CN111735605A - 一种高速列车动模型试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速列车动模型试验系统，属于高速列车气动性能模拟试验技术领域。采用本发明在600km/h以上超高速的情况下，可精确采集试验数据，避免模型列车和内部传感器试验过程中的损伤，同时试验结束后可快速重置试验平台，使气动性能模拟试验可高效的反复进行。本发明包括高压空气储罐，其与上层管道连通，沿所述连通处依次设有动力车、模型列车，上层管道下方设有带槽的轨道底板，该轨道底板下方设有下层管道，上层管道内设有动力车制动装置，下层管道内有与模型列车固定连接并支撑起模型列车使其悬空的传动车，动力车和传动车之间设置有传动连接，在下层管道末端设有至少一组与传动车配套的传动车可调制动装置。

Description

一种高速列车动模型试验系统

技术领域

本发明属于高速列车气动性能模拟试验技术领域，具体的涉及一种高速列车动模型试验系统。

背景技术

申请号CN200910077594.5的文件中，所公开的高速列车动模型试验系统，包括列车动模型单元和空气炮驱动单元，列车动模型单元包括模型列车及其导轨，模型列车可在空气炮驱动单元驱动下沿其导轨滑动；空气炮驱动单元包括高压空气发生装置、炮管、运动部件，运动部件安装在炮管内，高压空气发生装置直接或通过管路与炮管后端相接，并通过运动部件带动炮管外的模型列车一同运动。在模型加速段，模型列车在运动部件驱动下加速向前运动，运动部件在炮管中被减速活塞制动。被加速到预定速度的模型列车继续向前在模型试验段中运动，最后被设置在模型减速段的减速装置制动。

应用上述文件中的技术方案，可使模型列车在轨道上滑行的速度达到360km/h以上，但由于传动结构复杂，动力在传递过程中的损耗较大，模型列车的最高速度无法上升至600km/h以上，不能满足现代高速列车气动性能模拟试验的需求。

申请号201810929754.3的文件中，所公开的列车动模型试验空气助推弹射装置，包括轨道及滑设在轨道上的模型列车，该装置还包括：助推弹射车，滑设在轨道上，并且紧挨在模型列车的一端；空气罐，用于驱动模型列车和助推弹射车沿轨道滑动；空气管道，其一端与空气罐连通，轨道、模型列车和助推弹射车均设置在空气管道内，助推弹射车设置在模型列车和空气罐之间，空气管道的另一端安装有用于使助推弹射车与模型列车分离并减速的制动机构。根据该文件所公开的技术方案，利用助推弹射车加速，可以推动模型列车的速度达到600km/h以上，达到现代高速列车动模型试验的要求。但在360km/h的速度下，尚可以直接对模型列车制动，但当速度达到600km/h以上时，若依然直接对模型列车制动，制动过程中巨大的作用力很可能破坏模型列车内部的数据传感器，导致试验数据丢失；并使模型列车的外部产生形变，损坏试验设备、造成损失。

采用电磁加速和电磁制动的方式，虽然能解决最高速度和制动损耗的问题，但电磁场会干扰模型列车内部的数据传感器，影响实验数据的准确性。且电磁系统的造价十分昂贵，极大的增加了试验成本。

因此，为了适应未来高速列车的发展，亟待研发一种新的高速列车动模型试验系统，试验速度可达600km/h以上，且能安全可靠的对模型列车进行制动，保证试验数据准确，避免对模型列车本身和内部传感器的损伤，同时试验结束后可快速重置试验平台，使气动试验可高效的反复进行。

发明内容

针对现有技术存在的需求，本发明的目的在于提供一种高速列车动模型试验系统，解决现有技术中600km/h以上高速列车动模型试验中模型列车制动的问题，在确保实验数据精确性的同时，降低试验过程中模型列车的损耗，且在一次试验结束后可快速重置试验平台，使气动试验可高效的反复进行。

为实现上述目的，本发明提供一种高速列车动模型试验系统，包括高压空气储罐，其一端与上层管道连通，沿所述连通处依次设有动力车、模型列车，上层管道下方设有带槽的轨道底板，该轨道底板下方设有下层管道，上层管道内设有动力车制动装置，下层管道内有与所述模型列车固定连接、并支撑起所述模型列车使其悬空的传动车，所述动力车和所述传动车之间设置有传动连接，在所述下层管道末端设有至少一组与所述传动车配套的传动车可调制动装置。

根据本发明的方案，采用高压空气作为动力，且传动结构简单高效，即使加速段较短，也能顺利的使模型列车加速到600km/h以上。在试验开始前，先控制传动车可调制动装置，使其提供的制动力与试验的设计速度相匹配；试验时，当模型列车驶入传动车制动段时，通过传动车可调制动装置刹停传动车，从而使与之相连的模型列车逐渐减速至静止；试验结束后，控制传动车可调制动装置，使其松开因制动被卡住的传动车，快速重置试验平台，以备下一次试验。该方案既能满足试验速度600km/h以上的试验要求，又降低了现有技术中因模型列车直接承受制动过程中的巨大冲击而发生变形、破损的概率，避免了模型列车因外形受损改变气动性能，甚至内部测试传感器损坏所造成的实验中断、实验结果不精准的问题，能够保证高速列车动模型试验有效进行，采集到精确的气动性能数据，且在一次试验结束后可快速重置试验平台，使动模型试验可高效的反复进行。不但降低了实验成本，还提高了实验效率。

附图说明

图1为本发明示的结构示意图。

图2为本发明实施例的传动车可调制动装置剖面示意图。

图3为本发明实施例的传动车可调制动装置俯视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、上层管道；2、轨道底板；3、下层管道；4、动力车；5、模型列车；6、传动车；7、传动连接；8、动力车制动装置；9、传动车可调制动装置；10、下层管道侧壁；11、油缸底板；12、调节油缸；13、油缸活塞杆；14、制动板；15、拉杆；16、回拉弹簧；17、螺母；18、搭口；19、高压空气储罐；20、排气端；21、排气塞；22、加速段；23、动力车制动段；24、试验段；25、传动车制动段。

具体实施方式

本发明的高速列车动模型试验系统可以采用如下的（1）～（7）的优选方式。

（1）高速列车动模型试验系统的传动车可调制动装置包括固定在下层管道外侧的油缸底板及安装在该油缸底板上的调节油缸，油缸活塞杆从油缸中伸出穿过下层管道侧壁与制动板接触，固定在制动板上的拉杆穿过下层管道侧壁和回拉弹簧，通过螺母固定在下层管道外侧。

在测试开始前通过升高调节油缸油压，使油缸活塞杆向下层管道内部运动推动制动板，同时使套在拉杆上，在下层管道外侧的回拉弹簧发生弹性形变；在试验过程中，传动车运动到传动车制动段，通过与安装在制动板上的刹车片摩擦后逐渐停止。由于调节油缸强大的油压，能够使传力车可调制动装置一直保持稳定的强大制动力。试验结束后，传动车因制动的关系卡在传力车可调制动装置中，这时通过降低调节油缸油压，使制动板在回拉弹簧的弹力作用下向靠近下层管道侧壁的方向复位，使得原本被卡在制动板与下层管道侧壁之间的传力车被松开，轻松将之取出后可马上进行第二次试验，大幅提升试验效率。

（2）高速列车动模型试验系统的传动车可调制动装置，其拉杆仅两端设置有螺纹。易言之，拉杆中间部位的表面是光滑的，这样能避免拉杆在移动过程中卡在下层管道侧壁孔口。

进一步的，传动车可调制动装置的制动板与拉杆通过螺纹固定连接。这样能够保证拉杆不会脱出。

（3）高速列车动模型试验系统包括两组以上的传动车可调制动装置，制动板两端为反向阶梯形，多个制动板前后相互搭接，搭口平整无逆向台阶。当传动车进入可调制动装置后，与接触到的第一块制动板发生挤压摩擦时，第一块制动板受力向下层管道外侧方向移动，由于制动板之间彼此搭接在一起，即可将其后多块制动板挤压，保持制动板板面连续，使得制动过程平稳可靠。

（4）高速列车动模型试验系统的传动车可调制动装置，在垂直于水平方向上，制动板的上端不与轨道底板接触，下端不与下层管道接触。这样能够增加传动车与传动车可调制动装置之间的摩擦面积，增强制动效果。

进一步的，在垂直于水平方向上，所述制动板的上端与轨道底板的间隙为3-5毫米，下端与下层管道的间隙为3-5毫米。

（5）高速列车动模型试验系统的传动车可调制动装置，其包括的制动板长度为1800-2200毫米。长度适当的制动板可以降低安装难度，同时减少成本。

（6）高速列车动模型试验系统的传动车可调制动装置，其每块制动板上固定有4-10个拉杆，并与2-5个所述油缸活塞杆接触。增多拉杆可使制动板更平稳，增多油缸可增加制动力，但过多的拉杆和油缸会降低经济性，适当的数量最好。

（7）高速列车动模型试验系统的动力车、模型列车、传动车、传动连接均采用多孔镂空结构。所述多孔镂空结构可以是由圆孔在截面上聚集形成的二维结构，动力车、模型列车、传动车、传动连接均是金属构件，在顺利完成试验的前提下，采用多孔镂空结构可减轻整体重量，获得更高的速度。

实施例

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步详细说明。需要说明的是，除非另有说明，本发明附图与实施例仅用于阐释、说明本方案的优选方案而非对本发明的限制。本发明包括但不局限于附图与实施例内容，对此下文不再赘述。

图1所示本发明的结构示意图中，本实施例的高速列车动模型试验系统包括：

高压空气储罐19，该高压空气储罐19设有排气端20及可开合的排气塞21；一端与排气端20连通的上层管道1，该上层管道1内沿所述排气端20依次设有动力车4、模型列车5，模型列车5的横截面小于动力车4的横截面；设置在上层管道1下方的轨道底板2，该轨道底板2上设有贯穿的槽；设置在轨道底板2下方的下层管道3，其长度与轨道底板2相同；下层管道3内靠近排气端20的一侧设有传动车6，该传动车6通过所述槽与模型列车5固定连接，并支撑模型列车5悬空地在轨道底板2上方运动；下层管道3长度与轨道底板2相同；沿排气端20依次将本高速列车动模型

试验系统划分为加速段22、动力车制动段23、试验段24和传动车制动段25；上层管道1长度为加速段22和动力车制动段23长度之和；在上层管道1的动力车制动段23内设置有动力车制动装置8，该装置能够在不接触模型列车5的同时制动动力车4；动力车4底部设置有传动连接7，该传动连接7与传动车6尾端接触；本高速列车动模型试验系统包括至少一组设置在下层管道3的传动车制动段25内的传动车可调制动装置9，该装置包括：固定在下层管道3外侧的油缸底板11及安装在该油缸底板11上的调节油缸12；油缸活塞杆13从调节油缸12中伸出穿过下层管道侧壁10与制动板14接触；固定在制动板14上的拉杆15穿过下层管道侧壁10和回拉弹簧16，通过螺母17固定在下层管道3外侧。

在本实施例中，上层管道1为中空的封闭式管道，包括侧壁，上层管道1的横截面为长方形。对于模型列车5与动力车4横截面之间的差距没有特别的规定，只要能够同时满足，(1)在试验开始阶段由动力车4尽可能多的承受高压空气储罐19产生的冲击力，和(2)在动力车制动段23内，动力车4能够与动力车制动装置8之间发生摩擦逐渐停止的同时，模型列车5不与该制动装置发生接触，即模型列车5能够无障碍通过动力车制动装置8即可。在本实施例中，从一侧看模型列车5横截面可置于动力车4的横截面内；或者动力车4的横截面能够完全遮盖住模型列车5的横截面。在本实施例中，通过排气塞21将高压空气密封在高压空气储罐19内，动力车4设置在轨道底板2上，一端紧挨排气端20，在开始试验时，打开排气塞21使高压空气通过排气端20排出，由此产生的巨大推力施加在动力车4上，使动力车4沿着轨道底板2滑行。动力车4尽可能地紧挨上层管道1内侧，二者之间的间距为0.5-2毫米，以保证动力车4有足够大的接触面积来承受高压空气储罐19释放的压缩空气冲击，避免模型列车5直接受到冲击。

图2所示本发明实施例的传动车可调制动装置剖面示意图中，轨道底板2中间设置有贯穿的槽，动力车4、模型列车5能够沿着槽在轨道底板2上运动。在本实施例中，轨道底板2优选为由两块规格相同的长方形钢板相距一定间隙平行拼接而成，钢板之间的间隙就构成了本发明所述的槽。对所述槽的宽度没有特别的规定，只要能够使传动车6通过该槽与模型列车5相连，并能够支撑带动模型列车5在轨道底板2上方运动即可。

在本实施例中，下层管道3的横截面为长方形。对于传动车6将模型列车5撑起的悬空高度没有特别的规定，只要模型列车5能够在传动车6的作用下，不与轨道底板2发生接触，与之保持一定间隙地“悬浮”在轨道底板2上方运动即可。在不与轨道底板2发生接触的前提下，模型列车5尽可能地贴近轨道底板2，从而能够在试验过程中减少模型列车5所受到的阻力干扰，更快更平稳地加速到600km/h的高速，并获得更精确的试验数据。

在本实施例中，动力车制动装置8由设置在上层管道1内侧的至少两组相对设置的制动板14拼接而成。具体的，动力车制动装置8由设置在上层管道1内侧的12组相对设置的制动板14拼接而成。对所述制动板14没有特殊的要求，只要能够通过与动力车4外侧之间的挤压摩擦来对动力车4进行制动即可。由于动力车4横截面大于模型列车5横截面，在动力车制动段23内，动力车制动装置8能够仅对动力车4施加摩擦力进而逐渐刹停动力车4的同时，又不与模型列车5发生任何接触，即可以让模型列车5无障碍通过该动力车制动段23。沿着模型列车5的前进方向，在上层管道1内侧相对设置的制动板14之间的距离逐渐收窄，以逐渐增大对动力车4的制动作用。动力车4外侧包覆有刹车片，起到增大摩擦的作用。

在动力车4与传动车6之间有传动连接7，其连接是活动的。当动力车4受到高压空气推动加速时，通过传动连接7推动传动车6一同向前加速；当动力车4开始被动力车制动装置8减速时，其与传动车6的传动连接7就自动断开，使得仅有动力车4被减速刹停，传动车6不受制动装置影响、依靠惯性继续向前滑行。

在本实施例中，根据本发明的高速列车动模型试验系统包括28组传动车可调制动装置9。

在图2所示本发明实施例的传动车可调制动装置剖面示意图中，油缸底板11固定在下层管道3外侧，调节油缸12安装在油缸底板11上，位于下层管道侧壁10和油缸底板11之间。在本实施例中，调节油缸12可通过油缸活塞杆13向制动板14施加的压力大小为10000牛，以确保能在预定行程内将传动车6刹停。

在图2所示本发明实施例的传动车可调制动装置剖面示意图中，油缸活塞杆13从调节油缸12中伸出、穿过下层管道侧壁10，与制动板14接触。制动板14设置在下层管道3内，其上固定有拉杆15，拉杆15穿过下层管道侧壁10，回拉弹簧16套在拉杆15位于下层管道3外侧的部分，并通过螺母17固定。对于回拉弹簧16弹力没有特别的规定，只要能够满足在调节油缸12油压降低时通过形变力将制动板14拉回原位的同时，又不会过多抵消调节油缸12施加在制动板14的压力即可。在本实施例中，回拉弹簧16弹力大小为600牛。

在本实施例中，拉杆15仅在两端开丝设置有螺纹。易言之，拉杆15的中间部位表面是光滑的，这样能避免卡在下层管道侧壁10孔口。制动板14与拉杆15通过螺纹固定连接，降低拉杆15脱出的概率。

在本实施例中，在垂直于水平方向上，制动板14的上端与下端分别与轨道底板2和下层管道3之间存有一定间隙，即制动板14的下端不与下层管道3底部接触，上端不与轨道底板2接触。在本实施例中，制动板14的上端与轨道底板2的间隙为3-5毫米，下端与下层管道3的间隙为3-5毫米。这样能够增加传动车6与传动车可调制动装置9之间的摩擦面积，增强制动效果。

在图3所示本发明实施例的传动车可调制动装置俯视示意图中，制动板14两端为反向阶梯形，多个制动板之间前后相互搭接，搭口18平整无逆向台阶。传动车6进入传动车可调制动装置9后，与接触到的第一块制动板上的刹车片发生摩擦，挤压第一块制动板向下层管道3外侧移动，由于制动板之间搭接在一起，即可将其后多块制动板挤压，保持制动板板面连续，使得制动过程平稳可靠。本实施例作为一种优选实施方式，制动板14长度为2000毫米，每一块制动板上固定有8个拉杆15，并与4个油缸活塞杆13接触。这样既便于安装，同时又能减少搭接的数量，以使对传动车6的制动更加平稳，能够降低试验器材的损耗。在本实施例中，制动板14上覆有刹车片，起到增大摩擦的作用。

在本实施例中，动力车4、传动车6、传动连接7均为采用多孔镂空结构的金属构件。所述多孔镂空结构可以是由圆孔在截面上聚集形成的二维结构，对此没有特别的规定，只要能够减轻整体重量，获得更高的速度即可。

本实施例的高速列车动模型试验系统运作时，在试验开始前，先升高调节油缸12的油压，推动制动板14向下层管道3内侧方向挤压，并停留在合适的位置。在进行试验时，首先打开排气塞21使高压空气储罐19内的压缩空气通过排气端20释出，由于动力车4的横截面大于模型列车5的横截面，压缩空气所产生巨大的推力几乎全部作用在动力车4上，避免了模型列车5直接受到冲击。在推动力的作用下，动力车4在上层管道1中急剧加速滑行，固定在动力车4底部的传动连接7推动传动车6在下层管道3中加速滑行，从而带动连接在传动车6之上的模型列车5同步加速滑行，在加速段22内快速加速至600km/h以上。随后进入动力车制动段23，模型列车5无障碍地穿过动力车制动段23，滑出上层管道1进入试验段24，而动力车4由动力车制动装置8刹停，与模型列车5分离。模型列车5在传动车6的带动下在试验段24继续高速向前滑行，其内部传感器采集并记录相关试验数据；数据采集完毕后，模型列车5和传动车6继续向前在传动车制动段25滑行，传动车6由传动车可调制动装置9逐渐减速刹停，带动固定连接在其上的模型列车5停止运动。

本轮试验结束后，降低传动车可调制动装置9中调节油缸12的油压，使制动板14在回拉弹簧16的作用下向下层管道3外侧方向移动，使得卡在制动板14与下层管道侧壁10之间的传动车6被释放出来，方便地将传动车6取出并归位，以备新一轮的试验。

Claims (10)

1.一种高速列车动模型试验系统，包括高压空气储罐，其与上层管道连通，沿所述连通处依次设有动力车、模型列车，上层管道下方设有带槽的轨道底板，该轨道底板下方设有下层管道，所述上层管道内设有动力车制动装置；其特征在于，在下层管道内有与所述模型列车固定连接，并支撑起所述模型列车使其悬空的传动车，所述动力车和所述传动车之间设置有传动连接，在所述下层管道末端设有至少一组与所述传动车配套的传动车可调制动装置。

2.根据权利要求1所述的高速列车动模型试验系统，其特征在于：所述传动车可调制动装置包括固定在下层管道外侧的油缸底板及安装在该油缸底板上的调节油缸，油缸活塞杆从所述调节油缸中伸出、穿过下层管道侧壁与制动板接触，一端固定在所述制动板上的拉杆穿过下层管道侧壁和回拉弹簧，另一端通过螺母固定在下层管道外侧。

3.根据权利要求2所述的高速列车动模型试验系统，其特征在于：所述拉杆仅两端设置有螺纹。

4.根据权利要求2所述的高速列车动模型试验系统，其特征在于：所述制动板与所述拉杆通过螺纹连接。

5.根据权利要求2所述的高速列车动模型试验系统，其特征在于：所述高速列车动模型试验系统包括两组以上的传动车可调制动装置，所述制动板两端为反向阶梯型，多个制动板前后相互搭接，搭口平整无逆向台阶。

6.根据权利要求2所述的高速列车动模型试验系统，其特征在于：在垂直于水平方向上，所述制动板的下端不与所述下层管道接触，上端不与所述轨道底板接触。

7.根据权利要求6所述的高速列车动模型试验系统，其特征在于：在垂直于水平方向上，所述制动板的下端与所述下层管道之间的间隙为3-5毫米，上端与轨道底板之间的间隙为3-5毫米。

8.根据权利要求2所述的高速列车动模型试验系统，其特征在于：所述调节油缸通过油缸活塞杆向所述制动板施加的压力大小为8000-12000牛。

9.根据权利要求2所述的高速列车动模型试验系统，其特征在于：所述制动板长度为1800-2200毫米。

10.根据权利要求1-9任意一项权利要求所述的高速列车动模型试验系统，其特征在于：所述动力车、传动车、传动连接均采用多孔镂空结构。

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