CN110853474A - 一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统，包括：缩尺列车模型1、缩尺轨道模型2、试验台承台3、牵引台架4、制动围廊5、牵引滑槽9、动力系统和继电器控制系统；试验台承台3按功能分为牵引段6、试验段7及制动段8；缩尺列车模型1安放于缩尺轨道模型2上方,并在牵引段6和牵引台架4相连接；缩尺轨道模型2与牵引滑槽9安装于试验台承台3之上；牵引台架4放置于牵引滑槽9之上，与动力系统相连接；制动围廊5安装于试验台承台3的制动段8；牵引台架4及制动围廊5分别与继电器控制系统连接。本发明能够确保室内缩尺列车动力弹射平台上列车模型加速到所需速度，并保障列车模型在高速行驶条件下快速、安全制动。

Description

一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统

技术领域

本发明涉及铁路车辆轨道试验装置技术领域，尤其涉及一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统。

背景技术

轮轨动态接触关系反映了车轮与钢轨之间的动力相互作用，是车辆-轨道耦合动力学研究领域的核心科学问题，列车的牵引、制动、行车安全、磨耗、疲劳等均与轮轨接触有密切关系。上部车辆与下部轨道等多个子系统的共同作用加剧了轮轨接触的复杂性。目前对于轮轨接触关系主要集中于理论研究，对轮轨接触关系的理论研究，一般从轮轨接触几何的处理、轮轨接触力的分布等方面进行，但理论研究如何与现场实际状况紧密结合，还亟待学者们继续研究；也有小部分学者通过开展实际的现场测试以及室内的轮轨滚动台试验对轮轨关系进行研究，但基于实车、实轨的现场试验大多在各试验段上进行，成本高、费时费力、可重复性较低、测试手段困难还会受到各类随机因素的影响；室内轮轨滚动台试验无法考虑整车构架及实际运行状态，简化条件较多。因此目前轮轨关系研究领域正把重心放到室内的缩尺列车弹射试验平台这一方向上。

但现有的缩尺列车弹射试验平台其研究重点主要集中于列车空气动力学，对下部轮轨关系进行了简化，所用牵引模式也属于固定式牵引，无法适应轮滚滚动接触研究的需要；现有试验平台的制动系统也只与这类固定式牵引模式相适应，对于高速缩尺列车在滚动接触前进的条件下如何平稳安全地制动还需要进一步改进其制动技术。

发明内容

本发明的实施例提供了一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统，通过带有电磁继电装置的牵引台架牵引缩尺列车模型在轨道上加速，并在减速区段放置装配电磁铁的制动围廊提供周向斥力使得列车模型稳定制动，从而完成高速列车弹射动力平台上列车高速运行和安全制动的试验模拟，为高速铁路轮轨关系研究提供更可靠的试验数据。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统，包括：

缩尺列车模型1、缩尺轨道模型2、试验台承台3、牵引台架4、制动围廊5、牵引滑槽9、动力系统和继电器控制系统；

所述试验台承台3按功能分为牵引段6、试验段7及制动段8；

所述缩尺列车模型1安放于缩尺轨道模型2上方,并在牵引段6和所述牵引台架4相连接；

所述缩尺轨道模型2与牵引滑槽9安装于所述试验台承台3之上；

所述牵引台架4放置于所述牵引滑槽9之上，与所述动力系统相连接，为所述缩尺列车模型1提供牵引力并使缩尺列车模型1与缩尺轨道模型2保持滚动接触；

所述制动围廊5安装于所述试验台承台3的制动段8，为缩尺列车模型1提供反向斥力，使其稳定制动；

所述牵引滑槽9负责承载牵引台架4，并引导牵引台架4沿指定路径运行；

所述牵引台架4及制动围廊5分别与继电器控制系统连接。

优选地，所述缩尺列车模型1包括：缩尺车体13、四组轮对14、缩尺构架15和磁铁块16；

所述四组轮对14通过缩尺构架15连接于所述缩尺车体13的下方；

所述磁铁块16安装于缩尺车体13的上下表面中部位置及侧面中部位置，并用于提供电磁连接及配重。

优选地，所述牵引台架4包括：龙门架19、牵引电磁铁10和液压反力装置11；

所述动力系统与龙门架19底部连接，所述龙门架19滑动连接于所述牵引滑槽9上方，所述龙门架19顶部下表面中间设置有提供短程位移及压力的液压反力装置11，所述液压反力装置11与所述牵引电磁铁10连接，所述牵引电磁铁10与缩尺列车模型1顶部磁铁块16所处位置对应；

所述继电器控制系统与液压反力装置11连接，负责开关牵引电磁铁10使得缩尺列车模型1能够与龙门架19进行连接。

优选地，所述龙门架19两侧采用梯形结构，底部设置有滑轮组，并安装在所述牵引滑槽9上。

优选地，所述制动围廊5包括围廊构架20和制动电磁铁12；

所述围廊构架20为双面空廊结构，安装于所述试验台承台3的制动段8；

所述制动电磁铁12间隔地安装于所述围廊构架20顶壁、侧壁及底部，其安装位置与所述缩尺列车模型1的各向磁铁块16相平行。

优选地，所述缩尺轨道模型2为装配式结构，包括：缩尺钢轨17及道床18，所述缩尺钢轨17固定于所述道床18上，所述道床18安装于试验台承台3指定位置。

优选地，所述试验台承台3沿缩尺轨道模型2方向并在缩尺轨道模型2两侧设置有凹槽，所述牵引滑槽9安装于所述凹槽上。

优选地，所述牵引滑槽9采用凹槽式结构，两侧设有用于横向限位的凸起侧壁；所述制动围廊5设置宽度及高度均大于牵引台架4的设置宽度与高度。

优选地，所述制动围廊5与所述缩尺列车模型1为非接触式制动，所述牵引台架4、牵引滑槽9设置于所述试验台承台3牵引段6。

优选地，所述缩尺列车模型1几何特征根据实际列车按1：10比例缩尺，所述缩尺轨道模型2几何尺寸根据实际轨道1：10比例缩尺。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统，能够确保室内缩尺列车动力弹射平台上列车模型加速到所需速度进行各种工况的轮轨关系行为试验，并保障列车模型在高速行驶条件下快速、安全制动，为列车动力弹射平台的科学试验提供了必要保障。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统中牵引系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统中制动系统结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统中缩尺列车模型结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统中缩尺轨道模型结构示意图。

附图标记：

1、缩尺列车模型；2、缩尺轨道模型；3、试验台承台；4、牵引台架；5、制动围廊；6、牵引段；7、试验段；8、制动段；9、牵引滑槽；10、牵引电磁铁；11、液压反力装置；12、制动电磁铁；13、缩尺车体；14、轮对；15、缩尺构架；16、磁铁块；17、缩尺钢轨；18、道床；19、龙门架；20、围廊构架。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例提供了一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统，如图1所示，包括：缩尺列车模型1、缩尺轨道模型2、试验台承台3、牵引台架4、制动围廊5、牵引滑槽9、动力系统(图中未示出)和继电器控制系统(图中未示出)。

其中，试验台承台3按功能分为牵引段6、试验段7及制动段8。缩尺列车模型1安放于缩尺轨道模型2上方,并在牵引段6与牵引台架4相连接；缩尺轨道模型2与牵引滑槽9安装于试验台承台3之上；牵引台架4放置于牵引滑槽9之上，分别与动力系统和继电器控制系统相连接；制动围廊5安装于试验台承台3的制动段8，并与继电器控制系统连接。

如图2所示，牵引台架4由槽钢焊接而成，包括：龙门架19、由继电器控制系统调控的牵引电磁铁10以及液压反力装置11。龙门架19底部与动力系统相连接，其底部还设置有滑轮组，并安装在牵引滑槽9上。龙门架19两侧采用梯形结构，以保证结构稳定，并在动力弹射过程中减小气动阻力。龙门架19顶部充当与缩尺列车模型1直接接触的部分以及液压反力装置11的反力架。牵引电磁铁10及液压反力装置11设置在龙门架19顶壁正中位置处，牵引电磁铁10与缩尺列车模型1顶部磁铁块16所处位置对应，继电器控制系统打开后牵引电磁铁10将缩尺列车模型1与牵引台架4相连接，由继电器负责开关牵引电磁铁10使得缩尺列车模型1能够与龙门架19进行连接。液压反力装置11使得缩尺列车模型1的轮对14与缩尺轨道模型2的钢轨直接接触，并提供一定的压力，确保牵引时缩尺列车模型1与缩尺轨道模型2间保持滚动接触。

如图3所示，制动围廊5包括围廊构架20和制动电磁铁12，制动电磁铁12与继电器控制系统连接。围廊构架20为双面空廊结构，沿纵向设置足够长度，安装于试验台承台3的制动段8；制动电磁铁12按一定间距安装于围廊构架20顶壁、侧壁及底部，在制动时提供反向斥力，保证过程的分级稳定制动。制动电磁铁12安装位置与缩尺列车模型1的各向磁铁块16平行，并隔有一段距离，确保制动过程为非接触式制动。侧壁的制动电磁铁12在提供运行反向方向斥力的同时还对缩尺列车模型1提供两侧约束力，防止缩尺列车模型1倾覆。

如图4所示，本发明实施例提供的一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统中缩尺列车模型，主要包括：缩尺车体13、四组轮对14、缩尺构架15和磁铁块16，四组轮对14通过缩尺构架15连接于缩尺车体13的下方，磁铁块16安装于缩尺车体13的上下表面中部位置及侧面中部位置，用于提供电磁连接及配重，并保证配重和牵引制动力不发生偏心。缩尺列车模型1几何特征根据实际列车按1：10比例缩尺。

如图5所示，本发明实施例提供的一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统中缩尺轨道模型，缩尺轨道模型2为装配式结构，包括：缩尺钢轨17及道床18。缩尺钢轨17固定于道床18上，道床18安装于试验台承台3指定位置。缩尺轨道模型2几何尺寸根据实际轨道1：10比例缩尺。

在整个试验方法过程中，试验台承台3是主要的承载结构，其为上部其他结构提供支承及稳定的安装环境；缩尺轨道模型2与缩尺列车模型1直接接触，承载缩尺列车模型1平稳滚动运行；牵引滑槽9负责承载牵引台架4，并引导牵引台架4沿指定路径运行；牵引台架4在动力系统提供的动力下与牵引滑槽9相互配合，并通过继电器控制系统使得牵引台架4顶部电磁铁与缩尺列车模型1连接，牵引缩尺列车模型1向前滚动加速运行；缩尺列车模型1进入至试验台承台3制动段8时即进入制动围廊5中，此时制动围廊5电磁铁通过继电器控制系统打开，为缩尺列车模型1提供制动斥力。

需要说明的是，试验台承台3包括由下部素混凝土浇筑而成的底座及多根槽钢焊接而成的上部框架，以便于为上部各结构提供稳定支承。下部素混凝土底座直接浇筑于地面，为上部框架搭建提供平整平面，并传递试验过程中的动力荷载至下部基础保证动力试验的稳定性。上部框架搭建时留有缩尺轨道模型2及牵引滑槽9的安装接口。

需要说明的是，液压反力装置11提供的压力根据缩尺列车模型1型号的不同而有所差异，但需要遵循与车辆配重一致的原则，以保证车辆离开牵引台架4后平稳运行。

优选地，作为一种可实施方案，缩尺轨道模型2安装于试验台承台3正中，试验台承台3牵引段的缩尺轨道模型2两侧一定距离设置一定深度的凹槽，并在其上设置牵引滑槽9。

优选地，作为一种可实施方案，牵引滑槽9材质为耐磨硬质钨钢，采用凹槽式结构，两侧设有用于横向限位的凸起侧壁。

优选地，作为一种可实施方案，所述制动电磁铁1在侧壁磁性相对较弱，顶壁及底部磁性设置相对较强。

需要说明的是，牵引台架4发挥功能是根据试验目的的不同可分为固定式牵引模式及惯性牵引模式两种。启用上述固定式牵引模式时牵引电磁铁10一直处于打开状态，整个试验过程中均与缩尺列车模型1相连接；启用惯性牵引模式时只在试验台承台3的牵引段6打开牵引电磁铁10，在牵引段6加速至所需速度后，通过继电器控制系统关闭牵引电磁铁10，缩尺列车模型1依靠初速度及惯性进入试验段7，并通过轮轨滚动接触继续运行。

需要说明的是，制动围廊5设置宽度及高度均大于牵引台架4的设置宽度与高度，确保牵引台架4能够顺利通过围廊区域，以保证上述固定式牵引模式下试验的顺利进行。同时，牵引滑槽9设置于试验台承台3的牵引段6、试验段7及制动段8。

本发明实施例提供的一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统试验过程如下：

在整个试验方法过程中，首先通过继电器控制系统打开牵引台架4的牵引电磁铁10，确保缩尺列车模型1顶部与牵引台架4相连接；为保证试验安全，试验开始时通过继电器控制系统先打开制动围廊5的制动电磁铁12；通过液压反力装置11施加相应的反力使得缩尺列车模型1与缩尺轨道模型2接触；打开动力系统使得牵引台架4在牵引滑槽9的引导下向前加速，并带动缩尺列车模型1加速运行；在离开牵引段6时视试验目的可维持或关闭牵引电磁铁10；缩尺列车模型1通过试验段7后依靠惯性驶入制动段8制动围廊5中，制动围廊5提供在缩尺列车模型1周向提供反向于运行方向的斥力，使得缩尺列车模型1快速停止。

在实际应用中，上述牵引电磁铁10与龙门架19也可以可根据需要设置在下方，与缩尺列车模型1底部磁铁块16配合工作，此时需要将牵引台架4进行修改以适应其结构分布。

本领域技术人员应能理解上述牵引电磁铁10与龙门架19的设置方式仅为举例，其他现有的或今后可能出现的牵引电磁铁10与龙门架19的设置方式如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

综上所述，本发明实施例提供的一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统，能够通过牵引台架与缩尺列车模型上的磁铁块相配合，将缩尺列车安全、稳定地加载至所需速度，并可通过制动围廊将缩尺列车模型快速准确制动，为列车动力弹射试验的安全有序进行提供了必要保障。

本发明实施例采用滑动固定式牵引台架牵引缩尺列车模型，保证了缩尺列车模型在加速阶段的稳定可控加速运行；缩尺列车模型上的磁铁块既能保证列车在加速时与牵引台架配合，也与制动围廊制动电磁铁相适应，降低了试验平台控制成本。牵引台架的梯形龙门架结构确保了加速装置的稳定性，在加速时也便于减小空气阻力；制动围廊双面空廊结构的设置配合制动电磁铁能够实现多级周向减速，使得减速效果更加安全稳定。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种列车动力弹射试验平台的牵引与制动系统，其特征在于，包括：

缩尺列车模型(1)、缩尺轨道模型(2)、试验台承台(3)、牵引台架(4)、制动围廊(5)、牵引滑槽(9)、动力系统和继电器控制系统；

所述试验台承台(3)按功能分为牵引段(6)、试验段(7)及制动段(8)；

所述缩尺列车模型(1)安放于缩尺轨道模型(2)上方,并在牵引段(6)和所述牵引台架(4)相连接；

所述缩尺轨道模型(2)与牵引滑槽(9)安装于所述试验台承台(3)之上；

所述牵引台架(4)放置于所述牵引滑槽(9)之上，与所述动力系统相连接，为所述缩尺列车模型(1)提供牵引力并使缩尺列车模型(1)与缩尺轨道模型(2)保持滚动接触；

所述制动围廊(5)安装于所述试验台承台(3)的制动段(8)，为缩尺列车模型(1)提供反向斥力，使其稳定制动；

所述牵引滑槽(9)负责承载牵引台架(4)，并引导牵引台架(4)沿指定路径运行；

所述牵引台架(4)及制动围廊(5)分别与继电器控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述缩尺列车模型(1)包括：缩尺车体(13)、四组轮对(14)、缩尺构架(15)和磁铁块(16)；

所述四组轮对(14)通过缩尺构架(15)连接于所述缩尺车体(13)的下方；

所述磁铁块(16)安装于缩尺车体(13)的上下表面中部位置及侧面中部位置，并用于提供电磁连接及配重。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述牵引台架(4)包括：龙门架(19)、牵引电磁铁(10)和液压反力装置(11)；

所述动力系统与龙门架(19)底部连接，所述龙门架(19)滑动连接于所述牵引滑槽(9)上方，所述龙门架(19)顶部下表面中间设置有提供短程位移及压力的液压反力装置(11)，所述液压反力装置(11)与所述牵引电磁铁(10)连接，所述牵引电磁铁(10)与缩尺列车模型(1)顶部磁铁块(16)所处位置对应；

所述继电器控制系统与液压反力装置(11)连接，负责开关牵引电磁铁(10)使得缩尺列车模型(1)能够与龙门架(19)进行连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述龙门架(19)两侧采用梯形结构，底部设置有滑轮组，并安装在所述牵引滑槽(9)上。

5.根据权利要求2或3或4所述的系统，其特征在于，所述制动围廊(5)包括围廊构架(20)和制动电磁铁(12)；

所述围廊构架(20)为双面空廊结构，安装于所述试验台承台(3)的制动段(8)；

所述制动电磁铁(12)间隔地安装于所述围廊构架(20)顶壁、侧壁及底部，其安装位置与所述缩尺列车模型(1)的各向磁铁块(16)相平行。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述缩尺轨道模型(2)为装配式结构，包括：缩尺钢轨(17)及道床(18)，所述缩尺钢轨(17)固定于所述道床(18)上，所述道床(18)安装于试验台承台(3)指定位置。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述试验台承台(3)沿缩尺轨道模型(2)方向并在缩尺轨道模型(2)两侧设置有凹槽，所述牵引滑槽(9)安装于所述凹槽上。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述牵引滑槽(9)采用凹槽式结构，两侧设有用于横向限位的凸起侧壁；所述制动围廊(5)设置宽度及高度均大于牵引台架(4)的设置宽度与高度。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制动围廊(5)与所述缩尺列车模型(1)为非接触式制动，所述牵引台架(4)、牵引滑槽(9)设置于所述试验台承台(3)牵引段(6)。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述缩尺列车模型(1)几何特征根据实际列车按1：10比例缩尺，所述缩尺轨道模型(2)几何尺寸根据实际轨道1：10比例缩尺。

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