CN102680181B - 轨道车辆的车体气密疲劳试验方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆的车体气密疲劳试验方法和装置，将试验车厢置于一试验箱体内，对车厢密封后，向车厢内充气，进行车体的气密性试验；再将试验箱体密封，模拟轨道车辆实际运行过程中车内和车外压力的变化，预先设定好所需加载压力的波形，对车厢和试验箱体内进行周期的疲劳加载，加载的同时，检测并记录车体被测部位的应变量，并将检测数据传输至测试***，测试***对测试数据进行分析，完成车体气密疲劳试验。本发明可以实现不同压力和频率的设定，并利用一套***完成车体气密性和车体疲劳试验，结构简单，操作简易可行，而且检测精度高，可以为车体焊接结构、车体材料、焊缝对气密疲劳强度的影响等研究提供精确的数据依据。

Description

轨道车辆的车体气密疲劳试验方法和装置

技术领域

本发明涉及一种对轨道车辆的整个车体进行气密性和疲劳试验的方法及装置，属于轨道车辆制造技术领域。

背景技术

目前国内轨道车辆的时速已达到每小时380公里以上，380公里以上速度级动车组在运行及列车交会，特别是过隧道及隧道内交会时，车体所承受的气动载荷越发严重，对车体的强度和寿命都提出了更高的要求。

同时，伴随轨道车辆的高速运行，对列车的气密性的要出也越来越高，车体气密性好坏直接关系到乘客的舒适度的好坏，具有良好气密性的车体可以有效减少乘客耳鸣现象的发生，所以车辆的气密性能成为衡量车辆性能的重要指标之一。

在过去的轨道车辆生产过程中，由于技术条件的限制，一般不对整车进行气密性试验和疲劳试验，但这已不能满足现在迅速发展的高速轨道车辆的质量要求，所以必须要有一种可以检测整车气密性疲劳试验的试验方法。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题，提供了一种检测准确、精度高，操作简易可行，而且可以提供准确的检测数据以供分析研究的轨道车辆的车体气密疲劳试验方法。

本发明的另一个主要目的在于，提供一种实现上述整车气密疲劳试验方法的轨道车辆的车体气密疲劳试验装置。

为实现上述目的，所述的轨道车辆的车体气密疲劳试验方法，将试验车厢置于一试验箱体内，将所述车厢密封后，向车厢内充气，进行车体的气密性试验；再将所述试验箱体密封，所述试验箱体模拟隧道形状，同时向车厢内和试验箱体内加载，模拟轨道车辆实际运行过程中车内和车外压力的变化，预先设定好所需加载压力的波形，对所述车厢和试验箱体内进行周期的疲劳加载，加载的同时，检测并记录车体被测部位的应变量，并将检测数据传输至测试***，测试***对测试数据进行分析，完成车体气密疲劳试验。

在进行车体气密性试验过程中，当所述车厢内空气的压力达到预定值时，停止充气，让其在自然的状态下泄漏，通过检测车厢内压力下降到设定数值所需要的时间，判断车体的气密性是否符合车辆的设计要求。

每加载1万次，停止加载，对试验车体进行裂纹检查，如无裂纹则继续加载试验，如有裂纹，即终止试验。

如所述车体和被测部件的应变数据出现突变时，即终止试验。

实现上述轨道车辆的车体气密疲劳试验方法的装置，包括一个密封的试验车厢；一个试验箱体，所述车厢放置在所述试验箱体内，所述试验箱体模拟隧道形状；空气动力装置，用于向所述车厢和试验箱体内加载压力，包括向所述车厢内加载压力的内加载设备及向所述试验箱体内加载压力的外加载设备，所述内加载设备和外加载设备分别通过空气管路与所述车厢和试验箱体连通，在每个空气管路上设置流量调节阀，每个所述流量调节阀通过连接线与所述控制***连接；控制***，用于控制上述加载压力的波形；测试***，用于检测、记录、分析所述车体被测部位的应变量和车体变形。

所述空气动力装置包括：向所述车厢内加载压力的内加载设备及向所述试验箱体内加载压力的外加载设备，所述内加载设备和外加载设备分别通过空气管路与所述车厢和试验箱体连通，在每个空气管路上设置流量调节阀，每个所述流量调节阀通过连接线与所述控制***连接。

所述内加载设备和外加载设备由真空泵、空气压缩机及储气罐组成，或者为鼓风机。

所述控制***包括若干个设置在所述车厢和试验箱体内的压力传感器，所述压力传感器通过信号线与控制电脑连接。

所述测试***包括若干个车体被测部位应变量的数据采集装置，所述数据采集装置通过数据线与用于将应变量转化为电信号的接收转化器连接，所述接收转化器通过数据线与电脑连接。所述的数据采集装置为贴附于车体被测部位的应变片。

综上内容，本发明的轨道车辆的车体气密疲劳试验方法和装置，可以模拟轨道车辆在实际运行过程中车内和车外的压力变化，对试验车厢和试验箱体加载，实现不同压力和频率的设定，并利用一套***完成车体气密性和车体疲劳试验，结构简单，操作简易可行，而且检测精度高。轨道车辆的制造厂家通过该试验方法和装置，可以展开对整车车体焊接结构气密疲劳强度的研究，车体材料、焊缝对气密疲劳强度的影响的研究，车体气密性的研究，以及高速运行列车内乘客舒适度的研究等等。

附图说明

图1本发明***结构示意图；

图2本发明内部结构示意图；

图3本发明控制***原理图。

如图1至图3所示，车厢1，试验箱体2，内加载设备3，外加载设备4，空气管路5，流量调节阀6，鼓风机7，压力传感器8，轨道9，控制电脑10，填充物11。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1和图2所示，本发明所述的轨道车辆的车体气密疲劳试验装置，包括一个待试验的车厢1，一个试验箱体2，空气动力装置，控制***，及测试***。

其中，试验箱体2用于容纳车厢1，其两端具有供车厢1进出的门，试验箱体2内设置有用于供车厢1移动的轨道9。因为该装置主要是模拟车辆实际运行过程中的压力变化，特别是模拟车辆在过隧道或两车交会时的压力变化，来进行车体气密疲劳试验的，所以试验箱体2的形状可以模拟隧道的形状，其断面或为方形，或为圆形，如图2所示，本实施例采用的是圆形设计。试验箱体2的尺寸以体积最大的轨道车辆体体来制作，但当对体积较小的轨道车辆进行试验时，可以在试验箱体2内填充一些填充物11，以缩小试验箱体2的空间，保证试验数据的准确。车厢1在进行试验的时候，需要对车厢1进行严格的密封，除了要关闭车窗和乘客门外，还要将车厢1两端的端门进行密封。车厢1端门的密封可以采用密封门(图中未示出)，密封门是一个工装门，它固定在车厢端门的门框上，与门框之间用密封条密封，并使用工装将密封门与门框之间连接固定，保证两个端门处不会漏气。

在进行试验时，需要向车厢1内和试验箱体2内充气以加载压力，空气动力装置用于向车厢1内和试验箱体2内充气。空气动力装置包括两套装置，一套是向车厢1内加载压力的内加载设备3，另一套是向试验箱体2内加载压力的外加载设备4，内加载设备3和外加载设备4主要是提供一种稳定的、可调节压力的气源，分别通过空气管路5与车厢1和试验箱体2连通，其中，内加载设备3分别通过空气管路5a和5b与车厢1连通，其中空气管路5a为充气管路，空气管路5b为抽气管路，外加载设备4分别通过空气管路5c和5d与试验箱体2连通，其中空气管路5c为充气管路，空气管路5d为抽气管路，在空气管路5a和5b及5c和5d上均设置流量调节阀6，每个流量调节阀6通过连接线与控制***连接。内加载设备3和外加载设备4由真空泵、空气压缩机及储气罐(图中未示出)组成，也可以只采用鼓风机7。

控制***用于控制上述加载压力的波形，如图3所示，控制***包括若干个设置在车厢1和试验箱体2内的压力传感器8，压力传感器8通过信号线与控制***中的控制电脑10连接。空气动力装置给车厢1和试验箱体2内充气，当压力达到一定数值时，压力传感器8就将检测到的信号通过信号线反馈至控制电脑10，模拟车辆实际运行时车内和车外压力的变化，在控制电脑中已预先设定好所需加载压力的波形，波形一般可为正弦波或者三角波，控制电脑10将接收到的压力信号进行计算，完成计算后，与预先设定好所需加载压力的波形进行比较，再将信号传输至每个流量调节阀6，通过实时调整流量调节阀6的流量和开关，以完成试验所需要的加载波形。

测试***用于检测、记录、分析所述车体被测部位的应变量和车体变形，其包括若干个车体被测部位应变量的数据采集装置，数据采集装置可以采用贴附于车体被测部位的应变片，应变片通过数据线与接收转化器连接，接收转化器将接收到的应变量转化为电信号向外传输至测试***中的电脑，电脑再将这些电信号转化为相应的应变量，再进行车体各被测部位的应变量数据的计算和分析，从而确定车体的变形情况，完成整个气密疲劳试验。

下面对本发明的车体气密疲劳试验的方法步骤进一步详细描述：

1)首先将车厢1拖入试验箱体2内，将若干个压力传感器8和应变片安装在车体需要检测的部位，并将压力传感器8通过信号线连接于控制***中的控制电脑上，将应变片通过数据线连接于测试***中的接收转化器上，接收转化器再通过数据线与测试***中的电脑连接，并对各设备的数据调零。

2)将车厢1的车窗和乘客门关闭，用密封门将车厢1两端的端门密封，从而将整个车厢1密封。

3)开始进行气密性试验，开启内加载设备3，通过空气管路5a向车厢1内充气。

4)车厢1内空气的压力会逐渐上升，此时，通过压力传感器8就可以检测到车厢1内的空气压力，并传输给控制电脑10，控制电脑10对压力数据进行实时记录和显示。

4)当车厢1内的空气压力上升达到规定的最高压力时，如可设置最高压力值为8000Pa，通过控制电脑10将空气管路5a上的流量调节阀6关闭，停止向车厢1内充气。

5)让车厢1在自然的状态下泄漏，此时，车厢1内空气的压力就会慢慢下降，当车厢1内的压力下降到一定值时，如可设定此压力值为4000Pa，控制电脑10中的计时器开始计时，进而压力再下降到设定值1000Pa时，计时停止。

车厢1内的空气压力从4000Pa降到1000Pa所需的时间，如果大于规定值时(一般轨道车辆的生产厂家的内控标准为200s)，就可以判断车辆的气密性符合车辆的设计要求，如果小于规定值200s时，就说明车辆的气密性不能满足车辆的设计要求。

6)气密性试验完成后，将试验箱体2密封，开启内加载设备3和外加载设备4，向车厢1和试验箱体2内充气加载，制造车体在隧道中产生的压力，当压力达到一定数值时，压力传感器8就将检测到的信号通过信号线反馈至控制电脑10，控制电脑10将接收到的压力信号进行计算，完成计算后，与预先设定好所需加载压力的波形进行比较，再将信号传输至每个流量调节阀6，通过实时调整流量调节阀6的流量和开关，以完成试验所需要的加载波形。

7)在加载的过程中，应变片感应车体被测部件的变形，将应变量实时传输到接收转化器，接收转化器将应变量转化为电信号传输至电脑中，电脑对接收到的数据进行实时记录、计算、分析，以确定车体的变形情况。

8)在加载过程中，如发现应变数据出现突变，即终止试验，检查是应变片损坏，还是被测部位出现裂纹。如应变片损坏，则更换应变片；如发现裂纹，即终止试验。

9)每加载1万次，便停机，停止加载，对车体进行裂纹检查。

如发现车体上有裂纹，即终止试验。

如未发现裂纹，则可以继续加载试验，加载的总次数根据车体的材料、加工工艺、形状尺寸等确定，如在规定的总的试验次数内，被测车体未出现裂纹，则全部试验结束。

如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种轨道车辆的车体气密疲劳试验方法，其特征在于：将试验车厢(1)置于一试验箱体(2)内，将所述车厢(1)密封后，向车厢(1)内充气，进行车体的气密性试验；再将所述试验箱体(2)密封，所述试验箱体(2)模拟隧道形状，同时向车厢(1)内和试验箱体(2)内加载，模拟轨道车辆实际运行过程中车内和车外压力的变化，预先设定好所需加载压力的波形，对所述车厢(1)和试验箱体(2)内进行周期的疲劳加载，加载的同时，检测并记录车体被测部位的应变量，并将检测数据传输至测试***，测试***对测试数据进行分析，完成车体气密疲劳试验。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆的车体气密疲劳试验方法，其特征在于：在进行车体气密性试验过程中，当所述车厢(1)内空气的压力达到预定值时，停止充气，让其在自然的状态下泄漏，通过检测车厢(1)内压力下降到设定数值所需要的时间，判断车体的气密性是否符合车辆的设计要求。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆的车体气密疲劳试验方法，其特征在于：每加载1万次，停止加载，对试验车体进行裂纹检查，如无裂纹则继续加载试验，如有裂纹，即终止试验。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆的车体气密疲劳试验方法，其特征在于：如所述车体和被测部件的应变数据出现突变时，即终止试验。

5.一种实现权利要求1所述轨道车辆的车体气密疲劳试验方法的试验装置，其特征在于：包括一个密封的试验车厢(1)；

一个试验箱体(2)，所述车厢(1)放置在所述试验箱体(2)内，所述试验箱体(2)模拟隧道形状；

空气动力装置，用于向所述车厢(1)和试验箱体(2)内加载压力，包括向所述车厢(1)内加载压力的内加载设备(3)及向所述试验箱体(2)内加载压力的外加载设备(4)，所述内加载设备(3)和外加载设备(4)分别通过空气管路(5)与所述车厢(1)和试验箱体(2)连通，在每个空气管路(5)上设置流量调节阀(6)，每个所述流量调节阀(6)通过连接线与控制***连接；

控制***，用于控制上述加载压力的波形；

测试***，用于检测、记录、分析所述车体被测部位的应变量及车体的变形。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆的车体气密疲劳试验装置，其特征在于：所述内加载设备(3)和外加载设备(4)由真空泵、空气压缩机及储气罐组成，或者为鼓风机(7)。

7.根据权利要求5所述的轨道车辆的车体气密疲劳试验装置，其特征在于：所述控制***包括若干个设置在所述车厢(1)和试验箱体(2)内的压力传感器(8)，所述压力传感器(8)通过信号线与控制电脑(10)连接。

8.根据权利要求5所述的轨道车辆的车体气密疲劳试验装置，其特征在于：所述测试***包括若干个车体被测部位应变量的数据采集装置，所述数据采集装置通过数据线与用于将应变量转化为电信号的接收转化器连接，所述接收转化器通过数据线与电脑连接。

9.根据权利要求5所述的轨道车辆的车体气密疲劳试验装置，其特征在于：所述的数据采集装置为贴附于车体被测部位的应变片。