本发明属于轨道交通车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆线路运行试验方法、装置及系统。
背景技术：
在轨道交通跨越式发展过程中，市场需求日益多样化，轨道车辆需要在各种线路条件下运行，减少轨道车辆线路运行时的故障率，就显得非常重要。为了减少轨道车辆线路运行时的故障率，轨道车辆在运往业主现场前需要进行线路模拟运行试验，尽可能地发现运行过程中的问题。这就要求有一种试验装置和测试方法能够真实地模拟运行线路，使得轨道车辆在试验台上的运行状态能够最接近真实线路运行的状态，将为国内轨道交通企业产品进行线路模拟试验提供良好的支持，弥补目前试验条件的不足。
目前的试验台无法模拟各种线路条件下的运行工况，无法进行轨道车辆线路运行试验，而轨道车辆线路运行试验一般在实际线路中进行。在实际线路中进行轨道车辆线路运行试验时，无法安装转速转矩传感器，牵引力/制动力是推算出来的，导致牵引力/制动力测试准确度低；同时，如果试验时发现故障，需要返厂维修，操作运输复杂，成本高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种轨道车辆线路运行试验方法、装置及系统，对轨道交通车辆线路运行进行真实模拟，使轨道车辆在试验台上的运行工况更接近实际线路运行工况，能真实反映轨道车辆在线路运行的条件，以减少后期实际线路运行时的故障率，同时试验台模拟线路运行能够降低真实线路运行试验的成本。
本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种轨道车辆线路运行试验方法，包括：
获取车辆的转速和转矩；
根据所述转速和转矩获得车辆的实时运行速度，再根据所述实时运行速度获得实时公里标；根据所述转速和转矩获得车辆的实时牵引力/制动力；
根据所述实时公里标以及预设输入的线路公里标-速度曲线获得车辆的控制速度；根据所述转速和转矩、以及预先输入的线路公里标-阻力曲线和牵引力/制动力-速度特性曲线获得车辆的控制牵引力/制动力；
根据所述实时运行速度和所述控制速度控制车辆处于牵引状态或制动状态，使实时运行速度跟随控制速度；根据所述实时牵引力/制动力以及所述控制牵引力/制动力控制车辆处于牵引状态或制动状态，使实时牵引力/制动力跟随控制牵引力/制动力。
本发明中，根据客户要求预先输入线路公里标-速度曲线、线路公里标-阻力曲线以及牵引力/制动力-速度特性曲线；试验开始后，实时获取车辆的转速转矩，根据实时获取的转速转矩可以得到实时公里标、实时牵引力/制动力；再根据实时公里标、实时牵引力/制动力以及预先输入的曲线分别得到控制速度和控制牵引力/制动力（即速度和牵引力/制动力的理论值），最后根据实时运行速度和控制速度、实时牵引力/制动力和控制牵引力/制动力控制轨道车辆的运行；该试验方法实现了车辆速度以及牵引力/制动力的闭环控制，使轨道车辆始终跟随线路公里标-速度曲线、线路公里标-阻力曲线以及牵引力/制动力-速度特性曲线运行，实现轨道车辆运行线路的精准模拟，使车辆在试验台上的运行接近于实际线路运行工况，真实地反映了轨道车辆在运行线路上的运行状况，为后期车辆在实际线路上的运行提供参考，降低了后期实际线路运行时的故障率。
进一步地，所述根据所述实时运行速度和所述控制速度控制车辆处于牵引状态或制动状态的具体实现过程为：
当实时运行速度低于控制速度时，则陪试电机处于牵引状态，车辆速度提升；
当实时运行速度高于控制速度时，则陪试电机处于制动状态，车辆速度降低。
进一步地，所述试验方法还包括被试牵引电机故障检测的步骤，该步骤的具体实现过程为：
获取被试牵引电机的电压和电流；
根据所述电压和电流判断被试牵引电机是否处于故障状态。
本发明还提供一种控制装置，包括：
数据获取模块，用于获取车辆的转速和转矩；
第一数据处理模块，用于根据所述转速和转矩获得车辆的实时运行速度，再根据所述实时运行速度获得实时公里标；根据所述实时公里标以及预设输入的线路公里标-速度曲线获得车辆的控制速度；
第二数据处理模块，用于根据所述转速和转矩获得车辆的实时牵引力/制动力；根据所述转速和转矩、以及预先输入的线路公里标-阻力曲线和牵引力/制动力-速度特性曲线获得车辆的控制牵引力/制动力；
第一电机控制模块，与被试变流器连接，用于根据所述实时运行速度和所述控制速度通过被试变流器控制被试牵引电机的转速，使实时运行速度跟随控制速度；
第二电机控制模块，与陪试变流器连接，用于根据所述实时牵引力/制动力以及所述控制牵引力/制动力通过陪试变流器控制陪试牵引电机的转矩，使实时牵引力/制动力跟随控制牵引力/制动力；其中，所述陪试牵引电机与所述被试牵引电机连接。
进一步地，所述数据获取模块，还用于获取被试牵引电机的电压和电流；
所述控制装置还包括第三数据处理模块，所述第三数据处理模块用于根据所述电压和电流判断被试牵引电机是否处于故障状态。
本发明还提供一种轨道车辆线路运行试验系统，包括陪试变流器、被试变流器、陪试牵引电机、被试牵引电机、转速转矩传感器以及如上所述的控制装置；所述陪试变流器、陪试牵引电机以及转速转矩传感器均设于试验台上；所述被试变流器和被试牵引电机均设于轨道车辆上；
所述陪试变流器与陪试牵引电机连接；所述被试变流器与被试牵引电机连接；所述转速转矩传感器、陪试变流器以及被试变流器分别与所述控制装置连接；所述陪试牵引电机通过齿轮箱与所述被试牵引电机连接。
进一步地，所述系统还包括与所述控制装置连接的电压传感器和电流传感器；所述电压传感器、电流传感器分别用于检测被试牵引电机的电压、电流。
进一步地，所述系统还包括与所述控制装置连接的显示装置，所述显示装置用于显示车辆的实时运行速度、实时公里标以及实时牵引力/制动力。
有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的一种轨道车辆线路运行试验方法、装置及系统，实现了车辆速度以及牵引力/制动力的闭环控制，使轨道车辆始终跟随线路公里标-速度曲线、线路公里标-阻力曲线以及牵引力/制动力-速度特性曲线运行，实现轨道车辆运行线路的精准模拟，使车辆在试验台上的运行接近于实际线路运行工况，真实地反映了轨道车辆在运行线路上的运行状况，为后期车辆在实际线路上的运行提供参考，降低了后期实际线路运行时的故障率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中一种轨道车辆线路运行试验方法流程图；
图2是本发明实施例中一种轨道车辆线路运行试验系统结构框图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例所提供的一种种轨道车辆线路运行试验方法，包括：
1、预先输入线路公里标-速度曲线、线路公里标-阻力曲线和牵引力/制动力-速度特性曲线。
根据客户要求，即客户对该型号轨道车辆在运行线路上的运行工况提出的要求，例如线路公里标对应的速度即得到线路公里标-速度曲线，线路公里标对应的阻力值即得到线路公里标-阻力曲线，不同牵引力/制动力对应的速度得到牵引力/制动力-速度特性曲线。公里标是运行线路上表明计算里程整公里的标记。
2、获取车辆的转速和转矩。
为了获取车辆的实时运行速度、实时牵引力/制动力，利用转速转矩传感器采集车辆的转速和转矩，即采集被试牵引电机和陪试牵引电机的转速转矩。转速转矩传感器为现有产品。
3、根据转速和转矩获得车辆的实时运行速度，再根据实时运行速度获得实时公里标；根据转速和转矩获得车辆的实时牵引力/制动力。
根据转速和转矩可以获得车辆的实时运行速度，对实时运行速度进行积分运算得到实际运行距离，根据实际运行距离即获得实时公里标。
转矩是指使电机转动的力矩，根据转矩可以得到实时牵引力/制动力。
4、根据实时公里标以及预设输入的线路公里标-速度曲线获得车辆的控制速度；根据转速和转矩、以及预先输入的线路公里标-阻力曲线和牵引力/制动力-速度特性曲线获得车辆的控制牵引力/制动力。
由转速转矩得到车辆的实时公里标，在线路公里标-速度曲线上可以找到该实时公里标所对应的速度，即为处于该公里标时车辆运行速度的理论值（即车辆的控制速度），不同实时公里标对应不同的控制速度，形成闭环控制，使车辆实时运行速度始终跟随对应的控制速度，从而使车辆按照线路公里标-速度曲线来运行，达到精确模拟车辆线路运行。
由转速转矩得到实时公里标，在线路公里标-阻力曲线上可以找到该实时公里标所对应的阻力值，即处理该公里标时阻力的理论值。由转速转矩得到实时运行速度，在牵引力/制动力-速度特性曲线可以找到该实时运行速度所对应的牵引力/制动力，即为处于该实时运行速度时牵引力/制动力的理论值（即控制牵引力/制动力）。不同实时公里标对应不同的阻力值，不同实时运行速度对应不同的控制牵引力/制动力，根据该阻力值和控制牵引力/制动力控制陪试牵引电机发挥的转矩，随着陪试牵引电机的转矩变化，实时公里标和实时运行速度变化，从而使转速转矩、实时运行速度、实时公里标、控制速度以及控制牵引力/制动力相互关联起来，形成一个闭环控制，使轨道车辆始终按照线路公里标-速度曲线、线路公里标-阻力曲线和牵引力/制动力-速度特性曲线来运行，实现轨道车辆运行线路的精准模拟，使车辆在试验台上的运行接近于实际线路运行工况，真实地反映了轨道车辆在运行线路上的运行状况，为后期车辆在实际线路上的运行提供参考，降低了后期实际线路运行时的故障率。
5、根据实时运行速度和控制速度控制车辆处于牵引状态或制动状态，使实时运行速度跟随控制速度；根据实时牵引力/制动力以及所述控制牵引力/制动力控制车辆处于牵引状态或制动状态，使实时牵引力/制动力跟随控制牵引力/制动力。
将控制速度通过被试变流器传输给被试牵引电机，控制被试牵引电机的转速，被试牵引电机的转速和陪试牵引电机的转矩又反馈到车辆实时运行速度，实时运行速度又反馈到实时公里标，实时公里标又反馈到控制速度，从而形成闭环控制，使实时运行速度始终跟随控制速度，实现轨道车辆按照线路公里标-速度曲线运行的精确模拟。
同时，将控制牵引力/制动力通过陪试变流器传输到陪试牵引电机，控制陪试牵引电机的转矩，陪试牵引电机的转矩和被试牵引电机的转速又反馈到实时运行速度、实时公里标，实时公里标反馈到阻力值，实时运行速度反馈到控制牵引力/制动力，从而形成闭环控制，使实时牵引力/制动力始终跟随控制牵引力/制动力，实现轨道车辆按照线路公里标-阻力曲线和牵引力/制动力-速度特性曲线的精确模拟。
当实时运行速度低于控制速度时，则陪试电机处于牵引状态，车辆速度提升；当实时运行速度高于控制速度时，则陪试电机处于制动状态，车辆速度降低。
本实施例还提供一种控制装置，包括：
数据获取模块，用于获取车辆的转速和转矩；
第一数据处理模块，用于根据转速和转矩获得车辆的实时运行速度，再根据实时运行速度获得实时公里标；根据实时公里标以及预设输入的线路公里标-速度曲线获得车辆的控制速度；
第二数据处理模块，用于根据转速和转矩获得车辆的实时牵引力/制动力；根据转速和转矩、以及预先输入的线路公里标-阻力曲线和牵引力/制动力-速度特性曲线获得车辆的控制牵引力/制动力；
第一电机控制模块，与被试变流器连接，用于根据实时运行速度和控制速度通过被试变流器控制被试牵引电机的转速，使实时运行速度跟随控制速度；
第二电机控制模块，与陪试变流器连接，用于根据实时牵引力/制动力以及控制牵引力/制动力通过陪试变流器控制陪试牵引电机的转矩，使实时牵引力/制动力跟随控制牵引力/制动力；其中，陪试牵引电机通过齿轮箱与被试牵引电机连接，陪试牵引电机运行于转矩模式，被试牵引电机运行于速度模式。
如图2所示，本实施例还提供一种轨道车辆线路运行试验系统，包括陪试变流器、被试变流器、陪试牵引电机、被试牵引电机、转速转矩传感器以及如上所述的控制装置；陪试变流器、陪试牵引电机以及转速转矩传感器均设于试验台上；被试变流器和被试牵引电机均设于轨道车辆上。
陪试变流器与陪试牵引电机连接；被试变流器与被试牵引电机连接；转速转矩传感器、陪试变流器以及被试变流器分别与控制装置连接；陪试牵引电机通过齿轮箱与被试牵引电机连接。
本实施例中，该系统还包括与控制装置连接的电压传感器和电流传感器；电压传感器、电流传感器分别用于检测被试牵引电机的电压、电流，控制装置根据检测的电压电流值判定被试牵引电机是否处于故障状态，从而获得车辆在线路运行时的故障情况，针对故障情况进行检修处理，降低了后续车辆在实际线路运行时的故障率。
本实施例中，该系统还包括与控制装置连接的显示装置，显示装置用于显示车辆的实时运行速度、实时公里标以及实时牵引力/制动力。
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种轨道车辆线路运行试验方法，其特征在于，包括：
获取车辆的转速和转矩；
根据所述转速和转矩获得车辆的实时运行速度，再根据所述实时运行速度获得实时公里标；根据所述转速和转矩获得车辆的实时牵引力/制动力；
根据所述实时公里标以及预设输入的线路公里标-速度曲线获得车辆的控制速度；根据所述转速和转矩、以及预先输入的线路公里标-阻力曲线和牵引力/制动力-速度特性曲线获得车辆的控制牵引力/制动力；
根据所述实时运行速度和所述控制速度控制车辆处于牵引状态或制动状态，使实时运行速度跟随控制速度；根据所述实时牵引力/制动力以及所述控制牵引力/制动力控制车辆处于牵引状态或制动状态，使实时牵引力/制动力跟随控制牵引力/制动力。
2.如权利要求1所述的轨道车辆线路运行试验方法，其特征在于：所述根据所述实时运行速度和所述控制速度控制车辆处于牵引状态或制动状态的具体实现过程为：
当实时运行速度低于控制速度时，则陪试电机处于牵引状态，车辆速度提升；
当实时运行速度高于控制速度时，则陪试电机处于制动状态，车辆速度降低。
3.如权利要求1或2所述的轨道车辆线路运行试验方法，其特征在于：还包括被试牵引电机故障检测的步骤，该步骤的具体实现过程为：
获取被试牵引电机的电压和电流；
根据所述电压和电流判断被试牵引电机是否处于故障状态。
4.一种控制装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取车辆的转速和转矩；
第一数据处理模块，用于根据所述转速和转矩获得车辆的实时运行速度，再根据所述实时运行速度获得实时公里标；根据所述实时公里标以及预设输入的线路公里标-速度曲线获得车辆的控制速度；
第二数据处理模块，用于根据所述转速和转矩获得车辆的实时牵引力/制动力；根据所述转速和转矩、以及预先输入的线路公里标-阻力曲线和牵引力/制动力-速度特性曲线获得车辆的控制牵引力/制动力；
第一电机控制模块，与被试变流器连接，用于根据所述实时运行速度和所述控制速度通过被试变流器控制被试牵引电机的转速，使实时运行速度跟随控制速度；
第二电机控制模块，与陪试变流器连接，用于根据所述实时牵引力/制动力以及所述控制牵引力/制动力通过陪试变流器控制陪试牵引电机的转矩，使实时牵引力/制动力跟随控制牵引力/制动力；其中，所述陪试牵引电机与所述被试牵引电机连接。
5.如权利要求4所述的一种控制装置，其特征在于：所述数据获取模块，还用于获取被试牵引电机的电压和电流；
所述控制装置还包括第三数据处理模块，所述第三数据处理模块用于根据所述电压和电流判断被试牵引电机是否处于故障状态。
6.一种轨道车辆线路运行试验系统，其特征在于：包括陪试变流器、被试变流器、陪试牵引电机、被试牵引电机、转速转矩传感器以及如权利要求4或5所述的控制装置；所述陪试变流器、陪试牵引电机以及转速转矩传感器均设于试验台上；所述被试变流器和被试牵引电机均设于轨道车辆上；
所述陪试变流器与陪试牵引电机连接；所述被试变流器与被试牵引电机连接；所述转速转矩传感器、陪试变流器以及被试变流器分别与所述控制装置连接；所述陪试牵引电机通过齿轮箱与所述被试牵引电机连接。
7.如权利要求6所述的一种轨道车辆线路运行试验系统，其特征在于：还包括与所述控制装置连接的电压传感器和电流传感器；所述电压传感器、电流传感器分别用于检测被试牵引电机的电压、电流。
8.如权利要求6所述的一种轨道车辆线路运行试验系统，其特征在于：还包括与所述控制装置连接的显示装置，所述显示装置用于显示车辆的实时运行速度、实时公里标以及实时牵引力/制动力。
技术总结