CN103940570B - 轨道车辆实车对撞试验系统 - Google Patents

Abstract

一种轨道车辆实车对撞试验系统，包括安装有专用软件的中央控制台、发射器和摆放在同一钢轨上实车和模拟车；实车背向模拟车的一端配置发射器；模拟车面向实车的一端从外到内顺序安装匀力板和测力传感器阵列，该端部侧面悬臂安装撞击测速装置和高速摄影装置；在撞击试验过程中：模拟车静止，发射器在有效行程内对实车进行加速，实车经过一定距离的无动力自由滑行后与静止在轨道上的模拟车发生碰撞，实车自由滑行的距离至少为发射器有效行程的1.1倍；实车与模拟车发生碰撞时的试验撞击速度为设定撞击速度的1‑2倍，最低的试验撞击速度不低于每小时25公里；给模拟车配置发射器后，能够实现在同一轨道上两运动物体的相向或追尾的撞击试验。

Description

轨道车辆实车对撞试验系统

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆实车对撞试验系统。

背景技术

列车碰撞事故严重威胁乘员安全。为减轻列车碰撞事故造成的损失，研制耐冲击吸能车体，是减轻列车撞击事故灾害损失的重要途径，也是世界铁路客车车体结构（包括城市轨道交通车辆）发展的必然趋势。在轨道车辆结构耐撞性研究中，实车撞击试验是一种能真实反映撞击过程并且不可替代的研究手段。必须依托实车碰撞实验进行耐撞吸能车体开发。

中国专利申请号为200610046823.3，名称为《汽车被动安全系统碰撞实验方法》公开了以下技术方案：“一种汽车被动安全系统碰撞实验方法，可按以下步骤实施：(A)对车体进行加固并安装车载相机及数据采集系统； (B)检查和确定约束系统配置情况；检查座椅并记录座棋靠背的角度、位置及固定情况；(d)检查H点定位的精确性；(E)检查安全带的基本状态；(F) 检查方向盘和方向柱固定是否牢固；(G)检查仪表的固定是否坚固，如果有副气囊，是否固定牢固；(H)在假人的面部涂上油彩；(I)进行整车碰撞”。

中国专利申请号为01134940.9，名称为《坡道式汽车碰撞实验系统和碰撞实验方法》公开了以下技术方案：“一种坡道式汽车碰撞实验系统，包括：支架、牵引钢丝绳、卷扬机和托辊组成牵引导向装置；其中支架固定在坡道的顶端，支架上设有一卷扬机，顺序安装另一支架，该支架上设有托辊，一根牵引钢丝绳通过托辊和卷扬机相连，牵引钢丝绳另一端通过牵引车上的动滑轮再绕回连接到坡道的顶端；或者直接与牵引定位车连接；牵引定位车与实验车之间连接依靠一牵引钩及脱钩释放机构，实现牵引定位车与实验车之间的联结和分离；有一定高差的加速度坡道包括水平过渡段、曲线过渡段和直线加速段；坡道的一端连接试验段，试验段上设置一安有测试设备的观测塔，试验段两旁设有护墙；实验车内安装有测试加速度的仪器” 。

以上公开的两种技术方案，虽然它们能够在汽车领域应用，但它们都不能直接使用在轨道车辆的撞击实验上。其根本原因是轨道车辆构造的特殊性，其体积大、质量大、撞面积大，一般不小于4米×4米；特别是高铁上运行的轨道车辆的速度高，撞击时能级高，无法直接借鉴使用，需要重新开发针对轨道车辆的实车碰撞实验系统。

直接采用模拟车进行两车对撞实验比单车体撞击刚性墙更接近实际碰撞场景，非常有必要开发模拟两车对接碰撞场景的实验装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种对质量为40~80T的和撞击速度为25~80km/h或者更高的轨道车辆实车进行撞击试验的，集驱动、制动、中央控制和试验参数采集于一体的轨道车辆实车对撞试验系统。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：所述试验系统包括安装有专用软件的中央控制台、发射器、实车和模拟车；所述实车和模拟车摆放在同一条安装在地基上的钢轨上；

所述实车背向模拟车的一端配置发射器；

所述模拟车的质量按照需要调整；模拟车面向实车的一端从外到内顺序安装匀力板和测力传感器阵列；模拟车面向实车的端部一侧或两侧，悬臂安装撞击测速装置和高速摄影装置；撞击测速装置、高速摄影装置和测力传感器阵列通过有线或无线方式与中央控制台连接；

在撞击试验过程中：

模拟车静止在钢轨上，所述中央控制台通过程序控制发射器、撞击测速装置、高速摄影装置和测力传感器阵列的工作，并接收保存相关数据；

所述发射器在有效行程内对实车进行加速，实车经过一定距离的无动力自由滑行后与静止在钢轨上的模拟车发生碰撞，实车自由滑行的距离至少为发射器有效行程的1.1倍；

所述实车与模拟车发生碰撞时的试验撞击速度为设定撞击速度的1-2倍，设定撞击速度为实车运营时速的20-40%，最低的试验撞击速度不低于每小时25公里；

试验结束后进行分析计算，输出试验结果。

所述模拟车配置另外一个与中央控制台连接发射器；在撞击试验过程中，两个发射器同时工作，各自推动实车和模拟车相向或同向滑行直到相撞。

所述实车配置在调试工况时使用的调速制动装置接头，调速制动装置接头能够连接制动装置；在钢轨的一侧或者两侧安装调试测速装置，调试测速装置的中垂线均位于实车开始自由滑行时所处的位置。

所述实车和模拟车均配置在调试工况时使用的调速制动装置接头，调速制动装置接头能够连接制动装置；在钢轨的一侧或者两侧安装两套调试测速装置，一套调试测速装置的中垂线均位于实车开始自由滑行时所处的位置，另外一套调试测速装置的中垂线均位于模拟车开始自由滑行时所处的位置；但实车和模拟车不能同时连接制动装置。

所述实车的车体内被分为乘员区和可变形区，可变形区位于乘员区的两端，在乘员区内安装若干组行程开关及撞块，每组的行程开关或撞块安装在侧墙内，对应的撞块或行程开关安装在地板上，撞击试验前，每组的行程开关或撞块相隔设定距离；在撞击发生过程中，当某一组的行程开关及撞块相接触时，表明乘员区的溃变发生，行程开关触发中央控制台中的报警器工作。

所述实车分为乘员区和可变形区，在乘员区的外侧面上按照设定间隔布置设定宽度的垂直标记线；在撞击发生过程中，当中央控制台通过高速摄影装置获得乘员区的若干条标记线在高速摄影装置的捕捉区内所占的宽度减少量超出设定值时，表明乘员区的溃变发生，中央控制台中的报警器开始报警。

与现有技术相比，本发明具有优点：构造科学合理，操作简单易行，能够对大质量（40~80T）和高撞击速度（25~80km/h或者更高）的轨道车辆实车进行撞击试验，并集驱动、制动、中央控制和试验参数采集于一体。

附图说明：

图1为本发明一实施例结构示意图；

图2为图1俯视结构示意图；

图中：1-中央控制台，2-发射器，3-实车，4-调速制动装置接头，5-调试测速装置，6-钢轨，7-地基，8-撞击测速装置，9-高速摄影装置，10模拟车，11-匀力板，12-测力传感器阵列，13-模拟车车体。

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，所述试验系统包括安装有专用软件的中央控制台1、发射器2、实车3和模拟车10；所述实车3和模拟车10摆放在同一条安装在地基7上的钢轨6上；

所述实车3背向模拟车10的一端配置发射器2；

所述模拟车10的质量按照需要调整；模拟车10面向实车3的一端从外到内顺序安装匀力板11和测力传感器阵列12；模拟车10面向实车3的端部一侧或两侧悬臂安装撞击测速装置8和高速摄影装置9；撞击测速装置8、高速摄影装置9和测力传感器阵列12通过有线或无线方式与中央控制台1连接；

在撞击试验过程中：

模拟车10静止在钢轨6上，所述中央控制台1通过程序控制发射器2、撞击测速装置8、高速摄影装置9和测力传感器阵列12的工作，并接收保存相关数据；

所述发射器2在有效行程内对实车3进行加速，实车3经过一定距离的无动力自由滑行后与静止在钢轨6上的模拟车10发生碰撞，实车3自由滑行的距离至少为发射器2有效行程的1.1倍；

所述实车3与模拟车10发生碰撞时的试验撞击速度为设定撞击速度的1-2倍，设定撞击速度为实车3运营时速的20-40%，最低的试验撞击速度不低于每小时25公里；

试验结束后进行分析计算，输出试验结果。

所述模拟车10配置另外一个与中央控制台1连接发射器2；在撞击试验过程中，两个发射器2同时工作，各自推动实车3和模拟车10相向或同向滑行直到相撞。

所述实车3配置在调试工况时使用的调速制动装置接头4，调速制动装置接头4能够连接制动装置；在钢轨6的一侧或者两侧安装调试测速装置5，调试测速装置5的中垂线均位于实车3开始自由滑行时所处的位置。

所述实车3和模拟车10均配置在调试工况时使用的调速制动装置接头4，调速制动装置接头4能够连接制动装置；在钢轨6的一侧或者两侧安装两套调试测速装置5，一套调试测速装置5的中垂线均位于实车3开始自由滑行时所处的位置，另外一套调试测速装置5的中垂线均位于模拟车10开始自由滑行时所处的位置；但实车3和模拟车10不能同时连接制动装置。

所述实车3的车体内被分为乘员区和可变形区，可变形区位于乘员区的两端，在乘员区内安装若干组行程开关及撞块，每组的行程开关或撞块安装在侧墙内，对应的撞块或行程开关安装在地板上，撞击试验前，每组的行程开关或撞块相隔设定距离；在撞击发生过程中，当某一组的行程开关及撞块相接触时，表明乘员区的溃变发生，行程开关触发中央控制台1中的报警器工作。

所述实车3分为乘员区和可变形区，在乘员区的外侧面上按照设定间隔布置设定宽度的垂直标记线；在撞击发生过程中，当中央控制台1通过高速摄影装置9获得乘员区的若干条标记线在高速摄影装置9的捕捉区内所占的宽度减少量超出设定值时，表明乘员区的溃变发生，中央控制台1中的报警器开始报警。

在以下实施例中：

中央控制台1：安装有专用软件，采用现有技术设计制作，为本发明试验系统的控制、数据采集、分析处理和人机对话中心。

发射器2：采用现有技术的设备和产品。

实车3：被试车辆的实物，如地铁车辆，高铁车辆，普通轨道车辆等。

调速制动装置接头4：安装在实车3和模拟车10的合适部位，用于调试实车3和模拟车10自由滑行前的初速度，这个初速度是通过公知理论计算出来的。调试时，调速制动装置接头4与制动装置连接，既要能够测出所述的初速度，还要不让实车3与模拟车10相撞，实车3与模拟车10的初速度分别调试，它们共用一个制动装置，但不能同时使用；在正式试验时，调速制动装置接头4与制动装置脱离。

调试测速装置5和撞击测速装置8：为光电测速装置、激光测速装置、雷达测速装置、或者摄影装置。

钢轨6和地基7：常用公知技术设计制作。

高速摄影装置9：常用公知设备。

模拟车10：模拟车10的质量能够按照需要调整；主要由匀力板11、测力传感器阵列12和模拟车车体13组成；测力传感器阵列12位于匀力板11和模拟车车体13之间，且匀力板11面向实车3；中央控制台1与测力传感器阵列12电连接，并接收测力传感器阵列12被撞击时输出的撞击数据。根据不同的实车3来配置模拟车10的质量。

行程开关及撞块和报警器：常用公知的产品。

制动装置：为公知的装置。

试验撞击速度：要事先通过理论计算确定，或者按照每小时25公里确定。然后通过撞击测速装置8实际检验与试验撞击速度基本一致。

实施例1：

实车3和模拟车10摆放在同一条安装在地基7上的钢轨6上；实车3背向模拟车10的一端安装发射器2；模拟车10的质量能够按照需要调整；模拟车10面向实车3的一端从外到内顺序安装匀力板11和测力传感器阵列12；模拟车10面向实车3的一端的一侧或者两侧，悬臂安装撞击测速装置8和高速摄影装置9，撞击测速装置8和高速摄影装置9的中垂线均位于模拟车10面向实车3一端的端面构成的平面内；中央控制台1与发射器2的电控部分、撞击测速装置8、模拟车10的测力数据输出端和高速摄影装置9电连接；中央控制台1通过程序控制发射器2、高速摄影装置9和测力传感器阵列12的工作，接收保存相关数据；在撞击试验过程中：模拟车10静止在钢轨6上；发射器2在有效行程内对实车3进行加速，实车3经过一定距离的无动力自由滑行后与静止在钢轨6上的模拟车10发生碰撞，实车3自由滑行的距离至少为发射器2有效行程的1.1倍；实车3与模拟车10发生碰撞时的试验撞击速度为设定撞击速度的1-2倍，设定撞击速度为实车3运营时速的20-40%，最低的试验撞击速度不低于每小时25公里；试验结束后进行分析计算，输出试验结果。

实施例2：

在实施例1的基础上，给模拟车10配置另外一个与中央控制台1连接发射器2；在撞击试验过程中，两个发射器2同时工作，各自推动实车3和模拟车10相向或同向滑行直到相撞。能够进行对撞或追尾的试验。

实施例3、4：

分别在实施例1、2的基础上，实车3和模拟车10均配置在调试工况时使用的调速制动装置接头4，调速制动装置接头4能够连接制动装置；在钢轨6的一侧或者两侧安装两套调试测速装置5，一套调试测速装置5的中垂线均位于实车3开始自由滑行时所处的位置，另外一套调试测速装置5的中垂线均位于模拟车10开始自由滑行时所处的位置；但实车3和模拟车10不能同时连接制动装置。

实施例5-8：

分别在实施例1-4的基础上，实车3的车体内被分为乘员区和可变形区，可变形区位于乘员区的两端，且乘员区与可变形区之间分别安装行程开关及撞块；在撞击发生过程中，可变形区被压缩后，其上的撞块触发行程开关，中央控制台1中配置的报警器开始报警。

实施例9-12：

分别在实施例1-4的基础上，实车3的车体侧墙外侧上，用不同的颜色分别画出乘员区和可变形区，可变形区位于乘员区的两端；在撞击发生过程中，高速摄影装置9获得实车3的永久变形进入乘员区时，中央控制台1中配置的报警器开始报警。

Claims (5)

1.一种轨道车辆实车对撞试验系统，所述试验系统包括安装有专用软件的中央控制台（1）、发射器（2）、实车（3）和模拟车（10）；所述实车（3）和模拟车（10）摆放在同一条安装在地基（7）上的钢轨（6）上；

所述实车（3）背向模拟车（10）的一端配置发射器（2）；

所述模拟车（10）的质量按照需要调整；模拟车（10）面向实车（3）的一端从外到内顺序安装匀力板（11）和测力传感器阵列（12）；模拟车（10）面向实车（3）的端部一侧或两侧，悬臂安装撞击测速装置（8）和高速摄影装置（9）；撞击测速装置（8）、高速摄影装置（9）和测力传感器阵列（12）通过有线或无线方式与中央控制台（1）连接；

在撞击试验过程中：

模拟车（10）静止在钢轨（6）上，所述中央控制台（1）通过程序控制发射器（2）、撞击测速装置（8）、高速摄影装置（9）和测力传感器阵列（12）的工作，并接收保存相关数据；

所述发射器（2）在有效行程内对实车（3）进行加速，实车（3）经过一定距离的无动力自由滑行后与静止在钢轨（6）上的模拟车（10）发生碰撞，实车（3）自由滑行的距离至少为发射器（2）有效行程的1.1倍；

所述实车（3）与模拟车（10）发生碰撞时的试验撞击速度为设定撞击速度的1-2倍，设定撞击速度为实车（3）运营时速的20-40%，最低的试验撞击速度不低于每小时25公里；

试验结束后进行分析计算，输出试验结果；

所述模拟车（10）配置另外一个与中央控制台（1）连接的发射器（2）；在撞击试验过程中，两个发射器（2）同时工作，各自推动实车（3）和模拟车（10）相向或同向滑行直到相撞；

其特征在于：

所述实车（3）和模拟车（10）均配置在调试工况时使用的调速制动装置接头（4），调速制动装置接头（4）能够连接制动装置；在钢轨（6）的一侧或者两侧安装两套调试测速装置（5），一套调试测速装置（5）的中垂线均位于实车（3）开始自由滑行时所处的位置，另外一套调试测速装置（5）的中垂线均位于模拟车（10）开始自由滑行时所处的位置；但实车（3）和模拟车（10）不能同时连接制动装置。

2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：所述实车（3）的车体内被分为乘员区和可变形区，可变形区位于乘员区的两端，在乘员区内安装若干组行程开关及撞块，每组的行程开关或撞块安装在侧墙内，对应的撞块或行程开关安装在地板上，撞击试验前，每组的行程开关或撞块相隔设定距离；在撞击发生过程中，当某一组的行程开关及撞块相接触时，表明乘员区的溃变发生，行程开关触发中央控制台（1）中的报警器工作。

3.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：所述实车（3）分为乘员区和可变形区，在乘员区的外侧面上按照设定间隔布置设定宽度的垂直标记线；在撞击发生过程中，当中央控制台（1）通过高速摄影装置（9）获得乘员区的若干条标记线在高速摄影装置（9）的捕捉区内所占的宽度减少量超出设定值时，表明乘员区的溃变发生，中央控制台（1）中的报警器开始报警。

4.一种轨道车辆实车对撞试验系统，所述试验系统包括安装有专用软件的中央控制台（1）、发射器（2）、实车（3）和模拟车（10）；所述实车（3）和模拟车（10）摆放在同一条安装在地基（7）上的钢轨（6）上；

所述实车（3）背向模拟车（10）的一端配置发射器（2）；

所述模拟车（10）的质量按照需要调整；模拟车（10）面向实车（3）的一端从外到内顺序安装匀力板（11）和测力传感器阵列（12）；模拟车（10）面向实车（3）的端部一侧或两侧，悬臂安装撞击测速装置（8）和高速摄影装置（9）；撞击测速装置（8）、高速摄影装置（9）和测力传感器阵列（12）通过有线或无线方式与中央控制台（1）连接；

在撞击试验过程中：

模拟车（10）静止在钢轨（6）上，所述中央控制台（1）通过程序控制发射器（2）、撞击测速装置（8）、高速摄影装置（9）和测力传感器阵列（12）的工作，并接收保存相关数据；

所述发射器（2）在有效行程内对实车（3）进行加速，实车（3）经过一定距离的无动力自由滑行后与静止在钢轨（6）上的模拟车（10）发生碰撞，实车（3）自由滑行的距离至少为发射器（2）有效行程的1.1倍；

所述实车（3）与模拟车（10）发生碰撞时的试验撞击速度为设定撞击速度的1-2倍，设定撞击速度为实车（3）运营时速的20-40%，最低的试验撞击速度不低于每小时25公里；

试验结束后进行分析计算，输出试验结果；

所述模拟车（10）配置另外一个与中央控制台（1）连接的发射器（2）；在撞击试验过程中，两个发射器（2）同时工作，各自推动实车（3）和模拟车（10）相向或同向滑行直到相撞；

所述实车（3）配置在调试工况时使用的调速制动装置接头（4），调速制动装置接头（4）能够连接制动装置；在钢轨（6）的一侧或者两侧安装调试测速装置（5），调试测速装置（5）的中垂线均位于实车（3）开始自由滑行时所处的位置；

其特征在于：

所述实车（3）的车体内被分为乘员区和可变形区，可变形区位于乘员区的两端，在乘员区内安装若干组行程开关及撞块，每组的行程开关或撞块安装在侧墙内，对应的撞块或行程开关安装在地板上，撞击试验前，每组的行程开关或撞块相隔设定距离；在撞击发生过程中，当某一组的行程开关及撞块相接触时，表明乘员区的溃变发生，行程开关触发中央控制台（1）中的报警器工作。

5.一种轨道车辆实车对撞试验系统，所述试验系统包括安装有专用软件的中央控制台（1）、发射器（2）、实车（3）和模拟车（10）；所述实车（3）和模拟车（10）摆放在同一条安装在地基（7）上的钢轨（6）上；

所述实车（3）背向模拟车（10）的一端配置发射器（2）；

所述模拟车（10）的质量按照需要调整；模拟车（10）面向实车（3）的一端从外到内顺序安装匀力板（11）和测力传感器阵列（12）；模拟车（10）面向实车（3）的端部一侧或两侧，悬臂安装撞击测速装置（8）和高速摄影装置（9）；撞击测速装置（8）、高速摄影装置（9）和测力传感器阵列（12）通过有线或无线方式与中央控制台（1）连接；

在撞击试验过程中：

模拟车（10）静止在钢轨（6）上，所述中央控制台（1）通过程序控制发射器（2）、撞击测速装置（8）、高速摄影装置（9）和测力传感器阵列（12）的工作，并接收保存相关数据；

所述发射器（2）在有效行程内对实车（3）进行加速，实车（3）经过一定距离的无动力自由滑行后与静止在钢轨（6）上的模拟车（10）发生碰撞，实车（3）自由滑行的距离至少为发射器（2）有效行程的1.1倍；

所述实车（3）与模拟车（10）发生碰撞时的试验撞击速度为设定撞击速度的1-2倍，设定撞击速度为实车（3）运营时速的20-40%，最低的试验撞击速度不低于每小时25公里；

试验结束后进行分析计算，输出试验结果；

所述模拟车（10）配置另外一个与中央控制台（1）连接的发射器（2）；在撞击试验过程中，两个发射器（2）同时工作，各自推动实车（3）和模拟车（10）相向或同向滑行直到相撞；

所述实车（3）配置在调试工况时使用的调速制动装置接头（4），调速制动装置接头（4）能够连接制动装置；在钢轨（6）的一侧或者两侧安装调试测速装置（5），调试测速装置（5）的中垂线均位于实车（3）开始自由滑行时所处的位置；

其特征在于：

所述实车（3）分为乘员区和可变形区，在乘员区的外侧面上按照设定间隔布置设定宽度的垂直标记线；在撞击发生过程中，当中央控制台（1）通过高速摄影装置（9）获得乘员区的若干条标记线在高速摄影装置（9）的捕捉区内所占的宽度减少量超出设定值时，表明乘员区的溃变发生，中央控制台（1）中的报警器开始报警。