CN102564778B - 一种囊式机车车辆推动碰撞实验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种囊式机车车辆推动碰撞实验系统，空气压缩系统(100)通过管道与大容量高压气体贮存系统(200)气路连接；大容量高压气体贮存系统(100)与气囊充气管路系统气路(300)连接；气囊充气管路系统(300)与气囊推动系统(400)气路连接；为主动车辆起到持续推动作用的气囊推动系统(400)与机车车辆碰撞系统(500)之间为柔性接触联接。本发明实现了动活塞持续长时大行程作功，使主动车辆获得最大行使速度，并最终与主动车辆脱离并实现与被撞车辆相碰撞而进行实验。具有实验成本低、作用力大且持久、主动车辆加速明显的优点。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，特别涉及机车车辆高速碰撞实验系统与平台。
背景技术
机车车辆碰撞事故是机车车辆运行中最为严重的事故之一。为了研究和探讨机车车辆在一定速度下的碰撞特性，特别是机车车辆在发生碰撞时，机车车辆能量吸收装置、机车司机室结构、客车端部等关键部位发生的破坏形式、破坏程度，广大科技工作者大多采用大型软件对机车车辆结构件及整车的碰撞进行计算仿真，以期通过此手段研究碰撞的一些特征参量，作为设计的依据。但由于弹性体与刚体混合形成的撞击问题是一门全新的学科，没有成熟的理论和模式可循，单纯的计算仿真与实际碰撞的特性必然存在较大的差异。
发明内容
鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是提供一种用于机车车辆碰撞的囊式大行程柔性推动碰撞实验系统，以实现机车车辆大质量、大行程、长距离持续作动，使机车车辆获得的能量或速度得以大幅度提高，实现高速、超高速列车碰撞实验的深度开展。
为了实现上述目的，本实施系统提供以下技术方案：
一种囊式机车车辆推动碰撞实验系统，由空气压缩系统100、大容量高压气体贮存系统200、气囊充气管路系统300、气囊推动系统400、机车车辆碰撞系统500和数据监测系统600组成；空气压缩系统100通过管道与大容量高压气体贮存系统200气路连接；大容量高压气体贮存系统100与气囊充气管路系统气路300连接；气囊充气管路系统300与气囊推动系统400气路连接；为主动车辆起到持续推动作用的气囊推动系统400与机车车辆碰撞系统500之间为柔性接触联接。
通过以上技术方案，本发明提供的囊式机车车辆推动碰撞实验系统，充分利用贮气罐中高压空气的压缩能，对压缩空气进行有效可控地释放，实现车辆不同能级、不同速度的碰撞推动与实验。囊式大行程机车车辆推动碰撞实验系统，将上述各子系统按功能与工艺流程进行配置，构成一个完整的机车车辆碰撞实验系统。
本发明将传统固定活塞作功过程或气体瞬间爆破能量传递过程转变为柔性气囊持续作功的过程，随着折叠压缩气囊展开和长度的增加，实现了大行程、长距离持续作功，使机车车辆获得的能量或速度得以大幅度提高，有利于实现高速列车碰撞实验的深度开展。本发明制作简便、成本低、作用力大且持久、稳定可靠、易于实现。
附图说明如下：
图1是囊式机车车辆推动碰撞实验系统示意图。
图2为囊式机车车辆推动碰撞实验系统气囊展开推动示意图。
图3为囊式机车车辆推动碰撞实验系统车辆碰撞示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例提供一种囊式机车车辆推动碰撞实验系统，如图1、图2、图3所示，系统包括：空气压缩系统100、大容量高压气体贮存系统200、气囊充气管路系统300、气囊推动系统400、机车车辆碰撞系统500和数据监测系统600。所述空气压缩系统(100)通过管道与大容量高压气体贮存系统200相连接，所述大容量高压气体贮存系统通过管道与气囊充气管路系统相连接，所述气囊充气管路系统与气囊推动系统相连接，所述气囊推动系统对机车车辆碰撞系统之主动车辆起到持续推动作用。
空气压缩系统沿气路顺序设有空气压缩机、除湿器、安全单向阀。空气压缩机1与除湿器2通过管道连接，除湿器与安全单向阀3通过管道连接。
大容量高压气体贮存系统200由储气罐5、放空阀4、排液阀6、气压计51和出气管道组成，储气罐5与空气压缩系统100中安全单向阀3通过管道连接，放空阀4与储气罐5连接，且位于储气罐5上方，排液阀6与储气罐5连接，且位于储气罐5下方，储气罐设有出气通道，气压计与储气罐5连通。
气囊充气管路系统设有流量控制阀及开闭控制阀的驱动装置。气囊充气管路系统300设有进气管道和出气管道，流量控制阀11，控制阀设有驱动装置。
气囊推动系统的一端为密闭半筒体，另一端为贴合在所述密闭半筒体开口端并可沿筒体轴向伸缩的可折叠圆柱形柔性气囊。在本例中气囊推动系统固定开口气缸12(即一端开放的圆柱筒体)和折叠长圆柱形开口气囊15的组合体、开口气囊与开口气缸之间联接的固定件14，并设置有放空阀13、排水阀9、干燥器10、导向器8、气压计121。开口气囊与开口气缸之间由固定件连接并形成密封。放空阀13与固定开口气缸12相连并位于固定开口气缸上方，排水阀9与固定开口气缸相连并位于固定开口气缸下方，干燥器10与固定开口气缸相连且位于固定开口气缸下方，气压计121与开口气缸连通，导向器8套于折叠长圆柱形开口气囊15外侧，对折叠长圆柱形开口气囊起到支撑保护作用。
机车车辆碰撞系统500由主动车辆17、主动车辆锁定器7、被撞车辆18和钢轨19所构成。主动车辆与被撞车辆置于钢轨之上，主动在系统进行实验之前主动车辆锁定器将主动车辆(17)锁定，主动车辆17释放时主动车辆锁定器打开。
下面结合图1、图2、图3说明本发明的使用方法及流程：通过所述空气压缩系统100中的压缩机1压缩空气经除湿器2干燥后通过安全单向阀3进入大容量高压气体贮存系统200并进行储存，达到一定压力后，压缩机1可关闭。进行实验前，打开气囊推动系统400中的放空阀13对气囊内空气进行释放，同时将气囊推动系统400中折叠长圆柱形开口气囊15折叠收缩于开口气缸12近侧，机车车辆碰撞系统500中的主动车辆17被推置于折叠长圆柱形开口气囊15侧面并紧靠，同时用主动车辆锁定器7将主动车辆锁定，然后关闭放空阀13。实验时，根据实验不同速度与动力要求，通过气囊充气管路系统300的流量控制阀及其驱动装置11(开关量与速度与动力大小有关)，大容量高压气体贮存系统200的压缩空气进入气囊推动系统400并压缩折叠长圆柱形开口气囊15，折叠长圆柱形开口气囊与主动车辆17接触处产生推力，当气囊推动系统400内气体压力达到要求程度后，打开主动车辆锁定器开关，主动车辆被释放，气囊推动系统内高压气体持续作用于折叠长圆柱形开口气囊15，使气囊产生作用力于主动车之上，随着主动车辆的移动，折叠长圆柱形开口气囊逐渐展开并持续作用于主动车辆之上，此时只要大容量高压气体贮存系统200中气体量与压力足够，气囊充气管路系统300通气量适当，可实现折叠长圆柱形开口气囊15恒作用力于主动车辆之上。在折叠长圆柱形开口气囊15持续作用力之下，主动车辆产生加速度，速度快速增长，当折叠长圆柱形开口气囊展开完成后，主动车辆将得到最大速度并与折叠长圆柱形开口气囊脱离，行驶一段距离后与被撞车辆相撞而实现碰撞实验的目的。
其中应注意到：大容量高压气体贮存系统所设放空阀4是为了释放储气罐5中空气，以便对大容量高压气体贮存系统200进行检修，所设排液阀6可将储气罐5中的集水放空；气囊推动系统400中所设放空阀13和排水阀9作用与大容量高压气体贮存系统200中所设相同，所设干燥器10是使折叠长圆柱形开口气囊15保持较干燥的状态，保证其使用性能；导向器8对折叠长圆柱形开口气囊15起到导向、约束、保护作用，在折叠长圆柱形开口气囊15延伸过程中也能起到相同作用。
以上叙述力图显示和描述本发明的主要特征、发明实质、基本原理、技术优点以及具体实施方式，本领域的技术人员将会意识到，这里所述的实施方式是为了帮助读者理解本发明的原理，在不脱离本发明思想和范围的前提下，本发明还会有其他各种变化和改进，应被理解为本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种机车车辆推动碰撞囊式实验系统，其特征在于，由空气压缩系统(100)、大容量高压气体贮存系统(200)、气囊充气管路系统(300)、气囊推动系统(400)、机车车辆碰撞系统(500)和数据监测系统(600)组成;空气压缩系统(100)通过管道与大容量高压气体贮存系统(200)气路连接;大容量高压气体贮存系统(100)与气囊充气管路系统气路(300)连接;气囊充气管路系统(300)与气囊推动系统(400)气路连接;为主动车辆起到持续推动作用的气囊推动系统(400)与机车车辆碰撞系统(500)之间为柔性接触联接,在实验开始时,气囊推动系统（400）中折叠长圆柱形开口气囊（15）折叠收缩于开口气缸（12）近侧，机车车辆碰撞系统（500）中的主动车辆（17）被推置于折叠长圆柱形开口气囊（15）侧面并紧靠。
2.根据权利要求1所述的机车车辆推动碰撞囊式实验系统，其特征在于，所述空气压缩系统沿气路顺序设有空气压缩机、除湿器、安全单向阀。
3.根据权利要求1所述的机车车辆推动碰撞囊式实验系统，其特征在于，所述大容量高压气体贮存系统设置有储气罐、放空阀、排液阀、气压计和出气管道。
4.根据权利要求1所述的机车车辆推动碰撞囊式实验系统，其特征在于，所述气囊充气管路系统设有流量控制阀及开闭控制阀的驱动装置。
5.根据权利要求1所述的机车车辆推动碰撞囊式实验系统，其特征在于，所述气囊推动系统的一端为密闭半筒体，另一端为贴合在所述密闭半筒体开口端并可沿筒体轴向伸缩的可折叠圆柱形柔性气囊。
6.根据权利要求1所述的机车车辆推动碰撞囊式实验系统，其特征在于，机车车辆碰撞系统设有限制主动车辆移位的锁定器。
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