專利名稱：跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種教學模型，特別涉及一種跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型。
背景技術：
目前城市軌道交通行業正在高速發展，所需的相關人才越來越多，全國各地開設軌道交通車輛相關專業的高職院校也越來越多，而城軌車輛的基礎知識培訓媒介單一，有限，主要有各種類型城軌列車的靜態列車認知教學模型、多媒體教學軟件、各種比例的車輛設備模型等?，F有的軌道交通列車教學模型一般性質較為單一，多偏向外觀認知教學，主要形式有1、靜態列車認知教學模型，要么是列車模型，要么是獨立的列車轉向架模型，整合在一起的模型內部結構均可視的較少；2、可簡單電動的教學模型，但驅動過程不可見，并無實質教學意義；3、現有的列車模型可簡單的通過電力驅動但驅動過程不可見，并無實質教學意義；4、現有的列車模型主要有接觸網式和第三軌式列車，沒有車輛內部結構設計具體的單軌列車模型。

實用新型內容本實用新型針對現有技術存在的上述不足，提供一種跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型。本實用新型通過以下技術方案實現一種跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型，包括列車模塊、供電模塊以及軌道，列車模塊滾動連接在所述軌道上；列車模塊包括可拆卸的車體、轉向架，轉向架連接在車體底部，供電模塊包括第一接觸軌及第二接觸軌，第一接觸軌及第二接觸軌分別設置在軌道的軌道梁兩側，分別用于供電和回流，轉向架滾動連接在第一接觸軌及第二接觸軌上，在運動狀態中，第一接觸軌將電流傳輸至轉向架上，之后電流再回流至另一側的第二接觸軌，構成完整的牽引供電網。較佳的，轉向架包括轉向架本體、若干行走輪、若干導向輪、第一受流器和第二受流器、齒輪箱以及電機；行走輪設置在轉向架本體中間位置，并與軌道的頂面滾動連接，導向輪設置在轉向架本體的四個角上，并與軌道的軌道梁的側面滾動連接，第一受流器和第二受流器設置在轉向架本體兩側下方，并分別與第一接觸軌和第二接觸軌滑動連接，電機設置在轉向架本體的兩側，并連接齒輪箱，齒輪箱連接行走輪。較佳的，轉向架還包括行走輔助輪、導向輔助輪、穩定輔助輪、中央懸掛裝置以及制動裝置，導向輔助輪、穩定輔助輪分別對應設置在導向輪、穩定輪的一側，行走輔助輪設置在轉向架前后兩側，中央懸掛裝置包括空氣彈簧和中心銷，連接在轉向架與列車的底部之間，制動裝置設置在齒輪箱上。較佳的，跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型還包括一模型基座，固定連接在軌道底側。[0010]較佳的，模型基座上設置有一接線箱。較佳的，軌道內部設置有用于數據傳輸的若干通信線纜，通信線纜連接到接線箱內。較佳的，跨接線箱包括用于遠程控制的DDC控制器和調壓模塊，連接在通信線纜上。較佳的，跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型還包括用于連接一用戶終端的標準RS485接口。相較于現有技術，本實用新型的有益技術效果在于能夠局部表達機車動力、電氣設備等結構細節的同時，高仿真實際機車的電力牽引方案進行受電傳動驅動設計，并且保證可行走性良好，性能穩定以及可控性，可實現就地和遠程兩級控制功能。由于軟件的可二次開發性和可升級性，通過遠程控制功能實現模型與軟件的結合應用，豐富了表達手段和可開發的功能，便于后期的功能拓展和二次開發。

圖1為本實用新型一實施例的跨坐式單軌列車側視圖；圖2為本實用新型一實施例單節車體與轉向架的裝配關系圖；圖3為本實用新型一實施的跨坐式單軌列車正視圖；圖4為本實用新型一實施例的軌道梁截面圖；圖5為本實用新型一實施例的轉向架側視圖；圖6為本實用新型一實施例的轉向架俯視圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。請參考圖1，本實施例提供一種跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型兩節跨坐式單軌列車的列車模塊1、軌道2、模型基座3。模型壓縮后整體尺寸規格1853mm(長)X 200mm (寬)X 333m (高)；軌道長度IOOOOmm ;底座規格IOOOOmm (長)X 400mm(寬)X 700mm(高);支撐模型的模型基座3為鋼木結構，表面為鋁塑板材料，背部開門。模型基座用3于支撐整個車站模型以及集中模型內所有信號線，信號線接入接線箱內，接線箱可掛置在模型底座背面，也可另外單獨放置，接線箱配齊模型所需的DDC控制器、電源、接線端子、繼電器、調壓模塊等所需的電氣設備，并提供與用戶終端相連的通信接口，通信接口采用標準的RS485接口，并通過測試軟件測試列車調速控制后開發軟硬件接口給用戶，實現用戶的測控端軟件功能的自行開發，滿足綜合性課題設計和高階教學需要。DDC(DirectDigital Control)直接數字控制，通常稱為DDC控制器。DDC系統的組成通常包括中央控制設備、現場DDC控制器、通訊網絡、以及相應的傳感器、執行器、調節閥等元器件。DDC系統的最大特點就是從參數的采集、傳輸到控制等各個環節均采用數字控制功能來實現。通過DDC控制器和調壓模塊實現遠程控制，和無級別的調速控制，實現列車的起動、加速、巡航、惰性、制動駕駛過程，并可采集供電電壓數據，通過軟件可仿真還原成列車行駛信息?？缱絾诬壛熊囖D向架結構特殊，走行裝置獨特，由橡膠輪胎完成穩定、導向、驅動作用。橡膠輪胎在發揮其緩沖效果的同時，由于較高的粘著力，使車輛具有較高的加速、減速性能?？缱絾诬壛熊嚨闹匦脑谲壍懒荷戏剑\行時車輛跨坐在軌道梁上?？缱絾诬壛熊囍饕寝D向架結構和所依據的力學原理與普通鐵路列車不同。兩個行走輪屬“隨遇不穩定”模式。因此，跨座式轉向架需要設置2個穩定輪從側面抱住軌道梁，由此產生一個附加橫向力以保證車輛的穩定性。跨座式轉向架的另一特點行走輪由橡膠輪胎取代鐵道車輛的鋼制車輪；由4個導向輪從側面抱住軌道梁，實現鐵道車輛車輪踏面斜度的自動對中導向作用。穩定輪和導向輪也使用橡膠輪胎，每個轉向架共使用10個橡膠輪胎。為了防止車輪失氣，行走輪、導向輪、穩定輪都分別備有輔助輪。請參考圖2，列車模塊包括可拆卸的車體11、轉向架12，轉向架連接在所述車體底部。請參考圖4，軌道2的軌道梁22兩側設置有接觸軌21，內部設置有通信線纜23。轉向架滾動連接在兩個接觸軌21上，在運動狀態，軌道一側的用于供電的接觸軌21將電流傳輸至轉向架12上，再回流至另一側的用于回流的接觸軌21，構成完整的牽引供電網。請參照圖5和圖6，轉向架12包括轉向架本體301，構架俯視呈“目”字形；行走輔助輪302，位于轉向架構架前后兩側，共2個，起到行走輪308漏氣時起到輔助安全作用；導向輪303，位于轉向架四個角共4個，與軌道梁22側面接觸，起到轉向導向作用，緊靠每個導向輪303的下方是實心的導向輔助輪，起到導向輪漏氣時輔助安全作用；受流器304，位于轉向架本體301兩側下方，與軌道梁上的接觸軌接觸受流，是模型列車在行進過程中進行動態取流，仿真實際受流效果，傳動過程通過局部拆裝設計后效果實時可視；穩定輪305，位于轉向架12中間兩側共2個，與軌道梁22側面接觸，起到行車穩定作用，結構與導向輪303類似，區別是穩定輪305的輔助輪在其上方；電機306，位于轉向本體301架中間兩側，共2個，通過聯軸節與齒輪箱310連接；中央懸掛裝置的空氣彈簧307，空氣彈簧307由膠囊和疊層橡膠堆等組成。左右空氣彈簧307與油壓減振器組合起來發揮其緩沖、減振效果；行走輪308，與軌道2接觸，橡膠輪胎在發揮其緩沖效果的同時，由于較高的粘著力，使車輛具有較高的加速、減速性能，行走輪308前后共兩組，每組2個；中央懸掛裝置的中心銷309，中心銷309通過4枚螺栓與車體底架緊固，中心銷309座通過4個牽引橡膠堆與轉向架本體301相連，這樣就實現了車體11與轉向架12的連接，并傳遞縱向力；齒輪箱310，采用弧形錐齒輪二級減速箱，分別連接電機306和驅動軸；制動盤311，基礎制動裝置，采用盤形制動，安裝在齒輪減速箱上。本實用新型集車輛結構的認知教學、車輛機電設備的認知教學、車輛牽引供電的認知教學、車輛受電傳動過程的認知教學、車輛控制和模擬駕駛軟件的高階開發教學于一體。模型按照1:15比例設計，分別設計軌道梁、車體和轉向架及機電設備三部分圖紙，并進行三維建模。基于ProEngineer Wildfire4. O三維設計軟件開發完成了三維模型建模設計跨座式單軌的外觀結構，單軌列車的軌道梁，軌道梁上的接觸軌，轉向架上的構架、行走輪、導向輪、穩定輪、輔助輪、電機、減速箱、制動盤、中央懸掛裝置、減振裝置、受流器等等。建模后進行三維裝配測試和拆裝設計測試。另外可基于KeyShot2工業渲染軟件實現三維建模模型的渲染資料輸出，并基于通用第三方視頻輸出軟件輸出模型車及轉向架等設備的三維解構動畫，基于三維建模設計渲染輸出的圖片、視頻動畫等多媒體資料可用于結構合理性測試分析，也可用于多媒體教學所需的教學資料。通過三維文件直接進行模型的零部件三維數控加工，打磨，上色上漆，組裝，完成后的列車模型除了供電制式不可仿真外，可完全仿真以下真實列車受電驅動及傳動過程通過下軌道梁側面的電車線輸出牽引直流電，列車動車轉向架受流器通過與軌道梁接觸軌接觸受電，受電電力送至列車模型轉向架上的牽引電機，驅動電機轉動，電機伸出的驅動軸經聯軸器與齒輪箱的錐形齒輪連接，經錐形齒輪2級減速后，借助于空心軸和橡膠聯軸器驅動輪對。牽引電回流則由另一側的受流器傳到至軌道梁的另一側接觸軌回流。這一傳動過程完全貼近實際。模型轉向架部分可拆裝設計，模型驅動可控。記錄測試結果，選擇列車模型行駛時各傳動部件都比較穩定的速度范圍和供電電壓范圍，再選擇更合適的牽引電機裝備到轉向架的電機架上。測試結果建議選用適用的供電電壓范圍為DC0-24V，電流和功耗根據實際電機型號做測試記錄。列車模型電力驅動穩定性測試過程中對車輛傳動部件和受流部件(特別是與受流器、電機和齒輪箱這幾個部件)進行改進，增加行駛過程中的穩定性。保證組織的模型機械結構穩定后，給模型配置DDC控制器和調壓模塊，分別用于遠程控制通信和模型無級調速。通信接口采用標準的RS485通信接口。通過VB. NET計算機編程語言完成列車遠程控制測試軟件的開發，達到可控制列車的起動、牽引、巡航、惰行、制動功能，以及供電電壓數據的采集上傳。開發標準軟硬件接口，供學員自行在遠程終端上開發所需課題軟件，作為進一步高階的專業教學或課題研究所用，比如可開發司機信息顯示屏顯示界面功能，如駕駛臺上顯示最大允許速度、當前速度、目標點距離、目標點速度、模式顯示、進站離站信息、車門信息、屏蔽門信息、ATP狀態信息等等。另外除了司機信息顯示屏顯示界面的功能外，可以模擬實現司機室的各種電氣儀表操作按鈕通過軟件界面實現模擬操作功能，如屏蔽門自動、PSL功能模式的選擇操作，緊急停車按鈕操作，ATP、ATO模式選擇操作等等。模型的設計和制作需要非常精致，特別是列車受電和傳動部分涉及的相關設備模型如軌道梁、接觸軌、受流器、轉向架、電機、齒輪箱、以及轉向架上的所有設備，需要將這些模型進行三維建模，并在三維建模下進行裝配測試，保證傳動設備、驅動設備間的配合無問題，以及列車在軌道梁上的行走穩定，模型設備的主體和裝配需要熟練的模型制作師手工打造，各個零部件通過三維建模后直接三維數控加工完成。高仿真電力驅動列車演示模型目的在于集車輛結構的認知教學、車輛機電設備的認知教學、車輛牽引供電的認知教學、車輛受電傳動過程的認知教學、車輛控制和模擬駕駛軟件的高階開發教學整合于一體，即集各種認知教學和課題設計性質的高階領域教學于一體，滿足高等院校的學員進行車輛方面的綜合性教學這一目的，而不需要通過多個功能教學媒介分別獨立教學。這樣車輛教學模型具軟件、硬件和測控多方面的元素，同樣使得教學過程具備趣味性和創新性。該設計思路可延伸至其他類型的城軌車輛模型設計，如懸掛接觸式和第三軌接觸式城軌列車。以上公開的僅為本申請的一個具體實施例，但本申請并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護范圍內。
權利要求1.一種跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型，其特征在于，包括列車模塊、供電模塊以及軌道，所述列車模塊滾動連接在所述軌道上； 所述列車模塊包括可拆卸的車體、轉向架，所述轉向架連接在所述車體底部； 所述供電模塊包括第一接觸軌及第二接觸軌，所述第一接觸軌及第二接觸軌分別設置在所述軌道的軌道梁兩側，分別用于供電和回流，所述轉向架滾動連接在所述第一接觸軌及第二接觸軌上，在運動狀態中，所述第一接觸軌將電流傳輸至所述轉向架上，之后所述電流再回流至另一側的所述第二接觸軌，構成完整的牽引供電網。
2.如權利要求1所述的跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型，其特征在于，所述轉向架包括轉向架本體、若干行走輪、若干導向輪、第一受流器和第二受流器、齒輪箱以及電機；所述行走輪設置在所述轉向架本體中間位置，并與所述軌道的頂面滾動連接，所述導向輪設置在所述轉向架本體的四個角上，并與所述軌道的軌道梁的側面滾動連接，所述第一受流器和第二受流器設置在所述轉向架本體兩側下方，并分別與所述第一接觸軌和第二接觸軌滑動連接，所述電機設置在所述轉向架本體的兩側，并連接所述齒輪箱，所述齒輪箱連接所述行走輪。
3.如權利要求2所述的跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型，其特征在于，所述轉向架還包括行走輔助輪、導向輔助輪、穩定輔助輪、中央懸掛裝置以及制動裝置，所述導向輔助輪、穩定輔助輪分別對應設置在所述導向輪、穩定輪的一側，所述行走輔助輪設置在所述轉向架前后兩側，所述中央懸掛裝置包括空氣彈簧和中心銷，連接在所述轉向架與所述列車的底部之間，所述制動裝置設置在所述齒輪箱上。
4.如權利要求1所述的跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型，其特征在于，所述跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型還包括一模型基座，固定連接在所述軌道底側。
5.如權利要求4所述的跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型，其特征在于，所述模型基座上設置有一接線箱。
6.如權利要求5所述的跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型，其特征在于，所述軌道的內部設置有用于數據傳輸的若干通信線纜，所述通信線纜連接到所述接線箱內。
7.如權利要求6所述的跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型，其特征在于，所述跨接線箱包括用于遠程控制的DDC控制器和調壓模塊，連接在所述通信線纜上。
8.如權利要求4所述的跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型，其特征在于，所述跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型還包括用于連接一用戶終端的標準RS485接口。
專利摘要一種跨坐式單軌高仿真電力驅動列車演示模型，包括列車模塊、供電模塊以及軌道，列車模塊滾動連接在軌道上；列車模塊包括可拆卸的車體、轉向架，轉向架連接在車體底部，供電模塊包括設置兩個在軌道的軌道梁兩側用于供電和回流的接觸軌，轉向架滾動連接在兩個接觸軌上，在運動狀態，軌道一側的用于供電的接觸軌將電流傳輸至轉向架上，再回流至另一側的用于回流的接觸軌，構成完整的牽引供電網。
文檔編號G09B25/02GK202905001SQ201220570419
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月1日 優先權日2012年11月1日
發明者奚弘之, 許俊龍, 劉正琨, 楊飛, 何應堅 申請人:浙江中控科教儀器設備有限公司