專利名稱：貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置及其模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬/仿真技術(shù)，具體是指一種貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置及其 模擬方法。
背景技術(shù)：
發(fā)展重載運(yùn)輸，大幅度地提高列車質(zhì)量是鐵路擴(kuò)能提效的一種有效途徑，是我國(guó) 鐵路貨運(yùn)的發(fā)展方向，也是我國(guó)國(guó)情路況的必然產(chǎn)物。然而，由于列車質(zhì)量增大，列車長(zhǎng)度 增加，運(yùn)行中的牽引力及制動(dòng)力將加大，制動(dòng)波傳遞時(shí)間也將加長(zhǎng)。為了加強(qiáng)對(duì)貨物列車(特別是長(zhǎng)大編組貨物列車)的空氣制動(dòng)系統(tǒng)的分析研究，正 確分析長(zhǎng)大編組重載貨物列車的制動(dòng)性能和制動(dòng)特征，英、美等發(fā)達(dá)國(guó)家先后出現(xiàn)了各種 針對(duì)固定編組的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的仿真裝置及其模擬方法，但由于列車空氣管路的 很多關(guān)鍵參數(shù)無(wú)法直接取的，造成理論和實(shí)際的脫節(jié)，從理論計(jì)算數(shù)據(jù)和真車試驗(yàn)數(shù)據(jù)的 比較就可以看出，由于空氣管壁厚、空氣管長(zhǎng)、接頭數(shù)量、各氣缸的有效容積等列車管參數(shù) 無(wú)法獲得，現(xiàn)有的仿真裝置及其模擬方法往往無(wú)法兼顧各種列車車型、各種車輛編組情況 下的空氣壓力計(jì)算。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種貨物列車空氣制動(dòng) 系統(tǒng)仿真裝置，該仿真裝置能通過(guò)模擬方式提供貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真計(jì)算的環(huán)境， 從而計(jì)算和分析貨物列車的空氣制動(dòng)系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是提供一種基于上述貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置的模擬 方法。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置，主要由 用于存儲(chǔ)貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真程序的存儲(chǔ)器、用于顯示仿真結(jié)果并分析空氣制動(dòng)力 的顯示裝置、用于輸入外部操作命令的輸入裝置、以及用于貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真程 序計(jì)算和輸出的處理器構(gòu)成，所述存儲(chǔ)器、顯示裝置、輸入裝置分別與處理器相連。上述處理器優(yōu)先采用雙核CPU，但不局限于雙核CPU，也可根據(jù)實(shí)際情況另行選 擇。上述存儲(chǔ)器優(yōu)先采用高速硬盤，但不局限于高速硬盤，也可根據(jù)實(shí)際情況另行選 擇。上述顯示裝置優(yōu)先采用液晶顯示器，但不局限于液晶顯示器，也可根據(jù)實(shí)際情況 另行選擇。上述輸入裝置優(yōu)先采用鼠標(biāo)，但不局限于鼠標(biāo)，也可根據(jù)實(shí)際情況另行選擇。進(jìn)一步的，還包括至少一個(gè)與處理器相連的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，例如最常用的計(jì)算機(jī) 網(wǎng)卡，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊與外部設(shè)備連接，提供操作環(huán)境并向外輸出計(jì)算數(shù)據(jù)。再進(jìn)一步的，還包括與網(wǎng)絡(luò)通訊模塊相連的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備，該遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備優(yōu)先采用以太網(wǎng)交換機(jī)，但不局限于以太網(wǎng)交換機(jī)，也可根據(jù)實(shí)際情況另行選擇；所述 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)的通訊協(xié)議(如UDP協(xié)議)與網(wǎng)絡(luò)通訊模塊連接， 從而實(shí)現(xiàn)與處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，用于與多個(gè)處理器協(xié)作數(shù)據(jù)處理，以提高工作效率、便于 數(shù)據(jù)管理，同時(shí)保證了運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。更進(jìn)一步的，還包括與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備相連的遠(yuǎn)程顯示裝置，該遠(yuǎn)程顯示裝置 包括投影儀和數(shù)字液晶電視等，且能實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)與 處理器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最終可對(duì)列車司機(jī)的操作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，從而起到觀摩的 作用，為不同的觀摩者、教員和學(xué)員等提供分布式顯示。本發(fā)明涉及的仿真裝置還包括至少一個(gè)與處理器相連的供電模塊，供電模塊用于 向整個(gè)仿真裝置供電。基于上述貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法，包括以下步驟
(a)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真程序通過(guò)處理器進(jìn)行處理后，在顯示 裝置上顯示不同的列車工況；
(b)列車司機(jī)根據(jù)顯示裝置上顯示的不同列車工況，通過(guò)輸入裝置輸入外部操作命令 至處理器；
(c)處理器根據(jù)列車工況和外部操作命令的變化，分別計(jì)算分析出列車的列車管壓力 和制動(dòng)缸壓力；
(d)計(jì)算分析出的列車管壓力和制動(dòng)缸壓力通過(guò)顯示裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)顯示結(jié) 果為培訓(xùn)和考核列車司機(jī)提供依據(jù)，也為貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的科學(xué)分析提供依據(jù)。進(jìn)一步的，所述列車工況還包括列車空氣管路出現(xiàn)故障的情況，例如列車空氣管 路出現(xiàn)部分故障、列車任意位置的折角塞門關(guān)閉或車鉤閥斷開、以及設(shè)置關(guān)門車的情況；處 理器根據(jù)該列車工況和外部操作命令的變化，分別計(jì)算分析出列車的列車管壓力和制動(dòng)缸 壓力，并通過(guò)顯示裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。上述處理器計(jì)算分析出的列車管壓力和制動(dòng)缸壓力均以圖形方式或數(shù)值方式通 過(guò)顯示裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。上述列車司機(jī)通過(guò)輸入裝置輸入的外部操作命令包括根據(jù)顯示裝置上顯示的不 同列車工況，對(duì)自動(dòng)制動(dòng)閥和單獨(dú)制動(dòng)閥采取的不同操作指令。綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)本發(fā)明通過(guò)模擬仿真的方式為貨物列車空氣制動(dòng)仿真提供支持，無(wú)需在實(shí)際的線 路上冒很大的風(fēng)險(xiǎn)，并花費(fèi)巨額費(fèi)用對(duì)空氣制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，大大降低了空氣制 動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)證的成本，并提高了工作效率，減少了該項(xiàng)工作的難度系數(shù)；
(2)本發(fā)明還能通過(guò)顯示裝置將列車司機(jī)的操作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，為培訓(xùn)和考核列 車司機(jī)提供了依據(jù)，也為貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的科學(xué)分析提供了依據(jù)；
(3)本發(fā)明在實(shí)際的列車模擬駕駛仿真器中得到了很好的應(yīng)用。由于其對(duì)現(xiàn)實(shí)中列車 空氣制動(dòng)系統(tǒng)的準(zhǔn)確仿真，同時(shí)也由于貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)了真實(shí)列車上司機(jī)操縱 數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，獲得了實(shí)際使用者的廣泛好評(píng)。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖3為實(shí)施例2中多個(gè)貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置之間進(jìn)行協(xié)作數(shù)據(jù)處理的示意
圖4為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 僅限于此。實(shí)施例1
如圖1所示，本發(fā)明涉及的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置主要由處理器、以及分別 與處理器相連的存儲(chǔ)器、顯示裝置和輸入裝置構(gòu)成。處理器采用雙核CPU，其用于計(jì)算存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真程 序，并向顯示裝置輸出繪制的界面和圖像等。存儲(chǔ)器采用高速硬盤，其用于存儲(chǔ)貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真程序。顯示裝置采用液晶顯示器，其用于顯示仿真結(jié)果并分析空氣制動(dòng)力。輸入裝置采用鼠標(biāo)，其用于列車司機(jī)輸入外部操作命令至處理器。本發(fā)明還涉及一種基于上述貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法，包括以 下步驟
(a)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真程序通過(guò)處理器進(jìn)行處理后，在顯示 裝置上顯示不同的列車工況；
(b)列車司機(jī)根據(jù)顯示裝置上顯示的不同列車工況，通過(guò)輸入裝置輸入外部操作命令 至處理器，該操作命令為針對(duì)自動(dòng)制動(dòng)閥和單獨(dú)制動(dòng)閥采取的不同操作指令；
(C)處理器根據(jù)列車工況和外部操作命令的變化，分別計(jì)算分析出列車的列車管壓力 和制動(dòng)缸壓力；
(d)計(jì)算分析出的列車管壓力和制動(dòng)缸壓力以圖形方式或數(shù)值方式通過(guò)顯示裝置進(jìn)行 實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)顯示結(jié)果為培訓(xùn)和考核列車司機(jī)提供依據(jù)，也為貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的 科學(xué)分析提供依據(jù)。為了進(jìn)一步研究貨物列車的優(yōu)化操縱技術(shù)，模擬并分析危及列車運(yùn)行安全的各種 工況，并進(jìn)一步優(yōu)化各種型號(hào)的貨物列車在不同編組情況下的空氣制動(dòng)操縱方法，本發(fā)明 涉及的模擬方法不僅針對(duì)列車空氣管路正常時(shí)的列車工況，還針對(duì)列車空氣管路出現(xiàn)故障 的情況，例如列車空氣管路出現(xiàn)部分故障、列車任意位置的折角塞門關(guān)閉或車鉤閥斷開、 以及設(shè)置關(guān)門車等情況，通過(guò)處理器計(jì)算分析，將結(jié)果也以圖形方式或數(shù)值方式在顯示裝 置上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，如圖2所示，本實(shí)施例還包括一個(gè)與處理器相連的 網(wǎng)絡(luò)通訊模塊和供電模塊；供電模塊用于向整個(gè)仿真裝置供電；網(wǎng)絡(luò)通訊模塊用于與外部 設(shè)備連接，提供操作環(huán)境并向外輸出計(jì)算數(shù)據(jù)，本實(shí)施例還設(shè)置有與網(wǎng)絡(luò)通訊模塊相連的 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備采用以太網(wǎng)交換機(jī)；該遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備通過(guò)計(jì)算 機(jī)網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)的通訊協(xié)議(如UDP協(xié)議)與網(wǎng)絡(luò)通訊模塊連接，從而實(shí)現(xiàn)與處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了多個(gè)貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置之間的協(xié)作數(shù)據(jù)處理；例如圖3所 示，可實(shí)現(xiàn)若干個(gè)學(xué)員使用的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置與同一個(gè)教員使用的貨物列 車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置之間的數(shù)據(jù)交換。因此提高了培訓(xùn)效率，便于數(shù)據(jù)管理，同時(shí)保證 了運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。本實(shí)施例的其他部分與實(shí)施例1相同，在此不再贅述。實(shí)施例3:
本實(shí)施例與實(shí)施例2不同之處在于，如圖4所示，本實(shí)施例還包括一個(gè)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換 設(shè)備相連的遠(yuǎn)程顯示裝置，該遠(yuǎn)程顯示裝置包括投影儀和數(shù)字液晶電視等，且能實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn) 程數(shù)據(jù)交換設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)與處理器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最終可對(duì)列車司機(jī) 的操作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，從而起到觀摩的作用，為不同的觀摩者、教員和學(xué)員等提供分布
式顯不。本實(shí)施例的其他部分與實(shí)施例2相同，在此不再贅述。如上所述，便可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，主要由用于存儲(chǔ)貨物列車空氣制動(dòng) 系統(tǒng)仿真程序的存儲(chǔ)器、用于顯示仿真結(jié)果并分析空氣制動(dòng)力的顯示裝置、用于輸入外部 操作命令的輸入裝置、以及用于貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真程序計(jì)算和輸出的處理器構(gòu) 成，所述存儲(chǔ)器、顯示裝置、輸入裝置分別與處理器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，還包括至少 一個(gè)與處理器相連的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，還包括與網(wǎng) 絡(luò)通訊模塊相連的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，所述遠(yuǎn)程數(shù) 據(jù)交換設(shè)備為以太網(wǎng)交換機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，還包括與 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換設(shè)備相連的遠(yuǎn)程顯示裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置，其特征在于，還包括至少 一個(gè)與處理器相連的供電模塊。
7.貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法，其特征在于，包括以下步驟(a)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真程序通過(guò)處理器進(jìn)行處理后，在顯示 裝置上顯示不同的列車工況；(b)列車司機(jī)根據(jù)顯示裝置上顯示的不同列車工況，通過(guò)輸入裝置輸入外部操作命令 至處理器；(c)處理器根據(jù)列車工況和外部操作命令的變化，分別計(jì)算分析出列車的列車管壓力 和制動(dòng)缸壓力；(d)計(jì)算分析出的列車管壓力和制動(dòng)缸壓力通過(guò)顯示裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)顯示結(jié) 果為培訓(xùn)和考核列車司機(jī)提供依據(jù)，也為貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的科學(xué)分析提供依據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法，其特征在于， 所述列車工況還包括列車空氣管路出現(xiàn)故障的情況，處理器根據(jù)該列車工況和外部操作命 令的變化，分別計(jì)算分析出列車的列車管壓力和制動(dòng)缸壓力，并通過(guò)顯示裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法，其特征在于， 所述列車空氣管路出現(xiàn)故障的情況為列車空氣管路出現(xiàn)部分故障、列車任意位置的折角 塞門關(guān)閉或車鉤閥斷開、以及設(shè)置關(guān)門車的情況。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法，其特征 在于，處理器計(jì)算分析出的列車管壓力和制動(dòng)缸壓力均以圖形方式或數(shù)值方式通過(guò)顯示裝 置進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置。該貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置主要由用于存儲(chǔ)貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真程序的存儲(chǔ)器、用于顯示仿真結(jié)果并分析空氣制動(dòng)力的顯示裝置、用于輸入外部操作命令的輸入裝置、以及用于貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真程序計(jì)算和輸出的處理器構(gòu)成，所述存儲(chǔ)器、顯示裝置、輸入裝置分別與處理器相連。本發(fā)明還公開了一種基于上述貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置的模擬方法。本發(fā)明公開的貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真裝置及其模擬方法能通過(guò)模擬方式提供貨物列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)仿真計(jì)算的環(huán)境，從而計(jì)算和分析貨物列車的空氣制動(dòng)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G09B9/05GK102063542SQ20101061815
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者何鴻云, 朱金陵, 陳懇 申請(qǐng)人:成都運(yùn)達(dá)軌道交通設(shè)備有限公司