谈FLUIDSIM气动仿真软件在地铁车辆教学中的运用

谭正祥

摘 要本文简要介绍了FLUIDSIM软件的主要功能，并通过1个实例阐述了FLUIDSIM仿真软件在《地铁车辆》课程实际教学中的应用及效果。

【关键词】FLUIDSIM；气动；仿真；地铁车辆；教学；应用

现代化的地铁车辆是集多专业先进技术于一体的综合性产品，设计机械、电气及控制、材料等领域。因此在讲授《地铁车辆》课程中有许多内容涉及电气控制原理，比如气动车门装置、电空制动系统和空调通风系统等。针对这些晦涩难懂的内容，需要化抽象为具体，帮助学生直观理解所学知识。但是，现在市场上的相关实训设备种类繁多，价格昂贵。利用FLUIDSIM仿真软件对系统回路进行设计和仿真，能减少教学成本，拉近了课堂与现场的距离，充分调动学生的思维能力，教学效果好，激发学生的学习兴趣，

1 FLUIDSIM软件介绍

FLUIDSIM是一款专门应用于液压与气动技术的教学软件， 传统的液压与气动技术教学抽象难懂，很难吸引学生的学习兴趣。使用FLUIDSIM软件能够很好地解决实验室设备不足，教学形式抽象难懂的问题，该软件应用到液压与气动技术教学中具有极高的实践意义。

1.1 FLUIDSIM—P软件用户界面设计的很清楚浅显易学，适合地铁车辆教学激发学生的学习兴趣。

FLUIDSIM—P软件的图库中有上百种标准液压、气动、电气元件的图标，绘图时使用者在图库中的选择所需的元件图标拖到制图区。完成元件的连接，只需在两个连接点之间按住鼠标左键移动，轻松自动生成所需的气路表，此软件可以根据用户需要自由调节已生成气路的位置，避免了气路之间的相互交叉。FLUIDSIM—P软件会检查各元件之间的连接是否可行，设计的气路出现错误时，软件会提示错误并且做出正确指示，帮助使用者做出快速判断，设计出工作性能高，结构简单的回路。

1.2 FLUIDSIM—P软件对绘制好的气路有强大的仿真纠错的操作功能。

在设计好的气路图中，选用FLUIDSIM—P的仿真纠错功能，可以检测设计的气路在模拟现实工作状态下的工作性能。在仿真纠错功能中设计者还可以观察到各元件的物理量值，如气缸的运动速度、输出力、节流阀的开度、气路的压力等，这样我们就能够预先了解回路的动态特性，从而正确的估计回路实际运行时的工作状态。

2 在教学中FLUIDSIM-P仿真软件的应用设计实例（本文以气动客室车门的电气控制设计为例）

2.1 广州地铁1号线车辆的客室车门为电控气动门简介

车门系统主要由控制系统、驱动系统、机械传动系统、悬挂和导向系统、锁闭机构、门页以及负责检测的各种行程开关组成。

首先根据车门的气动原理，利用FLUIDSIM-P仿真软件绘制了车门的气动控制原理图。

通常开门电磁阀、关门电磁阀、解锁电磁阀及开门速度、关门速度、开门缓冲、关门缓冲节流阀和快速排气阀是集成安装成一体，即为中央控制阀。车门的开关时通过中央控制阀的控制来实现的。以压缩空气为动力驱动双向作用气缸活塞的前进和后退，再通过钢丝绳等组成的机械传动机构完成对门的开关动作，机械锁闭机构可以是车门可靠地固定在关闭位置。

车门的开关是通过操作车门按钮，通过电气控制系统控制中央控制阀上的3个二位三通电磁阀（开门电磁阀、关门电磁阀和解锁电磁阀）的通、断来实现车门的开、关及锁定。调节中央控制阀上的调节旋钮可调整开、关门速度及缓冲速度。由4个限位开关S1（开门行程开关）、S2（关门行程开关）、S3（锁闭行程开关）、S4（手动解锁行程开关），给出车门状况信号，司机可以在司机室操纵按钮，通过电气控制系统实现列车所有门的同步动作，也可对没关好的车门单独进行重开门的控制。

2.2 车门工作原理

初始状态是，各电磁阀均为失电状态。

（1）开门：开门的空气流程如下：

进气： 得电得电活塞伸出。

压缩空气开门电磁阀（Y01），解锁电磁阀（Y03），节流阀解锁气缸顶开门钩

开门速度节流阀驱动气缸左端进气口活塞杆外伸。

排气：

活塞左移驱动气缸排气开门缓冲节流阀快速排气阀大气。

（2）关门：关门的空气流程如下：

失电

解锁电磁阀（Y03），解锁气缸排气活塞缩回门钩复位（在活塞弹簧作用下）。

进气： 得电

压缩空气关门电磁阀（Y02），关门节流阀驱动气缸右端进气口活塞杆缩回

开门电磁阀（Y01）。

失电

排气：

（3）活塞右移驱动气缸排气关门缓冲节流阀快速排气阀大气。

根据动作原理，利用FLUIDSIM软件绘制了车门控制电路图，进行动作仿真，准确实现车门的开关动作。

3 FLUIDSIM-P气动仿真软件教学体会

（1）软件教学在不断地蓬勃发展，要想取得更好的教学效果，教师的教研不能只停留在教材的分析研究对知识的简单陈述，要不断学习更新知识的储备才能适应职业教育的发展。FLUIDSIM-P气动仿真软件是各种知识的综合应用，是一种全新的、图文并茂的、丰富多彩的教学形式。所以教师在熟悉、运用FLUIDSIM-P气动仿真软件的过程中，必须掌握机械传动技术、气压传动技术、传感器技术、软件的使用操作技术、继电器控制技术、机械传动技术、自动控制技术、PLC控制技术等多学科。

（2）在教学中使用FLUIDSIM-P气动仿真软件，将仿真教学应用到课程教学及仿真实训教学中，使学生由被动学习变为主动学习，达到了“教中做、做中学、学中练”的目的，锻炼学生实际动手操作的能力。FLUIDSIM仿真教学软件，使95后00后学生学习的兴趣提高，注重学生的实际操作的能力，学生毕业后从事此行业可以很快上手操作，适应了教育向应用型人才培养转型的需要。

参考文献

[1]曾青中，韩增盛.城市轨道交通车辆[M].成都：西南交通大学出版社，2006.

[2]隋文臣，化雪荟.陈大力.浅谈FLUIDSIM液压（气动）仿真软件在教学中的应用[J].液压与气压传动，2007.

[3]余金伟，廖友军.FLUIDSIM在气动系统设计中的应用[J].现代制造技术与装备，2008.

作者单位

江苏省无锡汽车工程中等专业学校 江苏省无锡市 214000