CN101776513B - 一种高速列车车体交变气动载荷试验装置 - Google Patents

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Abstract

一种高速列车车体交变气动载荷试验装置，包括中央控制台和鼓风机GF；鼓风机GF进风口两侧各自分别连接阀门F1、F3，阀门F1之前顺序连接消声器X1和空气滤清器L；鼓风机GF出风口两侧各自分别连接阀门F2、F4，阀门F2之后连接消声器X2；阀门F3、F4之后各自分别连接流量调节阀Q1、Q2后再连接到被试车体；被试车体上安装压力传感器、位移传感器和应变传感器，其内安装温度传感器；所述装置还可设置安全阀AF、单向阀门D1-D4。本发明结构简单合理，人工模拟的交变气动载荷符合实际情况，检测的数据可靠性高；可以在无人值守时全天候工作。适合于铁道高速铁路机车车辆的新造或者定期复查进行的交变气动载荷疲劳试验。

Description

一种高速列车车体交变气动载荷试验装置
技术领域
本发明涉及一种铁道机车车辆试验装置，特别是涉及一种高速列车车辆在运行时，强风、隧道风或者高速列车交会对机车车辆强度影响的高速列车车体交变气动载荷试验装置。
背景技术
随着高速列车的推广和应用，高速列车的时速超过250公里。高速列车在通过隧道、两列列车交会和列车在强风环境下运行时，铁路机车车辆的车体表面会受到气动压力在正负数千帕瞬时变化的交变气动载荷的作用。交变气动载荷一方面对机车车辆的车体本身刚度和疲劳强度有很大的影响，另一方面，对车厢内乘客的舒适程度也有很大的影响。在英国、日本、德国等高速列车发达国家，仅对乘客的舒适程度此开展了大量的研究，对气压变化环境下人体舒适度评价有两种方法，一种是从压力变化幅值和压力变化率两个指标来进行评估；另一种是考核某一时间段内的压力变化幅值，这一时间段是根据人耳对外界气压变化完成自我调整所需时间来确定的。因此，世界各国根据自己的试验研究结果、线路条件等，制定了不同的人体舒适度评价标准。但是，他们没有涉及到交变气动载荷下机车车辆的车体的疲劳强度检测方法和手段。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种人工模拟的交变气动载荷对机车车辆车体的影响，并能够检测到机车车辆车体在交变气动载荷作用下的应力、位移以及疲劳强度的高速列车车体交变气动载荷试验装置。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现：包括中央控制台、鼓风机GF、阀门F1-F4、消声器X1-X2、空气滤清器L、流量传感器P1-P2、位移传感器、压力传感器、应变传感器；鼓风机GF的进风口两侧各自分别连接阀门F1、F3，阀门F1之前顺序连接消声器X1和空气滤清器L；鼓风机GF的出风口两侧各自分别连接阀门F2、F4，阀门F2之后连接消声器X2；所述阀门F3、F4之后各自分别连接流量调节阀Q1、Q2后再连接到被试车体；所述被试车体上安装位移传感器和应变传感器；所述被试车体内安装压力传感器；中央控制台与阀门F1-F4、流量调节阀Q1-Q2、位移传感器、压力传感器、应变传感器电连接。
所述连接在鼓风机GF的进风口两侧的阀门F1、F3，配套设置单向阀门D1、D3，且单向阀门D1、D3的风门面对面布置；所述连接在鼓风机GF的出风口两侧的阀门F2、F4，配套设置单向阀门D2、D4，且单向阀门D2、D4的风门面对面布置。
所述被试车体内还安装温度传感器；所述温度传感器与中央控制台电连接。
所述被试车体之前和阀门F3或者阀门F4之后，中间还串联安全阀AF；所述安全阀AF的电气控制部分与中央控制台电连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：结构简单合理，人工模拟的交变气动载荷符合实际情况，检测方法操作性强，检测的数据可靠性高。适合于铁道高速铁路机车车辆的新造或者定期复查进行的交变气动载荷疲劳试验。
附图说明
附图为本发明一实施例构造示意图；
图中：1-中央控制台，2-温度传感器，3-位移传感器，4-压力传感器，5-应变传感器，6-被试车体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
参照附图，本发明包括中央控制台1、鼓风机GF、阀门F1-F4、消声器X1-X2、空气滤清器L、流量传感器P1-P2、位移传感器3、压力传感器4、应变传感器5；鼓风机GF的进风口两侧各自分别连接阀门F1、F3，阀门F1之前顺序连接消声器X1和空气滤清器L；鼓风机GF的出风口两侧各自分别连接阀门F2、F4，阀门F2之后连接消声器X2；所述阀门F3、F4之后各自分别连接流量调节阀Q1、Q2后再连接到被试车体6；所述被试车体上安装位移传感器和应变传感器；所述被试车体内安装压力传感器；中央控制台1与阀门F1-F4、流量调节阀Q1-Q2、位移传感器3、压力传感器4、应变传感器5电连接。
所述连接在鼓风机GF的进风口两侧的阀门F1、F3，配套设置单向阀门D1、D3，且单向阀门D1、D3的风门面对面布置；所述连接在鼓风机GF的出风口两侧的阀门F2、F4，配套设置单向阀门D2、D4，且单向阀门D2、D4的风门面对面布置。
所述被试车体内还安装温度传感器2；所述温度传感器2与中央控制台1电连接。
所述被试车体6之前和阀门F3或者阀门F4之后，中间还串联安全阀AF；所述安全阀AF的电气控制部分与中央控制台1电连接。
所述鼓风机GF选用三叶罗茨风机。三叶式罗茨鼓风机具有以恒定转速运行，风机出入口气流速度恒定的技术特性。鼓风机GF的转速由中央控制台1控制。
所述阀门F1-F4为四个，选用电控蝶阀，其电气控制部分与中央控制台1电连接。
所述安全阀AF采用现有技术的产品，该安全阀AF具有正压和负压保护功能，其正压和负压值由中央控制台1的设定。
所述单向阀门D1-D4、消声器X1-X2、空气滤清器L、流量调节阀Q1-Q2、流量传感器P1-P2、温度传感器2、压力传感器4，采用成熟的现有技术产品。
所述位移传感器3、应变传感器5采用铁道机车车辆强度试验时使用的应变传感器和位移传感器。
所述中央控制台1采用成熟技术的工控机、微机或者单片机，安装有专用软件，设置有显示器或监视器、存贮单元，必要的操作按钮等。
被试车体6为密封的机车车辆的车体钢结构或者竣工后的机车车辆的车体。
实施例1：
鼓风机GF的进风口连接阀门F1、F3，阀门F1之前顺序连接消声器X1和空气滤清器L；
鼓风机GF的出风口连接阀门F2、F4，阀门F2之后连接消声器X2；
阀门F3、F4串联流量传感器P1-P2和安全阀AF之后通过管道连接到被试车体6。在本实施例中，安全阀AF连接在阀门F4之后和被试车体6之前，流量传感器P1、P2各自分别连接在阀门F3、F4之后和被试车体6之前。
中央控制台1与鼓风机GF、阀门F1-F4、流量调节阀Q1-Q2、温度传感器2、位移传感器3、压力传感器4、应变传感器5和安全阀AF电连接。
实施例2：
在实施例基础上增加：
所述阀门F1、F3，配套设置单向阀门D1、D3，且单向阀门D1、D3面对面布置。所述阀门F2、F4，配套设置单向阀门D2、D4，且单向阀门D2、D4面对面布置。
所述阀门F3、F4之后串联流量调节阀Q1-Q2。
所述阀门F3、F4之后串联安全阀AF。
举一反三，其他实施例不再穷举。
工作原理：
以被试车体6的车长＝25米左右为例，在中央控制台1中事先进行下列设置：充气时间为5分钟，排气时间为5分钟，试验次数为10万次、车体内压力幅值为4000帕，安全阀AF的正压泄压值为5000帕，负压泄压值为-5000帕。
结合附图和实施例进行说明，启动中央控制台1处于就绪状态，鼓风机GF的电源准备就绪。此时阀门F1、F4打开，阀门F2、F3关闭，为被试车体6充气作准备。进气通道为空气滤清器L、消声器X1、阀门F1、单向阀D1、鼓风机GF、单向阀D4、阀门F4、安全阀AF、流量调节阀Q2、流量传感器P2、被试车体6。
按下中央控制台1的工作按钮，开始进行充气，5分钟后，自动切换阀门F1-F4，进行排气，鼓风机GF仍然连续工作。排气通道为被试车体6、流量传感器P1、流量调节阀Q1、阀门F3、单向阀D3、鼓风机GF、单向阀D2、阀门F2、、消声器X2、大气。
再过5分钟，自动切换阀门F1-F4，再次进行充气，鼓风机GF仍然连续工作。如此反复进行10万次的充、排气工作后，中央控制台1控制这个装置自动停止工作。
如果温度、压力超标，就会停止鼓风机GF的工作，当恢复正常后，再继续后面的试验工作。
每次试验以时间为横坐标的温度变化、压力变化、位移变化、应变应力变化等试验数据全部被中央控制台1采集保存在存贮单元中，然后通过专用软件调用和分析处理。
本发明的装置能够完全在无人值守状态下工作。

Claims (5)

1.一种高速列车车体交变气动载荷试验装置，其特征在于：包括中央控制台(1)、鼓风机GF、阀门F1-F4、消声器X1-X2、空气滤清器L、流量传感器P1-P2、位移传感器(3)、压力传感器(4)、应变传感器(5)；鼓风机GF的进风口两侧各自分别连接阀门F1、F3，阀门F1之前顺序连接消声器X1和空气滤清器L；鼓风机GF的出风口两侧各自分别连接阀门F2、F4，阀门F2之后连接消声器X2；所述阀门F3、F4之后各自分别连接流量调节阀Q1、Q2后再连接到被试车体(6)；所述被试车体上安装位移传感器和应变传感器；所述被试车体内安装压力传感器；中央控制台(1)与阀门F1-F4的电气控制部分、流量调节阀Q1-Q2的电气控制部分、位移传感器(3)、压力传感器(4)、应变传感器(5)电连接；流量传感器P1、P2各自分别连接在阀门F3、F4之后和被试车体(6)之前。
2.根据权利要求1所述的一种高速列车车体交变气动载荷试验装置，其特征在于：所述连接在鼓风机GF的进风口两侧的阀门F1、F3，配套设置单向阀门D1、D3，且单向阀门D1、D3的风门面对面布置；所述连接在鼓风机GF的出风口两侧的阀门F2、F4，配套设置单向阀门D2、D4，且单向阀门D2、D4的风门面对面布置。
3.根据权利要求1或2所述的一种高速列车车体交变气动载荷试验装置，其特征在于：所述被试车体内还安装温度传感器(2)；所述温度传感器(2)与中央控制台(1)电连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种高速列车车体交变气动载荷试验装置，其特征在于：所述被试车体(6)之前和阀门F3或者阀门F4之后，中间还串联安全阀AF；所述安全阀AF的电气控制部分与中央控制台(1)电连接。
5.根据权利要求3所述的一种高速列车车体交变气动载荷试验装置，其特征在于：所述被试车体(6)之前和阀门F3或者阀门F4之后，中间还串联安全阀AF；所述安全阀AF的电气控制部分与中央控制台(1)电连接。
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