CN103454062B - 用于高速列车碰撞实验的加速系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工作状态稳定并且能够使机车车辆获得较长的加速行驶距离的用于高速列车碰撞实验的加速系统。该加速系统包括底座，所述底座上固定安装有储气筒，所述储气筒的一端通过端盖密封，另一端连接有引导筒，所述引导筒上套设有辅助滑块组件以及可折叠圆柱形柔性气囊，所述可折叠圆柱形柔性气囊的一端与辅助滑块组件密封连接，另一端通过密封板将其密封，所述引导筒远离储气筒的一端设置有用于限制辅助滑动组件滑动的限位组件。利用该加速系统进行高速列车碰撞实验时，能够实现二级加速，可以使推动力的作用时间更长，机车车辆的加速行驶距离更长，而且工作状态稳定，适合在高速列车碰撞实验设备领域推广应用。

Description

用于高速列车碰撞实验的加速系统

技术领域

本发明涉及高速列车碰撞实验设备领域，具体涉及一种用于高速列车碰撞实验的加速系统。

背景技术

随着我国国民经济的蓬勃发展，特别是高速铁路建设的快速发展，列车碰撞事故成为影响列车运行安全的最为严重的事故之一，这类事故将会直接造成车毁人亡的严重后果。我国铁路高速列车的客车是按照“薄壁筒形结构、整体承载”的思路进行设计和制造的，底架、侧墙和顶棚结构多数采用铝合金的夹层结构材料，这些材料的大量使用极大地减轻了车辆的重量，实现了结构的轻量化，但是，大量采用铝合金挤压型材的车体结构，其抗碰撞性能会极大地降低，这些大型“薄壁”和“夹层”的铝合金车体结构使得车辆发生高速碰撞时会产生较大的塑性变形，容易导致灾难性的后果，因此对高速列车有必要研究该类型车体结构的抗碰撞性能的设计和研究。

为了尽可能在车体结构设计中采用大能量吸收结构，需要有效地利用碰撞实验装置和高效加速系统研究车辆在受到高速撞击时，车体结构的主要承载结构，特别是如何对底架结构的端部采用大变形吸能装置来缓和巨大的碰撞冲击和吸收冲击产生的巨大动能。这主要是因为底架结构端部采用薄壁梁结构的吸能特性和变形模式，将直接决定着车体在撞击时的碰撞响应性能。对于薄壁吸能元件的研究，在国内外同类都有相关学者在做积极的研究，但是如何有效地利用碰撞实验装置和采用合适的列车加速碰撞方法的相关研究相对比较少。

目前机车车辆碰撞获得当量碰撞速度常规下所采用的加速系统是大型活塞气缸推动系统，此系统在设计、安装、运行维护等方面存在一定问题或困难；另外还有采用类似导弹气体发射推动系统，使机车车辆在一通道内由气体推动而实现加速增速，但也存在如气体冲击时间短、制造难度高、音爆等问题。

专利号201210065340.3中提出了“一种机车车辆碰撞实验用气囊推动装置”，该专利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推动作功的过程，随着折叠压缩气囊展开和长度的增加，实现了长距离持续作功，使机车车辆能够获得较高的能量和速度。该专利在气囊完全展开后，小车便与气囊分开，作用在机车车辆上的推动力消失，因此，为了使机车车辆获得较长的加速行驶距离，就必须增加气囊的长度，但是气囊的长度越长越不利于其充气后展开状态的稳定性，容易导致整个工作状态不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工作状态稳定并且能够使机车车辆获得较长的加速行驶距离的用于高速列车碰撞实验的加速系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该用于高速列车碰撞实验的加速系统，包括设置有滑轨的底座，所述底座上固定安装有储气筒，储气筒上设置有进气接口与出气接口，所述储气筒的一端通过端盖密封，储气筒的另一端连接有引导筒，所述储气筒与引导筒密封连接，所述引导筒上套设有辅助滑块组件以及可折叠圆柱形柔性气囊，所述辅助滑块组件能够沿引导筒的外壁自由滑动并且辅助滑块组件与引导筒之间通过密封圈密封，所述可折叠圆柱形柔性气囊的一端与辅助滑块组件密封连接，所述可折叠圆柱形柔性气囊的另一端通过密封板将其密封，所述引导筒远离储气筒的一端设置有用于限制辅助滑动组件滑动的限位组件并且所述限位组件位于可折叠圆柱形柔性气囊内。

进一步的是，所述辅助滑块组件包括环状滑块，所述环状滑块的内圈上设置有第一环槽、第二环槽，所述密封圈设置在第一环槽、第二环槽内，所述环状滑块的外圈上设置有第三环槽，所述可折叠圆柱形柔性气囊的端部嵌入第三环槽内并利用环状压紧件将其压紧。

进一步的是，所述密封圈为轴用斯特封。

进一步的是，在引导筒的外壁上固定环形挡块形成所述的限位组件。

进一步的是，所述环形挡块靠近储气筒的一侧还设置橡胶圈。

进一步的是，所述储气筒上连接有安全绳索，安全绳索的自由端固定在辅助滑块组件上。

进一步的是，所述密封板上连接有圆柱形的套筒，所述可折叠圆柱形柔性气囊位于套筒内，所述套筒的底部设置有能够沿滑轨滑动的移动底座。

进一步的是，所述移动底座上设置有锁定装置。

进一步的是，所述储气筒上设置有用于测量储气筒内压力的气压计。

本发明的有益效果：利用该加速系统进行高速列车碰撞实验时，可折叠圆柱形柔性气囊在展开的过程中机车车辆可获得一级加速，由于本发明设置了引导筒、辅助滑块组件、限位组件等结构，当可折叠圆柱形柔性气囊完全展开后，继续保持进气量和压力，辅助滑块组件会沿着引导筒的表面滑行，展开后的可折叠圆柱形柔性气囊在纵向上整体移动，同时高压气体产生的推动力作用于机车车辆上，使得机车车辆继续加速前行获得二级加速，当辅助滑块组件滑行至引导筒端头时，限位组件会使辅组滑块停止滑行，此时二级加速阶段结束，因此，本发明所述的加速系统能够实现二级加速，可以使推动力的作用时间更长，机车车辆的加速行驶距离更长，与现有的加速系统相比，在将机车车辆加速至同样的碰撞速度条件下，双级加速系统使用的气囊长度会更短，保证了工作状态的稳定性，若在气囊长度相同的情况下，机车车辆在双级加速系统的作用下可获得更大的碰撞速度，而且本发明所述的加速系统结构更加简单，节约了成本。

附图说明

图1是本发明用于高速列车碰撞实验的加速系统的结构示意图；

图2是图1的A局部放大图；

图3是图1的B局部放大图；

附图标记说明：底座1、滑轨101、储气筒2、进气接口201、出气接口202、气压计203、端盖3、引导筒4、辅助滑块组件5、环状滑块501、环状压紧件502、可折叠圆柱形柔性气囊6、密封圈7、密封板8、限位组件9、橡胶圈10、安全绳索11、套筒12、移动底座13、锁定装置14、机车车辆15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图1、2、3所示，该用于高速列车碰撞实验的加速系统，包括设置有滑轨101的底座1，所述底座1上固定安装有储气筒2，储气筒2上设置有进气接口201与出气接口202，所述储气筒2的一端通过端盖3密封，储气筒2的另一端连接有引导筒4，所述储气筒2与引导筒4密封连接，所述引导筒4上套设有辅助滑块组件5以及可折叠圆柱形柔性气囊6，所述辅助滑块组件5能够沿引导筒4的外壁自由滑动并且辅助滑块组件5与引导筒4之间通过密封圈7密封，所述可折叠圆柱形柔性气囊6的一端与辅助滑块组件5密封连接，所述可折叠圆柱形柔性气囊6的另一端通过密封板8将其密封，所述引导筒4远离储气筒2的一端设置有用于限制辅助滑动组件滑动的限位组件9并且所述限位组件9位于可折叠圆柱形柔性气囊6内。该用于高速列车碰撞实验的加速系统的使用过程如下：进行实验前，打开出气接口202对储气筒2及可折叠圆柱形柔性气囊6内的空气进行释放，同时将可折叠圆柱形柔性气囊6折叠收缩于引导筒4上，密封板8与引导筒4的右端接触并将密封板8临时固定，机车车辆15被推置于密封板8表面并紧靠，然后关闭出气接口202，实验时，根据实验对速度与动力的不同要求，通过进气接口201充进一定量的气体，气体压缩可折叠圆柱形柔性气囊6周边和密封板8并使辅助滑块紧贴在引导筒4上，且在密封板8处产生推力并传递至机车车辆15，当储气筒2内气体压力达到要求后，解除密封板8的临时固定，可折叠圆柱形柔性气囊6内的高压气体持续作用于密封板8，密封板8推动机车车辆15移动，可折叠圆柱形柔性气囊6逐渐展开，此时只要储气筒2的进入气体量与压力足够，可实现可折叠圆柱形柔性气囊6恒作用力于机车车辆15上，在持续推动力之下，机车车辆15产生加速度，速度快速增加，当可折叠圆柱形柔性气囊6展开完成时，一级加速阶段结束，当可折叠圆柱形柔性气囊6完全展开后，继续保持进气量和压力，辅助滑块组件5会沿着引导筒4的表面滑行，展开后的可折叠圆柱形柔性气囊6在纵向上整体移动，同时高压气体产生的推动力作用于机车车辆15上，使得机车车辆15继续加速前行获得二级加速，当辅助滑块组件5滑行至引导筒4端头时，限位组件9会使辅组滑块停止滑行，此时二级加速阶段结束，二级加速阶段结束后，机车车辆15将得到最大速度并与密封板8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。利用该加速系统进行高速列车碰撞实验时，能够实现二级加速，可以使推动力的作用时间更长，机车车辆15的加速行驶距离更长，与现有的加速系统相比，在将机车车辆15加速至同样的碰撞速度条件下，双级加速系统使用的气囊长度会更短，保证了工作状态的稳定性，若在气囊长度相同的情况下，机车车辆15在双级加速系统的作用下可获得更大的碰撞速度，而且本发明所述的加速系统结构更加简单，节约了成本。

在上述实施方式中，所述辅助滑块组件5可以采用多种方式实现，只要能够达到目的即可，作为一种优选的方式是：所述辅助滑块组件5包括环状滑块501，所述环状滑块501的内圈上设置有第一环槽、第二环槽，所述密封圈7设置在第一环槽、第二环槽内，所述环状滑块501的外圈上设置有第三环槽，所述可折叠圆柱形柔性气囊6的端部嵌入第三环槽内并利用环状压紧件502将其压紧，这种结构的辅助滑块组件5，结构简单，可以很方便的与可折叠圆柱形柔性气囊6连接，而且也便于密封。为了保证辅助滑块组件5与引导筒4之间密封性，所述密封圈7为优选为轴用斯特封。

所述限位组件9可以采用多种方式实现，只要能够起到限制辅助滑动组件滑动的目的即可，作为优选的是：在引导筒4的外壁上固定环形挡块形成所述的限位组件9，这种方式结构简单，成本低，而且加工安装非常方便。

如果辅助滑动组件与环形挡板直接接触，二者之间会造成冲击，很容易使辅助滑动组件与环形挡板受到冲击损坏，为了避免上述情况的发生，所述环形挡块靠近储气筒2的一侧设置了橡胶圈10，通过设置橡胶圈10，可以避免辅助滑动组件与环形挡板直接接触并形成缓冲，保护辅助滑动组件与环形挡板不被损坏。

为了保证辅助滑动组件滑动到引导筒4右端后能够立刻停止滑行，避免辅助滑动组件从引导筒4上滑脱，所述储气筒2上连接有安全绳索11，安全绳索11的自由端固定在辅助滑块组件5上。

为了保证可折叠圆柱形柔性气囊6在展开过程中工作状态的稳定性，所述密封板8上连接有圆柱形的套筒12，所述可折叠圆柱形柔性气囊6位于套筒12内，所述套筒12的底部设置有能够沿滑轨101滑动的移动底座13，利用套筒12支撑可折叠圆柱形柔性气囊6、密封板8，可以有效保证工作状态的稳定性。

为了便于实验的操作，所述移动底座13上设置有锁定装置14，在实验开始时，利用锁定装置14将移动底座13固定进而就固定了密封板8，当需要解除密封板8的临时固定时，只需松开锁定装置14即可，所述锁定装置14可以采用挂钩、卡扣等方式实现。

另外，为了准确了解储气筒2内的压力情况，所述储气筒2上设置了用于测量储气筒2内压力的气压计203。

Claims (9)

1.用于高速列车碰撞实验的加速系统，包括设置有滑轨（101）的底座（1），所述底座（1）上固定安装有储气筒（2），储气筒（2）上设置有进气接口（201）与出气接口（202），其特征在于：所述储气筒（2）的一端通过端盖（3）密封，储气筒（2）的另一端连接有引导筒（4），所述储气筒（2）与引导筒（4）密封连接，所述引导筒（4）上套设有辅助滑块组件（5）以及可折叠圆柱形柔性气囊（6），所述辅助滑块组件（5）能够沿引导筒（4）的外壁自由滑动并且辅助滑块组件（5）与引导筒（4）之间通过密封圈（7）密封，所述可折叠圆柱形柔性气囊（6）的一端与辅助滑块组件（5）密封连接，所述可折叠圆柱形柔性气囊（6）的另一端通过密封板（8）将其密封，所述引导筒（4）远离储气筒（2）的一端设置有用于限制辅助滑动组件滑动的限位组件（9）并且所述限位组件（9）位于可折叠圆柱形柔性气囊（6）内。

2.如权利要求1所述的用于高速列车碰撞实验的加速系统，其特征在于：所述辅助滑块组件（5）包括环状滑块（501），所述环状滑块（501）的内圈上设置有第一环槽、第二环槽，所述密封圈（7）设置在第一环槽、第二环槽内，所述环状滑块（501）的外圈上设置有第三环槽，所述可折叠圆柱形柔性气囊（6）的端部嵌入第三环槽内并利用环状压紧件（502）将其压紧。

3.如权利要求2所述的用于高速列车碰撞实验的加速系统，其特征在于：所述密封圈（7）为轴用斯特封。

4.如权利要求1所述的用于高速列车碰撞实验的加速系统，其特征在于：在引导筒（4）的外壁上固定环形挡块形成所述的限位组件（9）。

5.如权利要求4所述的用于高速列车碰撞实验的加速系统，其特征在于：所述环形挡块靠近储气筒（2）的一侧还设置橡胶圈（10）。

6.如权利要求5所述的用于高速列车碰撞实验的加速系统，其特征在于：所述储气筒（2）上连接有安全绳索（11），安全绳索（11）的自由端固定在辅助滑块组件（5）上。

7.根据权利要求1至6中任意一项权利要求所述的用于高速列车碰撞实验的加速系统，其特征在于：所述密封板（8）上连接有圆柱形的套筒（12），所述可折叠圆柱形柔性气囊（6）位于套筒（12）内，所述套筒（12）的底部设置有能够沿滑轨（101）滑动的移动底座（13）。

8.如权利要求7所述的用于高速列车碰撞实验的加速系统，其特征在于：所述移动底座（13）上设置有锁定装置（14）。

9.如权利要求8所述的用于高速列车碰撞实验的加速系统，其特征在于：所述储气筒（2）上设置有用于测量储气筒（2）内压力的气压计（203）。