气压制动系统综合性能模拟装置及模拟方法与流程

本发明涉及一种气压制动系统性能模拟测试装置，具体的为一种气压制动系统综合性能模拟装置及模拟方法。

背景技术：

气压制动以压缩气体为制动源，制动踏板控制压缩空气进入车轮制动器，所以气压制动最大的优势是操纵方便，提供大的制动力矩，气压制动的另一个优势是对长轴距、多轴和拖带半挂车、挂车等，实现异步分配制动有独特的优越性。

气压制动传动装置，是以发动机的动力驱动空气压缩机工作，然后将压缩空气的压力转变为机械推力，使车轮产生制动。驾驶员只需按不同的制动强度要求，控制踏板的行程，释放出不同数量的压缩空气，便可调整气体压力的大小来获得所需的制动力。

气压制动系统的基本组成包括空气压缩机，储气筒、制动控制阀和制动气室等。其工作原理如下：空气压缩机由发动机通过皮带驱动，产生压缩空气，向储气筒充气；储气筒储存空气压缩机产生的气体，在制动时提供足够的压缩空气；在气压制动中，驾驶员踩制动踏板时控制的是制动控制阀，由制动控制阀控制进入制动气室的气压；制动气室安装在车轮制动器旁，当压缩空气进入制动气室时，推动制动气室的膜片移动，从而控制车轮制动器实现制动。

气压制动系统的工作原理可简单的描述为：驾驶员控制制动控制阀，制动控制阀控制压缩空气，压缩空气进入制动气室实现制动效果。在此气压制动过程中，最重要的是压缩空气，当没有压缩空气或气压过低时，就不会产生有效的制动，从而很难保证制动系统的可靠性和安全性。且对于气压制动系统各个部件单独性能的模拟，并不能说明整个气压制动系统能够具有足够的可靠度，而目前缺乏一种综合模拟的装置来对气压制动系统的可靠性和安全性进行模拟试验。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气压制动系统综合性能模拟装置及模拟方法，能够有效模拟所有的载货汽车和9座以上的客车的气压制动系统，以实现对气压制动系统的可靠性和安全性进行模拟试验。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明首先提出了一种气压制动系统综合性能模拟装置，包括中央控制台和客车、半挂牵引车、货车的非完整车辆装配区；

非完整车辆装配区包括模拟平台，所述模拟平台的下方设有可移动的车桥，所述车桥的两侧分别设有制动气室，所述制动气室上设有负载模拟系统，所有的所述车桥中，其中至少一辆所述车桥上安装设有储气筒，且所述制动气室和所述储气筒之间按照被模拟车辆的气压制动系统设有气压制动管路系统，所述气压制动管路系统上设有制动控制阀，且所述模拟平台上还设有用于控制所述制动控制阀开度的气压制动控制装置；所述气压制动控制装置包括脚踏板和电动气缸；

所述中央控制台包括中央处理器和均与所述中央处理器电连接的数据采集模块、数据处理模块、压力控制模块；所述制动气室内设有用于测量其制动行程的位移传感器Ⅰ和用于测量其制动输出力的压力传感器Ⅰ，所述脚踏板上设有拉线传感器，所述电动气缸上设有用于测量其行程的位移传感器Ⅱ；所述储气筒上设有与空压机相连的进气管，且所述储气筒内设有压力传感器Ⅱ，所述进气管上设有用于控制所述储气筒内压力的控制阀，所述数据采集模块分别与所述位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和拉线传感器电连接，所述压力控制模块与所述控制阀电连接。

进一步的负载模拟系统包括盘式负载模拟工装和对推气室模拟系统

本发明还提出了一种气压制动系统综合性能模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：确定被模拟车辆的车型，严格按照图纸连接好所述气压制动管路系统；

S2：根据被模拟车辆的车型，在对应的位置处安装所述位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和拉线传感器，并对各个传感器进行标定；

S3：在所述模拟平台上安装脚踏板和电动气缸；

S4：通过压力控制模块调节所述储气筒内的气压；

S5：利用脚踏板或电动气缸控制制动控制阀的开度实现对气压制动系统的模拟试验，数据采集模块采集数据并传输至所述数据处理模块，所述数据处理模块根据采集的数据输出压力-行程曲线，将该压力-行程曲线与设定的压力行程曲线对比，以判断该气压制动系统的综合性能。

本发明的有益效果在于：该模拟装置可完成对构成气压制动系统的所有部件的模拟；按照车型的实际尺寸设计的模拟台架有效的减小了实验模拟结果与实车模拟结果的差距；该装置对多种车型的可选择模拟，有效地节约了资源、降低了研究成本，为气压制动系统的设计提供了可靠的实验依据。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为客车、半挂牵引车非完整车辆装配区结构图；

图2为货车非完整车辆装配区结构图；

图3为中央控制台示意图；

图4为常规制动系统的气路图；

图5为EBS制动系统气路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

一种气压制动系统综合性能模拟装置，包括中央控制台和客车、半挂牵引车、货车的非完整车辆装配区；

非完整车辆装配区包括模拟平台，模拟平台的下方设有可移动的车桥，车桥的两侧分别设有制动气室，制动气室上设有负载模拟系统，所有的车桥中，其中至少一辆所述车桥上安装设有储气筒，且制动气室和所述储气筒之间按照被模拟车辆的气压制动系统设有气压制动管路系统，气压制动管路系统上设有制动控制阀，且模拟平台上还设有用于控制制动控制阀开度的气压制动控制装置；气压制动控制装置包括脚踏板和电动气缸；

一种气压制动系统综合性能模拟装置实施例，包括图1客车、半挂牵引车非完整车辆装配区、图2中央控制台和图3货车非完整车辆装配区三大部分。

其中客车、半挂牵引车和货车的非完整车辆装配区包括六组可移动车桥、干燥器、冷凝器、制动气室、负载模拟系统、管道装置、车轮制动器、制动器控制阀以及其他制动执行组成机构等。

六组可移动车桥可根据待模拟车辆的长度进行增加或减少，适用于商用车的所有的载货汽车和9座以上的客车，在拥有完整气路图和部件图的条件下，可以切换任意车型。

负载模拟系统包括盘式负载模拟工装和对推气室模拟系统，针对牵引车的模拟，采用盘式负载模拟工装，对于货车非完整车辆则采用的是推气室模拟系统。所述对推气室系统具体参加本公司之前申报的专利“弹簧制动器负载模拟系统”。该系统由被测弹簧制动缸和负载弹簧制动缸组成，推气室模拟系统包括负载工装与外围电子元气件，其中负载工装包括被测弹簧制动缸、负载弹簧制动缸、位移传感器及限位连动调节机构；负载弹簧制动缸与被测弹簧制动缸通过高度可调螺钉连接，同时设计了行程限位螺钉，实现了行程导向与高度调节的功能。制动控制阀的所有进出气口，所有的储气桶上都安装有测试接头，且都为快插方式，即插即用。

管道装置包括塑料管道，可替换为不同车型对应的管路。管路装置连接方式为完全模拟实车的制动管路，包括管路的长度，管径、是否转弯是否回转等。

车轮制动器采用的是车用的盘式制动器与半片制动盘，此制动器采用脚踏式实际制动方式。

图1为客车、半挂牵引车非完整车辆装配区，除了装配必要的检测部件以外，其中还内含了驾驶操控系统3，包括组合踏板安装区、座椅、手控阀安装区。在组合踏板上通过机械结构安装了踏板力传感器和拉绳式位移传感器，用于采集踩踏时的人脚对踏板作用的力和在作用力下制动踏板所产生的位移量。在客车、半挂牵引车非完整车辆装配区内还含有电动缸气制动阀踩踏工装1，工装包括必要物理支撑结构外，加装了拉力传感器。在电动缸的控制下，可运动的位移可以得到精确控制，同时可采集在产生位移的过程中，作用力的变化曲线；或可以通过对拉力传感器反馈的数值进行定点，反推电动缸行进了多少位移量。

在客车、半挂牵引车非完整车辆装配区内还含有一辆储气筒小车4，三辆桥架小车2。储气筒小车4上布置了四个三十升的储气筒，均为完全模拟实车的储气筒。每辆小车2的左右各安装了一套盘式制动器的工装，模拟实际的客车非完整车辆的盘式制动器。装配区的尺寸由实际车辆精确尺寸设计得到；装配区的其他组成部分均由气路管道连接在一起，协同工作。制动器室采用了精确的对推气室进行负载模拟，并制作了通用性极强的工装来辅助测试。

如图2所示，为货车非完整车辆装配区，除了安装必要的货车非完整车辆部件以外，还包括三辆桥架小车2和两辆储气筒小车。每辆储气筒小车上均布置了四个三十升的储气筒6，第一辆小车为模拟实际货车非完整车辆的储气筒，第二辆小车则为制动气室的负载提供高压气体，同时用于平衡负载内的气压。三辆桥架小车，每辆小车的左右两边各分别布置了弹簧制动气室负载模拟工装，可以切实的用来模拟货车非完整车辆的三个桥架的制动管路。

如图3所示为中央控制台，控制台是整个测试系统的信息输入、输出、控制与分析中心。中央控制台包括中央处理器和均与中央处理器电连接的数据采集模块、数据处理模块、压力控制模块；中央控制室采集的信号包括：制动气室内设有的用于测量其制动行程的位移传感器Ⅰ和用于测量其制动输出力的压力传感器Ⅰ，脚踏板上设有拉线传感器，电动气缸上设有的用于测量其行程的位移传感器Ⅱ；储气筒上设有的与空压机相连的进气管，且储气筒内设有的压力传感器Ⅱ，进气管上设有的用于控制储气筒内压力的控制阀，数据采集模块分别与上述位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和拉线传感器电连接，压力控制模块与控制阀电连接。实施例中的中央控制台主要由工控机、显示器、自主开发的电路板、运动板卡、波形发生卡、伺服电机、传感器快插模组等元器件组成。中央控制台可对测试过程中单个部件及全部件的综合性能参数进行采集和分析，避免了二次采集和数据处理带来的误差。

如图4所示，为本发明可模拟的常规客车、货车、半挂牵引车、客车非完整车辆制动系统气路图。首先确定每个部件的安装位置，其次按照管路图连接所有部件之间的管路和传感器测试接头，在安装过程中尤其需要注意管路的长度、链接转弯接头和测试接头的安装位置需要更靠近哪个部件，并给予同颜色的管路贴上其它颜色的区分色带。在安装气制动阀部件时，应考虑按测试需求在两种踩踏方式中选择一种进行安装。最后在需要检测的位置，插入对应的气压传感器进行检测。

如图5所示，为本发明可模拟的车型中的另一种，EBS制动系统测试图，与图4的最大差别在于加入了EBS系统。同样的安装方式，首先将每个部件安装在台架的合适的位置上，气制动阀根据需要在两种方式种选择一种安装。其次连接气路与电路，在连接过程中，同样需要注意管路的管径和长度等参数，并在规定位置装配上传感器测试接头与传感器。连接完成，等待测试即可。

具体的模拟方式如下：

S1：确定被模拟车辆的车型，严格按照图纸连接好所述气压制动管路系统；

S2：根据被模拟车辆的车型，在相应的位置处安装位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ和拉线传感器，并对各个传感器进行标定；

S3：在所述模拟平台上安装脚踏板和电动气缸；

S4：通过压力控制模块调节所述储气筒内的气压；

S5：利用脚踏板或电动气缸控制制动控制阀的开度实现对气压制动系统的模拟试验，数据采集模块采集数据并传输至所述数据处理模块，所述数据处理模块根据采集的数据输出压力-行程曲线，将该压力-行程曲线与设定的压力行程曲线对比，以判断该气压制动系统的综合性能。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。