CN111766040A - 一种高速列车动模型试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速列车动模型试验设备，属于高速列车气动性能模拟试验技术领域。采用本发明在提高600km/h以上动模型试验可靠性的同时，可将试验频率从1天1次提升至1天3次以上。所述设备包括高压空气储罐，其与加速管道连通，沿连通处依次设有动力车、模型列车，加速管道下方设有轨道底板，其末端设有模型列车制动装置，动力车与模型列车车架接触；在加速管道内设置有至少一组动力车可调制动装置，其包括固定在加速管道外侧的油缸底板及安装在油缸底板上的调节油缸，油缸活塞杆从调节油缸中伸出、穿过加速管道侧壁与其内的制动板接触，一端固定在制动板上的拉杆穿过加速管道侧壁和回拉弹簧，另一端通过螺母固定在加速管道外侧。

Description

一种高速列车动模型试验设备

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设备。

背景技术

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，该装置包括轨道以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，其一端与空气罐的排气端连通，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，空气管道远离空气罐的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，可以推动模型列车的速度达到600km/h以上，符合现代高速列车动模型试验的要求。但依照此方案，当助推弹射车从600km/h以上的速度被刹停后，会牢牢的卡在制动机构中，无法依靠手动的方式取出，而必须使用机械工具将其撬出。这一过程非常繁琐耗时，至少需要花费一天左右的时间才能将助推弹射车从制动机构中取出，如果在取出过程中用力不当，还可能造成助推弹射车局部变形受损。这样的设计导致一台助推弹射车仅能进行10次左右的试验，大幅增加了试验成本。又鉴于本方案中制动机构的摩擦部件是固定之后不可调整的，随着试验次数的增加，摩擦部件将不断磨损，其制动力亦会随之衰减，如果不及时更换摩擦部件，有可能无法在预定范围内刹停助推弹射车，不光使得试验无法顺利完成，在超高速的情况，更有巨大的安全隐患。因此，需要频繁地更换摩擦部件，以保证制动效果，从而获得更精准的试验数据，同时保障试验的安全性。

另一方面，高速列车动模型试验最主要目的是模拟列车高速运行以获取气动数据，基于对所获得数据的分析来优化模型列车的运行，提升列车在高速运行过程中气动性能。之后，再次通过试验来验证上一次优化的效果，并根据本次获得的新数据继续对模型列车进行调整，是一个循环往复不断完善的过程。但囿于前述问题，现有技术中的高速列车动模型试验设备一天只能进行一次试验，更多的时间耗费在了取出助推弹射车和更换摩擦部件上，在增加试验成本的同时，极大地降低了试验效率，严重影响高速列车气动性能研究出成果的时效。

因此，亟待研发一种新的高速列车动模型试验设备，用于高速列车动模型试验设备，能够在保证有效刹停助推弹射车的同时，还能快速使助推弹射车归位，在一天内能够高效率地进行多次600km/h以上的高速列车动模型试验，且拥有稳定的制动力，以保障动模型试验安全完成，获取的数据精确可靠，缩短提高高速列车气动性能所需的时间。

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设备，能够解决上述600km/h以上高速列车动模型试验的过程中存在的制动可靠性及效率过低的问题，有效地将试验频次从1天1次提升至1天3次以上；并大幅降低了制动装置的磨损、提高其使用寿命，解决了需要频繁更换制动装置的问题，降低了试验的成本。

为实现上述目的，本发明提供一种高速列车动模型试验设备，所述设备包括高压空气储罐，其与加速管道连通，沿连通处依次设有动力车、模型列车，所述加速管道下方设有轨道底板，并在所述轨道底板末端设有模型列车制动装置，所述动力车与所述模型列车的车架接触；所述高速列车动模型试验设备在所述加速管道内设置有至少一组动力车可调制动装置，该动力车可调制动装置包括固定在所述加速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加速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所述加速管道侧壁和回拉弹簧，另一端通过螺母固定在所述加速管道外侧。

根据本发明的方案，在试验开始前增加调节油缸的油压，使油缸活塞杆推动制动板向加速管道内部运动，使设置在加速管道侧壁和油缸底板间的回拉弹簧发生弹性形变；在试验过程中，动力车运动到动力车制动段，通过其侧面包覆的刹车片与制动板在摩擦作用后停止运动。由于调节油缸的强大油压，使动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，通过降低调节油缸的油压，使制动板在回拉弹簧的弹力作用下向加速管道侧壁的方向复位，使原本被卡在制动板与加速管道之间的动力车被松开，轻松将之取出后可马上进行第二次试验，极大的提升了试验效率。且由于在试验前可升高调节油缸的油压，加大制动力，可降低制动装置的磨损，提高了设备的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明实施例的动力车可调制动装置剖面示意图。

图3为本发明实施例的动力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、加速管道；2、轨道底板；3、动力车；4、模型列车；5、车架；6、动力车可调制动装置；7、模型列车制动装置；8、制动板；9、加速管道侧壁；10、油缸底板；11、调节油缸；12、油缸活塞杆；13、拉杆；14、回拉弹簧；15、螺母；16、搭口；17、高压空气储罐；18、排气端；19、排气塞；20、加速段；21、动力车制动段；22、试验段；23、模型列车制动段。

具体实施方式

本发明的高速列车动模型试验设备可以采用如下的（1）～（7）的优选方式。

（1）高速列车动模型试验设备包括两组以上的动力车可调制动装置，其制动板两端为反向阶梯形，多个制动板前后相互搭接。当动力车进入动力车可调制动装置后，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上层管道外侧移动，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，使制动过程稳定可靠。

（2）高速列车动模型试验设备的动力车可调制动装置，其拉杆仅两端设置有螺纹。易言之，所述拉杆仅在与制动板和加速管道侧壁相连处设置有螺纹，其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加速管道侧壁孔口。

进一步的，动力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设备的动力车可调制动装置，在垂直于水平方向上，其制动板上端不与所述加速管道接触，下端不与所述轨道底板接触。这样能够提升制动板在水平移动时的稳定性。

进一步的，在垂直于水平方向上，制动板的上端与加速管道之间的间隙为15-25毫米，下端与轨道底板之间的间隙为15-25毫米。

这样能够增加动力车与动力车可调制动装置之间的摩擦面积，增强制动效果。

（4）高速列车动模型试验设备的动力车可调制动装置，其每块制动板长度为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。

（5）高速列车动模型试验设备的动力车可调制动装置，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，增多调节油缸可增加制动力，但过多的拉杆和调节油缸会降低经济性，适当的数量最好。

（6）高速列车动模型试验设备的动力车可调制动装置，其每个调节油缸可通过油缸活塞杆向制动板施加的压力大小为15000-20000牛。这样能确保有足够的制动力在预定行程内刹停动力车。

（7）高速列车动模型试验设备的动力车和车架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，动力车和车架均是金属构件，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，本发明附图与具体实施方式仅用于阐释、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。

在图1所示本发明的结构示意图中，本实施的高速列车动模型试验设备包括：高压空气储罐17，该高压空气储罐17设有排气端18及可开合的排气塞19。一端与排气端18连通的加速管道1，该加速管道1内沿排气端18依次设有动力车3、模型列车4；模型列车4的横截面小于动力车3的横截面；设置在加速管道1下方的轨道底板2；沿排气端18依次将高速列车动模型试验设备划分为加速段20、动力车制动段21、试验段22和模型列车制动段23；所述加速管道1长度为加速段20和动力车制动段21长度之和；设置在模型列车制动段23内的模型列车制动装置7，该模型列车制动装置7用来制动模型列车4；动力车3与模型列车4的车架5接触；高速列车动模型试验设备包括至少一组设置在加速管道1的动力车制动段21内的动力车可调制动装置6，该动力车可调制动装置6能够在不接触模型列车4的同时制动动力车3，该动力车可调制动装置6包括：固定在加速管道1外侧的油缸底板10及安装在该油缸底板10上的调节油缸11；油缸活塞杆12从调节油缸11中伸出、穿过加速管道侧壁9与制动板8接触；固定在制动板8上的拉杆13穿过加速管道侧壁9和回拉弹簧14，通过螺母15固定在加速管道1外侧。

在本实施例中，加速管道1为中空的封闭式管道，包括加速管道侧壁9；其横截面为长方形。对于动力车3与模型列车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3尽可能多的承受高压空气储罐17产生的冲击力和（2）在动力车制动段21内，动力车3能够与动力车可调制动装置6之间发生摩擦逐渐停止的同时，模型列车4不与该动力车可调制动装置6发生接触，即模型列车4能够无障碍通过动力车可调制动装置6即可。从一侧看模型列车4横截面可置于动力车3的横截面内；或者动力车3的横截面能够完全遮盖住模型列车4的横截面。通过排气塞19将高压空气密封在高压空气储罐17内，动力车3设置在轨道底板2上，一端紧挨排气端18，在开始试验时，打开排气塞19使高压空气通过排气端18排出，由此产生巨大的推力施加在动力车3上，使动力车3沿着轨道底板2滑行。动力车3尽可能地紧挨加速管道1内壁，二者之间的间距为0.5-2毫米，以保证动力车3有足够大的接触面积来承受高压空气储罐17释放的压缩空气的冲击，避免模型列车4直接受到冲击。所述动力车3外侧包覆有刹车片，在制动时通过刹车片与制动装置之间的摩擦来达到使动力车3减速刹车的目的。

动力车3、模型列车4在轨道底板2上运动；动力车3一端与模型列车4的车架5接触。当动力车3受到压缩空气的作用向前运动时，通过车架5推动模型列车4一同向前运动。

在本实施例中，轨道底板2由规格相同的两块长方形钢板拼接而成。动力车3和车架5均为采用多孔镂空结构的金属构件。

模型列车制动装置7设置在模型列车制动段23内，没有特别的规定，只要能在规定范围内刹停模型列车4即可。

在本实施例中，高速列车动模型试验设备包括12组动力车可调制动装置6。由于动力车3的横截面大于模型列车4的横截面，在动力车制动段21内，能够通过动力车可调制动装置6仅对动力车3施加摩擦力使其逐渐减速停止的同时，该制动装置不与模型列车4发生任何接触，即可以让模型列车4无障碍通过该动力车制动段21。

在图2所示本发明实施例的动力车可调制动装置剖面示意图中，油缸底板10固定在加速管道1外侧；调节油缸11安装在油缸底板10上，位于加速管道侧壁9和油缸底板10之间。调节油缸11可通过油缸活塞杆12向制动板8施加的压力大小为18000牛，确保能在预定行程内将动力车3刹停。

在图2所示本发明实施例的动力车可调制动装置剖面示意图中，油缸活塞杆12从调节油缸11中伸出穿过加速管道侧壁9，与制动板8接触。拉杆13穿过加速管道侧壁9，一端固定在制动板8上；回拉弹簧14套在拉杆13位于加速管道1外侧的部分上，并通过螺母15固定。对于回拉弹簧14的弹力没有特别的规定，只要能够满足在调节油缸11油压降低时通过形变力将制动板8拉回原位的同时，又不会过多抵消调节油缸11施加在制动板8的压力，从而影响制动稳定性。在本实施例中，回拉弹簧14的弹力大小为1000牛。

在图2所示本发明实施例的动力车可调制动装置剖面示意图中，拉杆13仅在两端开丝设置有螺纹，其与制动板8之间通过螺纹固定连接。在垂直于水平方向上，制动板8的上端与下端分别与加速管道1顶部和轨道底板2之间存有一定间隙，即，制动板8的上端不与加速管道1接触，下端不与轨道底板2接触。在本实施例中，制动板8的上端与加速管道1顶部的间隙为15-25毫米；制动板8的下端与轨道底板2的间隙为15-25毫米。

在图3所示本发明实施例的动力车可调制动装置俯视示意图中，制动板8两端为反向阶梯形，多个制动板8彼此搭接，搭口16平整无逆向台阶。在本实施例中，制动板8长度为2000毫米，每一块制动板8上固定有8个拉杆13，并与4个油缸活塞杆12接触。

本实施例的高速列车动模型试验设备在试验开始前，先升高动力车可调制动装置6的调节油缸11的油压，推动制动板8向加速管1内侧方向挤压，并停留在合适的位置。在平台进行试验时，首先打开排气塞19使高压空气储罐内17的压缩空气通过排气端18释出，由于动力车3的横截面大于模型列车4的横截面，压缩空气所产生巨大的推力几乎全部由设置在排气端18的动力车3承受，避免了模型列车4直接受到推力的冲击。在推力的作用下，动力车3在加速管道1中急剧加速滑行，通过车架5推动模型列车4，使模型列车4在加速段20内快速加速至600km/h以上。随后进入动力车制动段21，模型列车4无障碍地穿过动力车制动段21，滑出加速管道1进入试验段22，而动力车3由动力车可调制动装置6刹停，与模型列车4分离。模型列车4继续高速向前滑行进入试验段22，其内部传感器采集并记录相关实验数据；数据采集完毕后，模型列车4在模型列车制动段23由模型列车制动装置7逐渐减速刹停。

本次试验结束后，降低动力车可调制动装置6的调节油缸11的油压，使制动板8在回拉弹簧14的形变力作用下向加速管道1外侧方向移动，使得卡在制动板8与加速管道侧壁9之间的动力车3被释放出来，这样就能够方便地将动力车3取出并归位，以备下一次的动模型试验。

Claims (10)

1.一种高速列车动模型试验设备，包括高压空气储罐，所述高压空气储罐与加速管道连通，沿连通处依次设有动力车、模型列车，所述加速管道下方设有轨道底板，并在所述轨道底板末端设有模型列车制动装置，所述动力车与所述模型列车的车架接触；其特征在于，所述高速列车动模型试验设备在所述加速管道内设置有至少一组动力车可调制动装置，所述动力车可调制动装置包括固定在所述加速管道外侧的油缸底板及安装在所述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、穿过加速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所述加速管道侧壁和回拉弹簧，另一端通过螺母固定在所述加速管道外侧。

2.根据权利要求1所述的高速列车动模型试验设备，其特征在于：包括两组以上的动力车可调制动装置，所述制动板两端为反向阶梯形，多个制动板前后相互搭接。

3.根据权利要求1或2所述的高速列车动模型试验设备，其特征在于：所述拉杆仅两端设置有螺纹。

4.根据权利要求3所述的高速列车动模型试验设备，其特征在于：所述制动板与所述拉杆通过螺纹固定连接。

5.根据权利要求1或2所述的高速列车动模型试验设备，其特征在于：在垂直于水平方向上，所述制动板的上端不与所述加速管道接触，下端不与所述轨道底板接触。

6.根据权利要求5所述的高速列车动模型试验设备，其特征在于：在垂直于水平方向上，所述制动板的上端与所述加速管道之间的间隙为15-25毫米，下端与轨道底板之间的间隙为15-25毫米。

7.根据权利要求1或2所述的高速列车动模型试验设备，其特征在于：所述制动板长度为1800-2200毫米。

8.根据权利要求1或2所述的高速列车动模型试验设备，其特征在于：每块制动板上固定有4-10个拉杆，并与2-5个油缸活塞杆接触。

9.根据权利要求1或2所述的高速列车动模型试验设备，其特征在于：所述调节油缸可通过油缸活塞杆向制动板施加的压力大小为15000-20000牛。

10.根据权利要求1或2所述的高速列车动模型试验设备，其特征在于：所述动力车和车架均采用多孔镂空结构。

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