CN103674583A

CN103674583A - 轨道车辆垂向减震性能测试方法

Info

Publication number: CN103674583A
Application number: CN201310641547.5A
Authority: CN
Inventors: 余进; 刘韶庆; 邓小军; 徐跃; 姚非; 刘先恺; 龚明
Original assignee: CSR Qingdao Sifang Locomotive and Rolling Stock Co Ltd
Current assignee: CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: CN103674583B

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆垂向减震性能测试方法，在待试验列车前后两个转向架的下方设置试验平台，在所述试验平台中设置有多个垂向激振装置，具体包括如下步骤：A、将待试验列车放置在试验平台上；B、根据试验要求，在列车的内部放置相应重量的配重设备，使得列车的车体达到试验所需的状态要求；C、在列车上布置加速度传感器及位移传感器；D、根据试验所需轨道线路条件控制多个垂向激振装置分别在垂向上动作一定位移量；E、根据各个工况下测试的各个布点的加速度信号判断该被试列车的垂向减震性能。本发明可以针对各种不同轨距、不同铁道车辆进行试验，还可以根据实际情况来模拟不同的线路情况，最大限度的使用试验装置，节约试验资金，确保测试结果精确，对确保高速铁路安全运营等具有十分重要意义。

Description

轨道车辆垂向减震性能测试方法

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆性能测试方法，特别涉及一种轨道车辆垂向减震性能的测试方法，属于轨道车辆制造技术领域。

背景技术

从1997年4月开始，中国铁路先后进行了6次大面积提速，至2010年7月1日，中国正式走向高铁时代，高铁最快时速可达322km/h。

铁路运输向高速重载的发展，使列车运行的振动加剧，各部件的服役环境恶化，暴露在转向架、轮轴和车体等的结构强度问题逐渐增多，特别是在高速列车所要求的结构轻量化后，结构强度问题将更加突出，同时乘客对乘坐的舒适性提出了越来越高的要求，为了从根本上解决这种车辆高速化带来的问题，车辆的垂向减震性能至关重要。

目前为止，铁路机车车辆垂向减震性能测试研究所采用的试验方法主要有：

一、实际车辆在特定的实际线路上进行试验，虽然该试验方法可进行真车实线的垂向减震性能测试研究，但具有很多的弊端，主要有：试验中很多轨道线路参数无法精确测量；试验参数如车辆的配重、减震器的更换、及减震器工作高度的调节等参数不能随意调节或改变；受线路外界情况影响较大，影响线路的正常运行，导致此路段仅能供于试验使用，影响正常的铁路运输及运营；每进行一次试验需要将车辆运送到指定的线路，以及将被试车辆配重到空车及重车状态，以及减震器的更换等所需要的时间周期极长；由于以上一系列问题导致的试验成本昂贵，代价太高等等。

二、室内试验研究，又分为：

仿真计算的研究，通过计算机专用软件如Simpack，Adams等动力学分析软件模拟列车轨道状况，在软件中建立需要分析的车辆模型来计算仿真其垂向减震性能。此种方法比较简单，但是软件模拟仅仅是理想状况，不能完全的考虑实际列车的悬挂系统及受力状况，因此跟实际试验有一定的差距，可信度较低。

实验室实际模拟试验。在真实的轨道线路上制造一定的缺陷，比如三角坑等，将被试车辆放置在试验准备的轨道线路上，使其通过人工制造的线路缺陷来进行真车实线的垂向减震性能测试研究。此种方法模拟了实际列车通过缺陷轨道的状况，但是该种方式实现的难度较高，需要现场在真实的轨道上设定特殊的缺陷，此种办法的代价较大，破坏了真实的轨道，一次设置的轨道仅能完成一种轨道线路类型的试验，进行另一种轨道线路试验时需要再一次的设置，试验话费过多时间，且较为费力，结果较真实值偏差也较大，不经济科学。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种轨道车辆垂向减震性能测试方法，成本低、效率高，可以针对不同轨道条件和不同车辆状态进行试验。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轨道车辆垂向减震性能测试方法，在待试验列车前后两个转向架的下方设置试验平台，在所述试验平台中设置有多个垂向激振装置，具体包括如下步骤：

A、将待试验列车放置在试验平台上；

B、根据试验要求，在列车的内部放置相应重量的配重设备，使得列车的车体达到试验所需的状态要求；

C、在列车上布置加速度传感器及位移传感器；

D、根据试验所需轨道线路条件控制多个垂向激振装置分别在垂向上动作一定位移量；

E、根据各个工况下测试的各个布点的加速度信号判断该被试列车的垂向减震性能。

进一步，所述试验平台包括顶板和底板，在所述顶板和底板之间设置所述垂向激振装置，所述列车放置在所述顶板上。

进一步，在每个试验平台中设置两个垂向激振装置，两个垂向激振装置沿车体宽度方向对称设置在转向架中心的下方。

进一步，在上述步骤C中，在轴箱、构架的四个角及中部、车体中心垂向方向上分别布置加速度传感器及位移传感器。

进一步，在上述步骤D中，控制前后两个试验平台的四个垂向激振装置同时向下运动一定的高度。

进一步，在上述步骤D中，控制前端的试验平台的两个垂向激振装置同时向下运动一定的高度，后端的试验平台的两个垂向激振装置保持位置不变。

进一步，在上述步骤D中，控制前后两个试验平台的同一侧的两个垂向激振装置同时向下运动一定的高度。

进一步，在上述步骤D中，控制前后两个试验平台的相反一侧的两个垂向激振装置同时向下运动一定的高度。

进一步，在上述步骤D中，控制前端的试验平台的一侧的一个垂向激振装置向下运动一定的高度，另一个垂向激振装置保持位置不变，后端的试验平台的两个垂向激振装置也保持位置不变。

进一步，在所述顶板上沿车体宽度的方向设置有相互平行的多个通长的轨道形槽，不同规格车辆的轮对落在试验平台后，用斜锲与轮对相应位置的所述轨道形槽配合将列车与顶板固定。

综上内容，本发明所述的一种轨道车辆垂向减震性能测试方法，与现有技术相比，具有如下优点：

（1）该种测试方法可以针对各种不同轨距（如1435mm、1000mm及1676mm等轨距）的，各种不同铁道车辆（如机车、动车、拖车及地铁等铁道车辆）进行试验，最大限度的使用试验装置，节约试验资金，确保测试结果精确，该方法能够实现不同的轨道条件、不同车辆状态下的垂向减震性能测试研究，对确保高速铁路安全运营等具有十分重要意义。

（2）该方法在试验中，可以根据实际情况来模拟不同的线路情况，在试验时根据线路超高情况，将试验台调整成为需要模拟的状态，然后将被试车辆配重，使其达到真实的线路运行情况，以此来模拟被试车辆在真实的线路中的实际运行状况，从而来测量其垂向减震器性能，为列车垂向减震机理研究提供更加真实有效的试验数据。

（3）该试验方法可以进行多次反复试验，试验过程中所用的时间周期短，需要的人力，物力等成本较低，而试验的效率较高，从而为铁道车辆垂向减震机理研究提供更加真实有效的试验数据，对确保高速铁路安全运营等具有十分重要意义。

（4）该方法不影响列车的正常运行，便于实施。

附图说明

图1是本发明垂向减震性能测试装置结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是本发明试验平台结构示意图。

如图1至图3所示，试验平台1，列车2，转向架3，轮对4，斜锲5，配重块6，顶板7，底板8，垂向作动器9，轨道形槽10。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1和图2所示，一种轨道车辆垂向减震性能测试方法，在试验平台1上进行，待试验的列车2在试验时放置在试验平台1上，试验平台1为两个，相对于列车2前后两个转向架3设置，每个转向架3在试验时落在相应的试验平台1上。

试验时，在列车2的内部放置配重设备，本实施例中，配重设备优选采用配重块6，在列车2的内部装上数量不等的配重块6，通过放置不同重量的配重块6，可以模拟列车2的实际状态，即根据车辆空车、重车等状态添加或减少相应配重块6的数量，以使车体达到试验所需的状态要求，实现在同一试验平台1上针对不同车辆状态进行试验。配重块6选择使用具有一定质量的规则铁块，取放均非常方便,而且规则的铁块可以最大限度的节约试验台的空间，同时可以反复进行利用，也节约了试验资金。

如图3所示，每个试验平台1均包括顶板7和底板8，顶板7和底板8之间设置多个垂向激振装置，本实施例中，垂向激振装置优选采用结构简单、控制方便的垂向作动器9。每个试验平台1上安装两个垂向作动器9，即每列列车2配备四个垂向作动器9，每个试验平台1下方的两个垂向作动器9沿车体的宽度方向对称设置，设置在转向架3中心的位置下方，列车2则固定安装在顶板7上，由垂向作动器9支撑顶板7及其上的列车2。垂向作动器9采用液压作动器，通过控制液压来控制垂向作动器9在垂直方向上的动作，使顶板7上升或下降一定高度，两个垂向作动器9可以分别控制。

在做垂向减震性能测试时，可以通过控制四个垂向作动器9在垂向上分别动作一定位移量，同时使顶板7上的列车2也相应上升或下降一定高度，记录每个垂向作动器9上升或下降的位移量及列车2轴箱、构架和车体的垂向振动加速度及位移值，从而完成垂向减震性能测试。通过垂向作动器9的动作，模拟实现不同的线路缺陷，同时具有占用空间小、试验周期短的优点。

在每个转向架3上设置有两组轮对4,每组轮对4设置有两个轴箱,所以每节列车2上设置有8个轴箱,试验时,在列车2的8个轴箱、构架的四个角及中部、车体中心垂向方向上分别布置加速度传感器及位移传感器,以检测在上升或下降过程中各位置的垂向振动加速度及位移值。

为了提高试验平台1的通用性，顶板7的宽度大于目前正在使用的最宽的轨距，在顶板7上沿车体宽度的方向设置有相互平行的多个通长的轨道形槽10，轨道形槽10与轨道形状相同，真实地模拟了轨道，使试验结果更加真实可靠。不同规格车辆的轮对4落在试验平台1后，用斜锲5与轮对4相应位置的轨道形槽10配合固定，进而将列车2稳定固定在试验平台1上，列车2的安装非常方便，而且可以适用所有规格的列车2（如机车、动车、拖车及地铁等铁道车辆），同时也可以适用不同的轨距（如1435mm、1000mm及1676mm等轨距）。

下面详细描述垂向减震性能的测试方法，具体包括如下步骤：

A、将待试验的列车2放置在试验平台1上，并通过斜锲5与顶板7上的轨道形槽10相配合，将列车2的前后两个转向架3分别固定在前后两个试验平台1上。

B、根据试验要求，在列车2的内部放置相应重量的配重块6，使得列车2的车体达到试验所需的状态要求。

C、在待试验列车2的8个轴箱、构架的四个角及中部和车体中心垂向方向上分别布置加速度传感器及位移传感器。

D、分别控制四个垂向作动器9在垂向上动作一定位移量，使得试验平台1迅速的变为另一种轨道线路条件，进而模拟试验所需的各种轨道线路条件，具体的实施方式有如下几种：

1）控制试验平台1下方的两个垂向作动器9，使得前后两个试验平台1下方的四个垂向作动器9同时向下运动一定的高度，记录试验平台1顶板7下降的的位移量，同时通过布置的加速度传感器和位移传感器记录列车2的轴箱、构架和车体的垂向振动加速度及位移值。

2）控制试验平台1下方的两个垂向作动器9，使得前端的试验平台1下方的两个垂向作动器9同时向下运动一定的高度，后端的试验平台1下方的两个垂向作动器9保持位置不变，记录试验平台1下降的的位移量及列车2的轴箱、构架和车体的垂向振动加速度及位移值。

3）控制试验平台1下方的两个垂向作动器9，使得前后两个试验平台1下方的同一侧的两个垂向作动器9同时向下运动一定的高度，另一侧的两个垂向作动器9不变，记录试验平台1下降的的位移量及列车2的轴箱、构架和车体的垂向振动加速度及位移值。

4）控制试验平台1下方的两个垂向作动器9，使得前后两个试验平台1下方的相反一侧的两个垂向作动器9同时向下运动一定的高度，另外两个垂向作动器9不变，记录试验平台1下降的的位移量及列车2的轴箱、构架和车体的垂向振动加速度及位移值。

5）控制试验平台1下方的两个垂向作动器9，使得前端的试验平台1下方的一侧的一个垂向作动器9向下运动一定的高度，另一个垂向作动器9保持位置不变，后端的试验平台1下方的两个垂向作动器9也保持位置不变，记录试验平台1下降的位移量及列车的轴箱、构架和车体的垂向振动加速度及位移值。

E、根据各个工况下测试的加速度信号来判断该被试车辆的垂向减震器的性能。

F、根据试验的条件，改变步骤B及步骤D的条件，改变步骤D中各个工况的位移量等来测试被试列车不同状态下的垂向减震器性能。

通过以上试验中测得的加速度信号，可得到车辆的垂向平稳性指标W，从而用来考核和评估车辆的垂向减震性能，具体方法如下：

(1)车体振动加速度

车辆车体振动加速度应满足以下条件：

车体垂向加速度最大值 Acz≤2.5m/s²

车体垂向加速度均方根 sAcz≤0.75m/s²

(2)运行平稳性的评价

具体评价指标如下：

对以上测试得到的车体振动加速度信号进行分析，车体振动加速度包含多个频率成分，而其中单一频率的平稳性指标计算公式为：

W_{i} = 7.08 \sqrt[10]{\frac{{A_{i}}^{3}}{f_{i}} F (f_{i})}

式中：W_i----平稳性指标；

A_i-----振动加速度(g)；

f_i------振动频率(Hz)；

F(f_i)---频率修正系数，见表1。

表1

平稳性指标计算的频率范围为0.5～40Hz。

不同频率加速度的平稳性指标值按以下公式进行合成，

W = \sqrt[10]{Σ_{i = 1}^{n} {W_{i}}^{10}}

平稳性评价指标按表2分级，新造车辆平稳性指标不应低于2.5。

表2

平稳性等级	评定	平稳性指标
			1级	优	W<2.5
2级	良好	2.5<W<2.75
			3级	合格	2.75<W<3.0

该种测试方法可以针对各种不同轨距、不同铁道车辆进行试验，可以最大限度的使用试验装置，通用性强，节约试验资金，而且可以保理论上测试结果精确，对确保高速铁路安全运营等具有十分重要意义。

在试验中，可以根据实际情况通过控制各个垂向作动器的动作模拟不同的线路情况，在试验时根据线路超高情况，将试验台调整成为需要模拟的状态，然后将被试车辆配重，使其达到真实的线路运行情况，以此来模拟被试车辆在真实的线路中的实际运行状况，从而来测量其垂向减震器性能，为列车垂向减震机理研究提供更加真实有效的试验数据。

另外，该试验方法可以进行多次反复试验，试验过程中所用的时间周期短，需要的人力，物力等成本较低，而试验的效率较高，在试验时不影响列车的正常运行，便于实施。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种轨道车辆垂向减震性能测试方法，其特征在于：在待试验列车前后两个转向架的下方设置试验平台，在所述试验平台中设置有多个垂向激振装置，具体包括如下步骤：

A、将待试验列车放置在试验平台上；

C、在列车上布置加速度传感器及位移传感器；

2.根据权利要求1所述的轨道车辆垂向减震性能测试方法，其特征在于：所述试验平台包括顶板和底板，在所述顶板和底板之间设置所述垂向激振装置，所述列车放置在所述顶板上。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆垂向减震性能测试方法，其特征在于：在每个试验平台中设置两个垂向激振装置，两个垂向激振装置沿车体宽度方向对称设置在转向架中心的下方。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆垂向减震性能测试方法，其特征在于：在上述步骤C中，在轴箱、构架的四个角及中部、车体中心垂向方向上分别布置加速度传感器及位移传感器。

5.根据权利要求1所述的轨道车辆垂向减震性能测试方法，其特征在于：在上述步骤D中，控制前后两个试验平台的四个垂向激振装置同时向下运动一定的高度。

6.根据权利要求1所述的轨道车辆垂向减震性能测试方法，其特征在于：在上述步骤D中，控制前端的试验平台的两个垂向激振装置同时向下运动一定的高度，后端的试验平台的两个垂向激振装置保持位置不变。

7.根据权利要求1所述的轨道车辆垂向减震性能测试方法，其特征在于：在上述步骤D中，控制前后两个试验平台的同一侧的两个垂向激振装置同时向下运动一定的高度。

8.根据权利要求1所述的轨道车辆垂向减震性能测试方法，其特征在于：在上述步骤D中，控制前后两个试验平台的相反一侧的两个垂向激振装置同时向下运动一定的高度。

9.根据权利要求1所述的轨道车辆垂向减震性能测试方法，其特征在于：在上述步骤D中，控制前端的试验平台的一侧的一个垂向激振装置向下运动一定的高度，另一个垂向激振装置保持位置不变，后端的试验平台的两个垂向激振装置也保持位置不变。

10.根据权利要求2所述的轨道车辆垂向减震性能测试方法，其特征在于：在所述顶板上沿车体宽度的方向设置有相互平行的多个通长的轨道形槽，不同规格车辆的轮对落在试验平台后，用斜锲与轮对相应位置的所述轨道形槽配合将列车与顶板固定。