CN103645028B - 一种用于高速列车碰撞试验台的推动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高速列车碰撞实验台的推动装置，属于空气动力学技术领域。本发明能够解决利用空气弹簧实现对主动车辆（碰撞车辆）较大行程内的快速做功问题，使其在较短的时间和行程内达到所需碰撞速度。包括储气罐，空气弹簧、主动小车和轨道，储气罐通过安装座与地基固定，储气罐右端设有接口法兰，空气弹簧左端部接口通过压板和螺栓与接口法兰连接，空气弹簧右端部接口通过压板和螺栓与封底板连接；限位板通过螺栓与主动小车的左端面固定。本发明具有结构简单，占用空间较小，作用力大，主动车辆加速明显，实验成本低等优点，主要用于列车吸能装置的碰撞实验研究。

Description

一种用于高速列车碰撞试验台的推动装置

技术领域

本发明属于空气动力学技术领域，特别涉及用于碰撞实验台的气动装置。

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。除了欧洲各国铁路相继开展了大量的列车耐撞击研究外，美国、日本川崎重工也进行了大量的研究工作。美国1997年建立了有关列车碰撞的安全规范，并进行了大量试验研究工作。这些国家对客、货运列车的机车、客车以及城市轨道列车，已开始逐步采用耐冲击吸能结构车体，正计划全面推广应用。其中美国交通部Vople研究中心从1993年开始一直致力于列车碰撞方面的研究工作，从单节车辆与刚性墙的碰撞、机车与机车的碰撞、机车与车辆、车辆之间的碰撞，到列车对列车的碰撞，以及车辆发生碰撞后客室内乘客的二次碰撞都进行了大量研究。日本川崎重工已交付纽约地铁使用的R142型地铁列车，为满足美国提出的车体结构能吸收撞击能量的要求，专门在美国科罗拉多州的普韦布洛市进行了单台整车的冲撞试验。国际铁路联盟试验研究所(ERRI)在改进司机室正面碰撞时的动力阻抗方面进行了研究。其目的是开发分析碰撞过程的新方法和理论，设计能安装在车体上的能量吸收装置，并提出全尺寸碰撞可行性研究，在车辆端部碰撞区域耗散碰撞能量。这一项目还包括对能量吸收部件以及安装于车体上的能量吸收部件的材料和结构特性的研究，并作为设计的依据，包括铝制的蜂窝材料、承受冲击载荷的平板以及承受轴向载荷的钢管。

本发明主要考虑从实验环节验证机车车辆的碰撞特性，建立一种简单有效的实验平台，在较短时间内使得机车车辆获得较大的能量，从而实现碰撞。

鉴于目前实验中为获得当量碰撞速度所用的推动系统的一些不足之处，如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，类似导弹气体发射推动系统存在气体冲击时间短、制造难度高、音爆等问题，本发明需要解决碰撞实验台快速展开式推动系统，以实现机车车辆在较短时间、较短距离的情况下获得较大能量和速度，在有限空间内实现机车车辆高速碰撞实验开展。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高速列车碰撞试验台的推动装置，它能有效地实现机车车辆在较短时间、较短距离的情况下获得较大能量和速度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于高速列车碰撞实验台的推动装置，包括储气罐，空气弹簧、主动小车和轨道，储气罐通过安装座与地基固定，储气罐右端设有接口法兰，空气弹簧左端部接口通过压板和螺栓与储气罐的接口法兰连接，空气弹簧右端部接口通过压板和螺栓与封底板连接；限位板通过螺栓与主动小车的左端面固定。

所述储气罐上设有进气阀、限压阀、气压计、排气阀。

所述压板为圆环形薄板，其内孔一侧设有大圆弧半径的倒圆。

所述限位板沿圆周设有均匀分布的螺纹孔和均匀分布的通孔。

通过以上技术方案，可实现对主动小车快速做功，使其在短时间和行程内达到所需碰撞速度，具有作用力大，主动车辆加速明显，实验装置结构简单，占用空间较小，实验成本低等优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图

图2为本发明图1标记Ⅰ的局部放大图

图3为本发明图1标记Ⅱ的局部放大图

图4为本发明图1标记Ⅲ的局部放大图

图5为本发明限位板结构图

图6为本发明封底板结构图

图7为本发明压板结构图

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：

本发明提供一种用于高速列车碰撞试验台的推动装置，包括：固定在地基上的储气罐2，与储气罐2连接的空气弹簧12，设在轨道21上的主动小车18以及小车锁定装置20。储气罐2下方设置有安装底座1，储气罐2的开口端设有法兰接口7；同时，储气罐2安装有进气阀3、排气阀6、限压阀4和气压计5；安装座1与地基通过地脚螺栓固定，进气阀3与供气系统管道相连通，空气弹簧12左端部接口9通过压板10和螺栓8与储气罐2右端接口法兰7连接。

空气弹簧12相邻两个气室之间设有加固环13，空气弹簧12右端部接口17通过螺栓11与压板15和封底板16连接。

若气囊长度过长，其自由伸缩端在重力的作用下会向下移，则主动小车18所受推动力与其滑行的方向不在同一直线上，导致小车翻滚或是冲出轨道21。为了防止这种现象发生，在主动小车18的左端面上用螺栓14固定有一限位板22，空气弹簧12右端部接口17的安装螺栓11的螺母突出部分嵌入限位板22中，这可使封底板16与小车18充分接触，并对空气弹簧12的展开起导向的作用。限位板22设有沿圆周均匀分布的螺纹孔（通过螺栓将限位板与小车固定连接）和沿圆周均匀分布的通孔（中心圆与空气弹簧右端盖板上的法兰孔中心圆同轴线），孔的大小能使螺栓连接件嵌入，可限制空气弹簧12右端在垂直方向上因重力作用的位移，使推动力的方向与主动小车18行驶的方向在一条直线上，对空气弹簧12的展开也起着导向的作用。

下面结合图说明本发明的使用方法及流程：进行实验前，打开排气阀6对储气罐2及空气弹簧12内空气进行释放，将主动小车18推至与封底板16接触，压缩空气弹簧12至最小长度尺寸，并用锁定器20通过限位开关19将主动小车18锁定，，然后关闭排气阀6。

实验时，根据实验对速度与动力的不同要求，通过接入气泵的进气阀3对储气罐2充气，充入的气体使空气弹簧12有一定程度的膨胀，且在封底板16处产生推力并作用在主动小车18上，当储气罐2内气体压力达到实验要求后，打开锁定器20开关，锁定器20与主动小车18限位开关19脱离，主动小车18被释放，空气弹簧12在高压气体的作用下迅速地展，展开过程中高压气体所产生的巨大推动力作用在主动小车18上，使主动小车18在短时间内获得很大的加速度，在空气弹簧12完全展开后，主动小车18在获得最大速度后继续向前滑行至与被撞车辆相撞。该过程完成了在短距离短时间内主动小车18获得较大的能量，从而实现列车碰撞实验的要求，主动小车18的加速行程随着空气弹簧12的长度增大而延长，推动力也可随封底板16与主动小车18的作用面积和储气罐2内气体压强增大而增大。

以上叙述力图显示和描述本发明的主要特征、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 (4)

1.一种用于高速列车碰撞实验台的推动装置，包括储气罐（2），空气弹簧（12）、主动小车（18）和轨道（21），其特征在于：储气罐（2）通过安装座（1）与地基固定，储气罐（2）右端设有接口法兰（7），空气弹簧（12）左端部接口（9）通过压板（10）和螺栓（8）与接口法兰（7）连接，空气弹簧（12）右端部接口（17）通过压板（15）和螺栓（11）与封底板（16）连接；限位板（22）通过螺栓（14）与主动小车（18）的左端面固定；空气弹簧（12）右端部接口（17）的安装螺栓（11）的螺母突出部分嵌入限位板（22）中，在封底板（16）处产生推力并作用在主动小车（18）上。

2.根据权利要求1所述的一种用于高速列车碰撞实验台的推动装置，其特征在于：所述压板（10）为圆环形薄板，其内孔一侧设有大圆弧半径的倒圆。

3.根据权利要求1所述的一种用于高速列车碰撞实验台的推动装置，其特征在于：所述限位板（22）沿圆周设有均匀分布的螺纹孔和均匀分布的通孔。

4.根据权利要求1所述的一种用于高速列车碰撞实验台的推动装置，其特征在于：所述储气罐（2）上设有进气阀（3）、排气阀（6）限压阀（4）和气压计（5）。