[发明专利]一种模拟复杂极端环境工况的列车制动性能测试试验台

说明书

本发明属于摩擦制动技术领域，具体涉及一种模拟复杂极端环境工况的列车制动性能测试试验台。针对现有技术中，无法在同一列车制动试验台上模拟不同的工况，导致试验数据之间存在较大的系统误差从而使得数据可比性下降的问题，本发明的技术方案是：包括试验台底座，试验台底座上设置有驱动装置、转轴和检测装置，试验台底座上还设置有制动模块加载座，转轴末端设置有制动盘，转轴设置有制动盘的一端通过轴承与制动模块加载座连接，制动模块加载座上安装有列车制动模块；制动模块加载座、制动盘和列车制动模块外围设置有环境氛围罩，环境氛围罩上连接有数种复杂极端环境模拟模块。本发明适用于不同复杂极端环境工况下的列车制动性能测试。

技术领域

本发明属于摩擦制动技术领域，具体涉及一种模拟复杂极端环境工况的列车制动性能测试试验台。

背景技术

制动性能测试试验台作为载运工具摩擦制动领域的关键试验设备，主要用于研究载运工具制动过程制动盘/片接触界面振动噪声及其磨损规律和摩擦热分布等，为各类制动器的制动性能优化提供准确的试验数据支撑。摩擦制动在常用制动和紧急制动中均可应用，也是安全停车的最后保障。

随着国民经济快速发展及科学技术日益进步，载运工具往高速化纵深发展，在电气化列车领域，不断突破运营最高速度。伴随着列车运营里程的不断扩大，列车运行网络覆盖了中国各种复杂的环境及地形地貌，尤其是正在建设中的川藏铁路，冬季极端最低气温为-32.2℃，夏季最高气温为40℃，昼夜最大温差可达35℃；此外，川藏铁路地形地势起伏剧烈，列车运行将经历“八起八伏”，累计爬升高度超过1.4万米，列车运营将面临复杂多变的气候环境条件和长大坡道的极端线路条件，这对列车制动系统的安全可靠服役提出了更高要求和新挑战。因此，各类运载工具制动器在实际工程应用前，有必要通过试验方式对列车制动时面临的各类复杂极端环境工况进行模拟研究，这对我国复杂极端环境下的铁路建设具有重要意义。

列车制动过程十分复杂，这不仅是传统的动力学问题，也是材料学和界面摩擦学的多学科问题，所以对制动过程进行理论仿真难度极大。而现场试验成本太高、耗时太长、且难以对各种环境工况条件下的试验进行准确地控制。而另一方面，国家及社会层面均对运营安全及环保领域要求越来越高，高速列车运营过程摩擦制动过程产生的噪声及磨屑排放如何有效控制成为业内研究人员和工业企业面临的重大难题。因此，搭建室内试验台模拟各种复杂极端环境工况下的列车制动试验，能方便地研究各种环境工况对列车制动性能的影响，并对温湿度、风沙和雨水的流速等环境参数进行精确地控制。现有的制动性能测试试验台一般具备负载模拟、驱动电机调速、制动模拟、振动及噪声和制动力信号采集与分析、制动盘/摩擦块热分布采集等功能。然而，对环境工况模拟的制动性能测试试验台却较少，尽管也有一些列车制动性能测试试验台可用于列车模拟低温环境工况，但功能往往过于单一，只能在一个试验台上进行某一种单一工况的试验测试。若要对同一制动器在不同的工况下进行试验，那么只能将制动器在多个试验台上多次反复安装和拆卸。由于在制动器和制动盘等部件安装在试验台上的过程中，由于部件磨损、人工差异或不同试验台其他部件的差异等，会出现一些系统误差，这会导致试验得到的数据之间的可比性下降。

因此，为了在同一试验台上分别开展高寒、潮湿、风沙等环境工况的模拟，从试验角度对复杂极端环境工况下制动片摩擦块的形状或排布与摩擦界面自激振动、摩擦界面应力分布、摩擦热及其分布、摩擦力、制动盘/摩擦块等因素之间的关系进行研究，使得得到的试验数据之间可比性更强，数据分析更加准确，有必要研发一种能有效模拟数种复杂极端环境工况的列车制动性能测试试验台，并且具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术中，无法在同一列车制动试验台上模拟不同的工况，导致试验数据之间存在较大的系统误差从而使得数据可比性下降的问题，本发明提供一种模拟复杂极端环境工况的列车制动性能测试试验台，其目的在于：实现在同一试验台上模拟数种复杂极端环境的工况，只需要一次制动盘和制动器的安装即可获得所有需要的试验数据，降低试验系统误差。

本发明采用的技术方案如下：