CN107631850B - 一种高压气体弹射碰撞装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压气体弹射碰撞装置，属于轨道车辆碰撞试验技术领域。包括空气压缩机、碰撞车体和轨道前端的刚性墙，气缸与地面基础固定，空气压缩机输出管路串接气体单向阀和气体干燥器经进气管接头连接气缸后腔a的尾端，气缸设有后腔a、中腔b和弹射腔c，腔内设有双联活塞及其活塞连杆，后腔a底部设有紧急泄气阀，后腔a与中腔b之间设有气体流量控制阀，弹射腔c的上部设有泄气阀，下部设有水流控制阀；弹射腔c内部设有高强度布囊，布囊两端分别与高压弹射活塞以及右端板之间形成密闭空间，弹射腔c右端设有三个均匀分布的缓冲弹簧。主要用于轨道车辆碰撞试验。

Description

一种高压气体弹射碰撞装置

技术领域

本发明属于轨道车辆碰撞试验技术领域。

背景技术

机车车辆碰撞事故是机车车辆安全运行中最严重的事故之一，为了提高机车车辆安全耐撞性能，保护乘客和财产安全，西方国家较早就开展了整车实车碰撞和试验研究，我国在机车车辆被动安全防护方面起步较晚，在实验室条件下的碰撞系统和装置更是少见，由于整车碰撞试验造价高昂，周期长，不可重复性，成本难以承受，国内多以有限元仿真代替试验研究，然而有限元仿真是将模型简化，减少约束条件，和真实碰撞工况还是有一些差距的，要想对机车被动安全防护技术做深入研究，以及达到甚至超越西方先进技术，必然需要建立我国自己的碰撞试验台，这也是研究机车车辆被动安全防护技术的重要手段和试验不可或缺的一环，是高速载运工具新产品开发所必须的。中国专利申请号CN 102501875 A提出“一种阶跃式多级气体压缩吸能机车车辆抗撞”通过三级气缸与活塞挤压气体吸收能量，用于结构部件的吸能研究，未见用于车体弹射碰撞，中国专利申请号CN 102564778 A提出“一种囊式机车车辆推动碰撞实验系统”提出通过气缸与气囊结合，通过对气囊充压进行车体弹射，但这种气囊在高压环境下极不稳定、易老化，且高压下漏气问题一直存在，未能有效解决。本发明通过采用高压气体弹射，作为动力源，以双联杆活塞作为弹射推动装置，使碰撞车体达到一定碰撞速度以撞击刚性墙，实现真实碰撞情景再现。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压气体弹射碰撞装置，它能有效地解决车辆高速碰撞场景还原及参数收集问题。为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现。

一种高压气体弹射碰撞装置，包括空气压缩机、碰撞车体和轨道前端的刚性墙，气缸与地面基础固定，空气压缩机输出管路串接气体单向阀和气体干燥器经进气管接头连接气缸的后腔a的尾端，气缸的腔内设有双联活塞及其活塞连杆，腔内分设后腔a、中腔b和弹射腔c，后腔a底部设有紧急泄气阀，后腔a与中腔b之间设有气体流量控制阀，弹射腔c的上部设有泄气阀，下部设有水流控制阀；弹射腔c内部设有高强度布囊，高强度布囊两端分别与高压弹射活塞以及右端板之间形成密闭空间，弹射腔c右端设有三个均匀分布的缓冲弹簧。

所述轨道的后端，碰撞车体车轮前方设有挡板控制器。

所述刚性墙下部通过钢筋混凝土与地面基础固定，在刚性墙的墙体设有测力传感器。

所述双联活塞由固定在活塞连杆尾端的后腔活塞和固定在活塞连杆中部的高压弹射活塞以及固定在活塞连杆前端的橡胶垫构成。

所述气缸后腔a的尾端设有压力表。通过气压缩机作为气源产生装置，其产生气体通过气体单向阀进入气体干燥器中，经过干燥的气体进入高压气缸，对高强度布囊充满水，碰撞车体通过挡板控制器限制其在轨道上移动，干燥气体继续进入气缸内，产生高压气体，并在压力表上时时显示缸内压力,达到一定压力时，同时打开水流控制阀，产生高压气体作用于双联杆活塞并对碰撞车体产生瞬间推力并达到最大加速度，经过一段加速过程，碰撞车体达到最大初速度并被弹出沿着轨道撞向刚性墙。

通过以上技术方案，本发明提供一种高压气体弹射碰撞系统及装置，充分利用高压气体的大推力以及弹射作用时间短和双联杆活塞的可靠性的特点，通过泄压装置实现活塞连杆与碰撞车体的快速分离，碰撞车体以按照不同速度进行碰撞试验。

与现有技术相比的优点和效果：

本发明将传统的高压气体和双联杆活塞相结合，构成本试验台的动力系统和推动装置，通过对气缸充入不同的高压气体，作用在双联杆活塞上，产生的大推力使碰撞车体产生大的加速度，从而使碰撞车体短时间获得较高的碰撞速度。本发明具有高可靠性、结构简单、实用性强、便于操作的特点，能真实还原高速列车碰撞场景，为高速列车载运工具新产品开发提供重要试验支撑。

附图说明

图1是一种高压气体弹射碰撞系统及装置示意图。

图2是一种高压气体弹射碰撞系统及装置推动示意图。

图3是一种高压气体弹射碰撞系统及装置分离示意图。

图4是双联杆活塞结构示意图。

具体实施方式

为了更好的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。

本发明是一种高压气体弹射碰撞系统及装置，如图1所示，

一种高压气体弹射碰撞装置，包括空气压缩机1、碰撞车体8和轨道17前端的刚性墙9，气缸6与地面基础12固定，空气压缩机1输出管路串接气体单向阀2和气体干燥器3经进气管接头16连接气缸6的后腔a的尾端，气缸6的腔内设有双联活塞及其活塞连杆21，腔内分设后腔a、中腔b和弹射腔c，，后腔a底部设有紧急泄气阀15，后腔a与中腔b之间设有气体流量控制阀14，弹射腔c的上部设有泄气阀19，下部设有水流控制阀11；弹射腔c内部设有高强度布囊13，高强度布囊13两端分别与高压弹射活塞7以及右端板20之间形成密闭空间，弹射腔c右端设有三个均匀分布的缓冲弹簧18。

所述轨道17的后端，碰撞车体8车轮前方设有挡板控制器10。

所述刚性墙9下部通过钢筋混凝土与地面基础固定，刚性墙9的墙体设有测力传感器。

所述双联活塞由固定在活塞连杆21尾端的后腔活塞5和固定在活塞连杆21中部的中腔高压弹射活塞7以及固定在活塞连杆21前端的橡胶垫22构成。

所述气缸6后腔a的尾端设有压力表4。一种高压气体弹射碰撞系统及装置通过气压缩机1作为气源产生装置，其产生气体通过气体2进入气体干燥器中3，经过干燥的气体进入高压气缸6，对高强度布囊13充满水，碰撞车体8通过挡板控制器10限制其在轨道17上移动，干燥气体继续进入气缸内6，产生高压气体，并在压力表上时时显示缸内压力,达到一定压力时挡板控制器10挡板放下同时打开水流控制阀11，产生高压气体作用于双联杆活塞并对碰撞车体8产生瞬间推力并达到最大加速度，经过一段加速过程，碰撞车体8达到最大初速度并被弹出沿着轨道撞向刚性墙9。

如图4所示，双联杆活塞包括高压弹射活塞5、高压弹射活塞7、活塞连杆21和弹性橡胶垫22。

首先对对碰撞车体8通过挡板控制器10固定，保证碰撞车体不能在轨道上移动，挡板控制器10被立起，碰撞车体8起到限制作用，此时双联杆活塞贴紧气缸6内壁，对高强度柔性布囊13通入水，充满为止，此时气缸6内部区域是一密封空间，之后开始启动空气压缩机1，其产生的气流可通过单向阀2调节进入气体干燥器3内的气体流量，并对进入气体干燥器3内的气体进行干燥处理，处理后的气体通过管道与进气管接头16连接，进入气缸内6，持续对气缸充入气体，气缸内6产生高压气体，并在压力表4上时时显示,为保证高压弹射活塞5与高压弹射活塞7所受的压力相同，通过打开气体流量控制阀14进行调节，如果因故障通入气缸6的压强过高，达到报警极限时，紧急泄气阀15将会被自动开启，对气缸气压进行快速排气以达到安全范围内，当气缸气压达到所设定数值时，空气压缩机停止对气缸通气，碰撞车体8约束被瞬间撤除，高压气体作用于双联杆活塞产生推力作用，水流控制阀11被自动开启，使水流处于外排状态，同时保证高压气体不会外泄，又能减少高压弹射活塞7与气缸6内壁摩擦，活塞连杆21一端与弹性橡胶垫22相连，一端与高压弹射活塞7相连，弹性橡胶垫既能对碰撞车体8产生推力作用，又能对车体结构不会产生碰撞磨损，起到一定的保护作用，活塞连杆21通过弹性橡胶垫22对碰撞车体8产生瞬间高加速度，并作用车体一端距离，使碰撞车体8产生一定的初速度，此时状态如图1所示，在推杆继续向右作用时，当高压弹射活塞7到达右端设定的泄气阀19位置时，气缸6高压气体快速外排，此时作用在碰撞车体8上的推力瞬间减少，碰撞车体与弹性橡胶垫22分离,此时状态如图3所示，在气缸6右端设置有三个均匀分布缓冲弹簧18，当活塞推力过大引起高压弹射活塞7向右继续移动，则会撞击缓冲弹簧18上，缓冲弹簧18则对活塞起着减速缓冲的作用，具有一定初速度的碰撞车体8沿着轨道19向右高速移动，撞向轨道17右侧的刚性墙9，完成碰撞实验。

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，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围，凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种高压气体弹射碰撞装置，包括空气压缩机(1)、碰撞车体(8)和轨道(17)前端的刚性墙(9)，气缸(6)与地面基础(12)固定，其特征在于：空气压缩机(1)输出管路串接气体单向阀(2)和气体干燥器(3)经进气管接头(16)连接气缸(6)的后腔a的尾端，气缸(6)的腔内设有双联活塞及其活塞连杆(21)，腔内分设后腔a、中腔b和弹射腔c，后腔a底部设有紧急泄气阀(15)，后腔a与中腔b之间设有气体流量控制阀(14)，弹射腔c的上部设有泄气阀(19)，下部设有水流控制阀(11)；弹射腔c内部设有高强度布囊(13)，高强度布囊(13)两端分别与高压弹射活塞(7)以及右端板(20)之间形成密闭空间，弹射腔c右端设有三个均匀分布的缓冲弹簧(18)。

2.根据权利要求1所示的一种高压气体弹射碰撞装置，其特征在于：所述轨道(17)的后端，碰撞车体(8)车轮前方设有挡板控制器(10)。

3.根据权利要求1所示的一种高压气体弹射碰撞装置，其特征在于：所述刚性墙下部通过钢筋混凝土与地面基础固定，刚性墙(9)的墙体设有测力传感器。

4.根据权利要求1所示的一种高压气体弹射碰撞装置，其特征在于：所述双联活塞由固定在活塞连杆(21)尾端的后腔活塞(5)和固定在活塞连杆(21)中部的高压弹射活塞(7)以及固定在活塞连杆(21)前端的橡胶垫(22)构成。

5.根据权利要求1所示的一种高压气体弹射碰撞装置，其特征在于：所述气缸(6)后腔a的尾端设有压力表(4)。