低地板城軌車輛不解編智能稱重調(diào)簧系統(tǒng)優(yōu)化方案

1、低地板城軌車輛不解編智能稱重調(diào)簧系統(tǒng)優(yōu)化方案內(nèi)容綜述設(shè)備功能與基本參數(shù)系統(tǒng)簡介研發(fā)基礎(chǔ)和相關(guān)業(yè)績項目背景：軌道交通飛速發(fā)展，安全性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性要求提高；車輛運(yùn)行后需要定期檢修，并保證車輛性能。GB3371.83的規(guī)定，機(jī)車軸重偏差平均軸重2，輪重偏差平均輪重4；車輛檢修的快捷、高效、安全、經(jīng)濟(jì)性要求提高；需要建設(shè)高水平的檢修系統(tǒng)。駕車實現(xiàn)靜態(tài)稱重測量功能，可進(jìn)行四大實驗（稱重、調(diào)簧、均衡、柔性）舉升裝置與稱重調(diào)簧裝置合二為一,節(jié)省時間與空間。1、概述1、項目概述當(dāng)前地鐵車輛檢修流程存在問題：效率低：設(shè)備分散、重復(fù)裝卸成本高：人力成本、設(shè)備成本、場地成本存在安全性隱患：多次轉(zhuǎn)軌操作解決方案：

2、不解編整車稱重系統(tǒng)，駕車舉升裝置與稱重調(diào)簧裝 置合二為一,節(jié)省時間與空間。1、項目概述整車架車機(jī)整車架車機(jī)檢修架軌道衡集駕車舉升平移與稱重檢修功能于一體的調(diào)簧試驗臺集駕車舉升平移與稱重檢修功能于一體的調(diào)簧試驗臺設(shè)備功能：集駕車機(jī)與移動式稱重功能于一體。車輛不解編狀態(tài)下，實現(xiàn)快速架車舉升功能；可水平移動,垂直升降,軸距,定距可調(diào)整,適用于各種車型車輛不解編狀態(tài)下，實現(xiàn)靜態(tài)稱重測量功能，可進(jìn)行四大實 驗（稱重、調(diào)簧、均衡、柔性）；稱重：四重一心的參數(shù)（輪重、軸重、單側(cè)輪重、整車重量、機(jī)車平面重心）測量，具備偏重、偏載的計算、分析功能；調(diào)簧：調(diào)簧位置、調(diào)簧厚度的確定，具備模擬加墊檢測與校 核功能；均

3、衡與柔性：檢測偏重、側(cè)傾狀態(tài)；實現(xiàn)實驗安全、實驗結(jié)果準(zhǔn)確、系統(tǒng)故障少、操作方便、檢 測數(shù)據(jù)科學(xué)管理。2、設(shè)備功能及主要參數(shù)優(yōu)化研究內(nèi)容：1、五模塊低地板車稱重方法的研究。出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，城軌車輛稱重調(diào)簧臺都是基于地鐵車輛的尺寸進(jìn)行設(shè)計制造的，共有8個稱重單元，而五 模塊低地板車具有12個車輪，故不能一次完成稱重實驗，對此問題的分體式稱 重方法，并給出了受力分析驗證以及有限元仿真驗證。2、基于遺傳算法的地鐵車輛加墊調(diào)簧優(yōu)化算法設(shè)計。遺傳算法是一種全局搜索最優(yōu)解的算法，模擬了生物進(jìn)化的選擇、遺傳、交叉、變異等 機(jī)制。通過建立軸式為B0_B0的地鐵車輛一系懸掛的力學(xué)模型以及數(shù)學(xué)優(yōu)化模 型，設(shè)計一種

4、基于遺傳算法的加墊調(diào)簧算法。運(yùn)用Matlab與C#混合編程的方 法，將加墊調(diào)簧算法嵌入到上位機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中。2、設(shè)備功能及主要參數(shù)2、設(shè)備功能及主要參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)：軌道中心距標(biāo)準(zhǔn)軌距（1435mm）；車型低地板有軌電車，地鐵A型車、B型車，高鐵，動車；車輛最大輪重：15t；設(shè)備最大單輪重：20t;稱重精度：5kg。系統(tǒng)主要組成：機(jī)械系統(tǒng)；電氣控制與數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)；輔助設(shè)施稱重傳感器檢定裝置車體傾覆防護(hù)裝置。3、系統(tǒng)簡介機(jī)械系統(tǒng)車輪導(dǎo)軌及過渡件轉(zhuǎn)向架舉升裝置車體舉升裝置舉升裝置位置調(diào)整3.1機(jī)械系統(tǒng)行車駐車平臺是車輛在被舉升稱重之前車輛暫留的平臺行車駐車平臺舉升與稱重裝置：本設(shè)備的核心機(jī)構(gòu)

5、，實現(xiàn)對車輛車輪 縱向舉升、稱重測量、位置的檢測。其示意簡圖如下：舉升與稱重裝置稱重單元橫向調(diào)整機(jī)構(gòu)稱重單元橫向調(diào)整機(jī)構(gòu)是用來控制稱重單元的橫向移動，以滿足試驗臺對 于不同軸距不同定距車輛的使用?？v向調(diào)整機(jī)構(gòu)由固定在基礎(chǔ)埋件上的 直線導(dǎo)軌、變頻電機(jī)以及齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成，變頻電機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動， 齒輪沿著齒條滾動，從而帶動稱重單元橫向移動。稱重承壓裝置主要由舉升軸、承壓座、限位塊和承壓塊 構(gòu)成，承壓裝置在稱重時直接和車輪接觸，對于稱重 結(jié)果的準(zhǔn)確性，起到至關(guān)重要的作用。稱重承壓裝置。車輪舉升與稱重測量3.1機(jī)械系統(tǒng)舉升裝置示意圖系統(tǒng)組成： 工控機(jī)； PLC系統(tǒng)； 動力驅(qū)動與伺服控制系統(tǒng)； 測量傳感

6、器； 顯示儀表。3.2電氣測控系統(tǒng)測控驅(qū)動系統(tǒng)組成原理舉升伺服電機(jī)i（i=18）位置伺服電機(jī)i（i=18）舉升裝置位置傳感器（18）舉升高度位置 傳感器（18）工控計算機(jī)PLC系統(tǒng)自動控制 程序人工控制 界面車輪位置 傳感器圖形化數(shù)據(jù)顯示界面伺服驅(qū) 動器伺服驅(qū) 動器測試系統(tǒng)動力驅(qū)動系統(tǒng)稱重傳感器（18）供電電控系統(tǒng)（柜）檢測與控制的精度：稱重傳感器精度：0.02%F.S測量精度：0.2%舉升高度傳感器精度：0.01mm控制精度： 0.1mm；3.2電氣測控系統(tǒng)壓力傳感器。傳感器選用德國HBMRTN系列傳感器。對于城軌車輛，輪重不超 過15噸，而一個輪重又由三個重量傳感器共 同承擔(dān)，因此選用量程

7、為10噸的型號。HBM RTN型傳感器及數(shù)字轉(zhuǎn)換儀3.2電氣測控系統(tǒng)稱重單元高度檢測及控制模塊3.2電氣測控系統(tǒng)稱重傳感器renishaw升降位移傳感器電氣測控系統(tǒng)主要元器件有：3.2電氣測控系統(tǒng)稱重傳感器renishaw升降位移傳感器工控機(jī)需求分析本城軌車輛稱重調(diào)簧試驗臺可以為生產(chǎn)企業(yè)提供對城軌車輛進(jìn)行稱重調(diào)簧的 一體化解決方案。在實際生產(chǎn)中，生產(chǎn)企業(yè)需要對地鐵車輛進(jìn)行稱重和調(diào)簧 實驗，對五模塊低地板車進(jìn)行稱重實驗。除此之外，還需要有輸出報表、車 型管理、用戶管理、標(biāo)定以及置零等功能。根據(jù)用戶需求，得出系統(tǒng)用例圖， 如圖3.3軟件系統(tǒng)功能模塊設(shè)計本城軌車輛稱重調(diào)簧試驗臺上位機(jī)系統(tǒng)包括六個功能

8、模塊，分別為 實驗?zāi)K、機(jī)械調(diào)整模塊、系統(tǒng)狀態(tài)模塊、計量校正模塊、車型管 理模塊以及用戶管理模塊，如圖所示。3.3軟件系統(tǒng)本設(shè)備系統(tǒng)軟件有：windows 8； Wincc Flexible； Setp 7。自制軟件有：PLC控制軟件一套； 測量管理軟件一套。3.3軟件系統(tǒng)3.3軟件系統(tǒng)3.3軟件系統(tǒng)智能調(diào)簧試驗臺智能調(diào)簧試驗臺智能調(diào)簧試驗臺57475753575157465750574757585739主要輔助設(shè)備有單臺秤檢定裝置和車體傾覆保護(hù) 裝置，其原理示意如下圖所示。3.4輔助設(shè)備單臺秤現(xiàn)場標(biāo)定裝置車體傾翻保護(hù)裝置安裝套筒標(biāo)定架碟簧標(biāo)準(zhǔn)傳感器滑動塊稱臺技術(shù)特點先進(jìn)性：集成設(shè)計，功能綜合

9、，一次完成多項操作；程序化自動測量，減少勞動強(qiáng)度，提高效率。閉環(huán)伺服控制，精度與穩(wěn)定性高。調(diào)簧/加墊優(yōu)化算法、圖形化顯示界面?？煽啃裕宏P(guān)鍵部件與傳感器選用進(jìn)口、知名品牌產(chǎn)品。采用成熟的零部件，可靠性高。經(jīng)濟(jì)性：結(jié)構(gòu)簡潔，故障率低，檢查與維護(hù)方便。功能綜合，節(jié)省費用。安全性：操作簡便，同步升降，并設(shè)計安全聯(lián)鎖裝置。技術(shù)特點五模塊低地板車的編組方式技術(shù)特點分體式稱重方法的提出基于上述的稱重條件，在實驗現(xiàn)場對稱重方法進(jìn)行探索。 通過多次稱重實驗發(fā)現(xiàn)，將五模塊低地板車的一部分舉升， 即使此時整車不是在同一水平高度上，對于輪重的影響也 是很小的，完全在稱重試驗臺的稱重精度允許范圍之內(nèi)。基于上述實驗現(xiàn)象提

10、出對五模塊低地板車稱重采用分體式 的稱重方法。第一步對低地板車的前三個模塊進(jìn)行稱重， 得到8個輪重；第二步對低地板車的后三個模塊進(jìn)行稱重， 又得到8個輪重；其中第三模塊進(jìn)行了兩次稱重，將第一 次稱重和第二次稱重的結(jié)果取平均值作為最終稱重結(jié)果。技術(shù)特點技術(shù)特點車輛一系懸掛和二系懸掛數(shù)學(xué)模型建立技術(shù)特點均衡實驗試驗臺關(guān)于均衡實驗規(guī)定：（1）將車輛一個轉(zhuǎn)向架的一 個車輪從5mm至60mm分別每次抬高5mm，計算其 他輪的輪重減載率；（2）將車輛一個轉(zhuǎn)向架的一個車輪 抬高63.5mm，要求其他車輪不脫離鋼軌。針對第一點，輪重減載率一般要求不超過30%，但是可以根據(jù)不同 的車型和廠家規(guī)定不同的要求。操作

11、/管理系統(tǒng)設(shè)置減載率顯示區(qū)，和抬高稱臺的控制輸入?yún)^(qū)及結(jié)論區(qū)。實驗室， 首先將車輛舉升到同一個水平面進(jìn)行一次稱重實驗，然后 進(jìn)入均衡實驗界面，選擇需要抬高的輪號在抬高輸入框里 選擇對應(yīng)數(shù)字，在抬高量里選擇抬高量，最后單擊確定按 鈕，選定稱臺即按設(shè)定抬高量舉升。待舉升稱臺停止，數(shù) 據(jù)穩(wěn)定之后，單擊記錄數(shù)據(jù)，程序自動計算各個輪重減載 率，如果存在減載率超過規(guī)定的范圍，則在結(jié)論區(qū)里顯示，否則結(jié)論為全部合格。技術(shù)特點柔性實驗試驗過程中將機(jī)車車輛單側(cè)舉升至同一高度，待秤臺停止， 車體穩(wěn)定之后，通過陀螺儀測量車體的傾角，并在柔性試 驗界面上顯示車體傾角和結(jié)論。項目成本分析項目成本分析人工成本分析人工成本分析

12、人工成本分析物料成本分析場地成本分析列車停庫成本分析4、相關(guān)業(yè)績近幾年，隨著軌道交通的快速發(fā)展，為中車大連機(jī)車車輛廠、四 方機(jī)車車輛廠、浦鎮(zhèn)車輛廠等企業(yè)，提供了包括整車稱重試驗臺、 車體及部件氣密試驗臺、廣義舒適度試驗臺等試驗裝備，得到業(yè) 主以及公司領(lǐng)導(dǎo)和專家的一致認(rèn)可。5、相關(guān)業(yè)績2004年，為西南交大軌道交通實驗室研制機(jī)車車輛全參數(shù)測定試驗臺。2005年，為南京埔鎮(zhèn)車輛廠研制了轉(zhuǎn)向架稱重調(diào)簧試驗臺。2006年，為青島四方股份公司研制了整車稱重調(diào)簧試驗臺。2010年，為大連機(jī)車車輛廠研制了一臺整車稱重試驗臺。2011年，為大連機(jī)車車輛廠研制了一臺車體稱重試驗臺。2011年，為青島四方股份公司研制了車體及部件氣密試驗臺。2011年，為西南交大軌道交通實驗室研制了廣義舒適度試驗臺。2012年，為南京浦鎮(zhèn)車輛廠研制了一臺整車稱重試驗臺。2014年，為大連機(jī)車車輛廠（珠海）研制了一臺整車稱重試驗臺。5、相關(guān)業(yè)績大連機(jī)車整車稱重調(diào)簧試驗臺北車裝備有限公司珠海基地低地板城軌車輛稱重試驗臺5、相關(guān)業(yè)績青島四方股份有限公司整車稱重調(diào)簧試驗臺5、