

d．充风位置气密性测试，通过伺服电机驱动高度阀摆杆处于充风位置，向高度阀充风并保持压力稳定，第二电气比例阀调节压缩空气压力，第三电磁阀打开，第三气控阀打开，第三手转阀打开，压力稳定后切断供风，第三气控阀关闭并保压，在规定时间内压力下降不超过规定值，第四压力传感器测量压力变化，并将结果反馈至工业pc机，工业pc机根据判定条件判定充风位置气密性是否满足要求；

e．排风位置气密性测试，通过伺服电机驱动高度阀摆杆处于排风位置，向高度阀充风并保持压力稳定，第二电气比例阀调节压缩空气压力，第三电磁阀打开，第三气控阀打开，第三手转阀打开，并保持压力稳定，压力稳定后切断供风，第三气控阀并保压，在规定时间内压力下降不超过规定值，第四压力传感器测量压力变化，并将结果反馈至工业pc机，工业pc机根据判定条件判定排风位置气密性是否满足要求；

f．伺服电机驱动高度阀摆杆，使高度阀摆杆处于节流充风位置；

g．通过第三接口向高度阀充风，第二电气比例阀调节压缩空气压力，第三电磁阀打开，第三气控阀打开，第三手转阀打开，第七气控阀打开，第八气控阀关闭，通过80l风缸的压力变化速度判断其充风能力；切断供风，第三气控阀关闭，第八气控阀打开，排空80l风缸内的压力至常态；

h．节流排风、快速充分、快速排风分别通过伺服电机将高度阀摆杆驱动至相应位置上，然后重复步骤g；

i．检测完成后系统返回至初始状态，伺服电机驱动高度阀摆杆回至零点，测试管路气源切断并排气，第二电气比例阀压力设定为0，第三电磁阀排气。

一种高精度多功能地铁车辆制动系统试验台的使用方法，所述的方法包括：

a．被试件安装，将被测试球阀进气口与阀板上的第四接口连接，球阀出口与第五接口连接。

b．信号检测试验，球阀初始位置：关闭位，接好电连接器，将球阀旋至开启位置，检测输出信号，再将球阀旋至关闭位置，检测输出信号，上述动作重复3次；

c.气密性试验，球阀处于关闭位置，向球阀进气端通入压缩空气，第三电气比例阀打开并调节至指定压力，第四电磁阀打开、第四气控阀打开、第四手转阀打开，通入完成后关闭第四气控阀，待压力稳定后d．将球阀旋至开启位置，向球阀进气端通入压缩空气，第三电气比例阀打开并调节至指定压力，第四电磁阀打开、第四气控阀打开、第四手转阀打开，通入完成后关闭第四气控阀，待压力稳定后泄漏量≤5kpa。

e．检测完成后系统返回至初始状态，测试管路气源切断并排气，第三电气比例阀压力设定为0，第四电磁阀排气。

一种高精度多功能地铁车辆制动系统试验台的使用方法，所述的方法包括：

a．将带测试的压力开关与第一接口连接；

b．气密性试验，调节输出压力，第一电气比例阀打开、第二电磁阀打开、第一气控阀打开、第一手转阀打开，输气完毕后关闭第一气控阀保压压降≤5kpa；

c.测试上延闭合压力，调节第一电气比例阀，通过第二压力传感器检测压力开关上工作点气压；

d．测试下延开启压力，调节第一电气比例阀，通过第二压力传感器检测压力开关下工作点气压；

e．检测完成后系统返回至初始状态，测试管路气源切断并排气，第一电气比例阀压力设定为0，第二电磁阀排气。

一种高精度多功能地铁车辆制动系统试验台的使用方法，所述的方法包括：

a．将待测试的安全阀安装于第二接口，

b．打开第三球阀开关，按启动按钮开始测试，此时第一电气比例阀、第二气控阀、第二手转阀处于打开状态，当安全阀将一部分空气排出时，测定此时的排气压力，排气压力将与标准压力值进行对比，通过工业pc机的显示器显示该压力值是否合格；

c.安全阀继续排气，直至安全阀停止排气，测定此时的关闭压力，关闭压力将与标准压力值进行对比，通过工业pc机的显示器显示该压力值是否合格；

d．检测完成后系统返回至初始状态，测试管路气源切断并排气，第一电气比例阀压力设定为0，打开第四球阀进行排气。

因此，本发明提升制动阀的测试精度，同时全过程采用程序控制，被试件连接完毕最大限度避免人为因素对测量结果的影响，提升工作效率的同时满足地铁车辆制动系统的检修需求，结构简单、合理。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图；

附图2是本发明的内部结构示意图；

附图3是本发明的系统示意图；

附图4是本发明的气路示意图。

图中零部件、部位及编号：机架1、高度阀测试工装2、阀板3、第一接口4、第二接口5、第三接口6、第四接口7、第五接口8、第六接口9、第二压力传感器10、第四压力传感器11、第五压力传感器12、第六压力传感器13、第七压力传感器14、第三球阀15、第一手转阀16、第一气控阀17、第二电磁阀18、第一电磁阀19、第一电气比例阀20、第三压力传感器21、第四球阀22、第二手转阀23、第二气控阀24、第三手转阀25、第三气控阀26、第三电磁阀27、第二电气比例阀28、第四手转阀29、第四气控阀30、第四电磁阀31、第三电气比例阀32、第五气控阀33、第七气控阀34、第八压力传感器35、第六气控阀36、第八气控阀37、第五球阀38、单向阀39、第九气控阀40、第十气控阀41、第九压力传感器42、第十一气控阀43、第一压力传感器44、过滤器45、第二球阀46、安全阀47、过滤二联件48、第一球阀49。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本例的一种高精度多功能地铁车辆制动系统试验台，如图1、图2、图3，试验台包括有机架1，机架内设有工业pc机，工业pc机通过线路连接数据采集卡、打印机、以太网交换机，以太网交换机通过可编程plc连接伺服电机控制器、电磁阀、压力传感器、电气比例阀、压力显示表，伺服电机控制器连接有伺服电机，电磁阀连接气控阀，机架的外表面设有高度阀测试工装2、阀板3，阀板上设有第一接口4、第二接口5、第三接口6、第四接口7、第五接口8、第六接口9，各接口通过气路连通电磁阀、压力传感器、电气比例阀、压力显示表、气控阀。

如图4，阀板3连接第二压力传感器10、第四压力传感器11、第五压力传感器12、第六压力传感器13、第七压力传感器14、第三球阀15；第二压力传感器10依次连接第一手转阀16、第一气控阀17、第二电磁阀18、第一电磁阀19、第一电气比例阀20；第三球阀15分别连接有第三压力传感器21、第四球阀22、第二手转阀23，第二手转阀通过第二气控阀24连接第一电气比例阀；第四压力传感器11依次连接第三手转阀25、第三气控阀26、第三电磁阀27、第二电气比例阀28；第五压力传感器12依次连接第四手转阀29、第四气控阀30、第四电磁阀31、第三电气比例阀32；第六压力传感器13分别连接第五气控阀33、第七气控阀34，第五气控阀依次连接第八压力传感器35、第六气控阀36，第七气控阀34分别连接第八气控阀37、第五球阀38、单向阀39；第七压力传感器14分别连接第九气控阀40、第十气控阀41，第九气控阀连接单向阀，第十气控阀依次连接第九压力传感器42、第十一气控阀43；每个气控阀都连接有一个电磁阀，电磁阀、第一电气比例阀20、第二电气比例阀28、第三电气比例阀32并联连接有第一压力传感器44，第一压力传感器连接有过滤器45、第二球阀46、安全阀47、过滤二联件48、第一球阀49。气路连接有气体增压阀。

一种高精度多功能地铁车辆制动系统试验台的使用方法，对高度阀进行测试，如图4，其步骤为：

a．高度阀测试管路连接，将地铁车辆用高度阀度阀v接口与第三接口6连接，l接口与第五接口8连接，管路连接完毕后将高度阀固定在高度阀测试工装2上；

b．检查连接管路的密封性，第二电气比例阀28调节压缩空气压力，第三电磁阀27打开，第三气控阀26打开，第三手转阀25打开，向高度阀充入指定压力的压缩空气，并稳定一段时间，测试各接口有无泄漏；

c.测试高度阀中立位置气密性，通过伺服电机驱动高度阀摆杆处于中立位置，向高度阀充风，第二电气比例阀28调节压缩空气压力，第三电磁阀27打开，第三气控阀26打开，第三手转阀25打开并保持压力稳定，压力稳定后切断供风，第三气控阀26关闭并保压，在规定时间内压力下降不超过规定值，第四压力传感器11测量压力变化，并将结果反馈至工业pc机，工业pc机根据判定条件判定中立位置气密性是否满足要求；

d．充风位置气密性测试，通过伺服电机驱动高度阀摆杆处于充风位置，向高度阀充风并保持压力稳定，第二电气比例阀28调节压缩空气压力，第三电磁阀27打开，第三气控阀26打开，第三手转阀25打开，压力稳定后切断供风，第三气控阀26关闭并保压，在规定时间内压力下降不超过规定值，第四压力传感器11测量压力变化，并将结果反馈至工业pc机，工业pc机根据判定条件判定充风位置气密性是否满足要求；

e．排风位置气密性测试，通过伺服电机驱动高度阀摆杆处于排风位置，向高度阀充风并保持压力稳定，第二电气比例阀28调节压缩空气压力，第三电磁阀27打开，第三气控阀26打开，第三手转阀25打开，并保持压力稳定，压力稳定后切断供风，第三气控阀26并保压，在规定时间内压力下降不超过规定值，第四压力传感器11测量压力变化，并将结果反馈至工业pc机，工业pc机根据判定条件判定排风位置气密性是否满足要求；

f．伺服电机驱动高度阀摆杆，使高度阀摆杆处于节流充风位置；

g．通过第三接口6向高度阀充风，第二电气比例阀28调节压缩空气压力，第三电磁阀27打开，第三气控阀26打开，第三手转阀25打开，第七气控阀34打开，第八气控阀37关闭，通过80l风缸的压力变化速度判断其充风能力；切断供风，第三气控阀26关闭，第八气控阀37打开，排空80l风缸内的压力至常态；

h．节流排风、快速充分、快速排风分别通过伺服电机将高度阀摆杆驱动至相应位置上，然后重复步骤g；

i．检测完成后系统返回至初始状态，伺服电机驱动高度阀摆杆回至零点，测试管路气源切断并排气，第二电气比例阀28压力设定为0，第三电磁阀27排气。

一种高精度多功能地铁车辆制动系统试验台的使用方法，对带电球阀进行测试，如图4，其步骤为：

a．被试件安装，将被测试球阀进气口与阀板3上的第四接口7连接，球阀出口与第五接口8连接。

b．信号检测试验，球阀初始位置：关闭位，接好电连接器，将球阀旋至开启位置，检测输出信号，再将球阀旋至关闭位置，检测输出信号，上述动作重复3次；

c.气密性试验，球阀处于关闭位置，向球阀进气端通入500kpa压缩空气，第三电气比例阀32打开并调节至指定压力，第四电磁阀31打开、第四气控阀30打开、第四手转阀29打开，通入完成后关闭第四气控阀，待压力稳定后30min内泄漏量≤5kpa；

d．将球阀旋至开启位置，向球阀进气端通入500kpa压缩空气，第三电气比例阀32打开并调节至指定压力，第四电磁阀31打开、第四气控阀30打开、第四手转阀29打开，通入完成后关闭第四气控阀，待压力稳定后30min内泄漏量≤5kpa；

e．检测完成后系统返回至初始状态，测试管路气源切断并排气，第三电气比例阀32压力设定为0，第四电磁阀31排气。

一种高精度多功能地铁车辆制动系统试验台的使用方法，对压力开关进行测试，如图4，其步骤为：

a．将带测试的压力开关与第一接口4连接；

b．气密性试验，调节输出压力800kpa，第一电气比例阀20打开、第二电磁阀18打开、第一气控阀17打开、第一手转阀16打开，输气完毕后关闭第一气控阀保压60s内压降≤5kpa；

c.测试上延闭合压力，调节第一电气比例阀20，使得压力以50kpa/s的速度由0kpa增加至800kpa，通过第二压力传感器10检测压力开关上工作点气压；

d．测试下延开启压力，调节第一电气比例阀20以50kpa/s的速度使压力由800kpa降至0kpa，通过第二压力传感器10检测压力开关下工作点气压；

e．检测完成后系统返回至初始状态，测试管路气源切断并排气，第一电气比例阀20压力设定为0，第二电磁阀18排气。

一种高精度多功能地铁车辆制动系统试验台的使用方法，对安全阀进行检测，如图4，其步骤为：

a．将待测试的安全阀安装于第二接口5；

b．打开第三球阀15开关，按启动按钮开始测试，此时第一电气比例阀20、第二气控阀24、第二手转阀23处于打开状态，当安全阀41将一部分空气排出时，测定此时的排气压力，排气压力将与标准压力值进行对比，通过工业pc机的显示器显示该压力值是否合格；

c.安全阀41继续排气，直至安全阀停止排气，测定此时的关闭压力，关闭压力将与标准压力值进行对比，通过工业pc机的显示器显示该压力值是否合格；

d．检测完成后系统返回至初始状态，测试管路气源切断并排气，第一电气比例阀20压力设定为0，打开第四球阀22进行排气。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。