CN111735606B - 一种高速列车动模型试验平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速列车动模型试验平台，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，同时避免模型列车和内部传感器试验过程中的损伤，使气动试验可反复进行。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，下层管道内有支撑起模型列车使其悬空的传动车和支撑车，并在下层管道末端设有传动车制动装置，从动力车底部延伸出的顶杆与所述传动车尾端接触。

Description

一种高速列车动模型试验平台

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平台。

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***，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，高速列车动模型试验***的最高速度无法上升至600km/h以上。

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，若仍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***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平台，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，同时不对模型列车本身和内部传感器造成损伤，使得气动试验可以反复进行。

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平台，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，在确保实验数据精准性的同时，又能降低试验过程中对模型列车造成的损耗，使其可反复使用。

为实现上述目的，本发明提供一种高速列车动模型试验平台，该平台包括：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，在下层管道内有支撑起模型列车使其悬空的传动车和支撑车，并在所述下层管道末端设有传动车制动装置，从所述动力车底部延伸出的顶杆与所述传动车尾端接触。

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。当模型列车驶入传动车制动段时，通过传动车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。该方案既能满足最高速度达到600km/h的实验要求，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，提高了实验的效率，大幅降低了实验成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明实施例的卡扣连接示意图。

图3为本发明实施例的剖面示意图。

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、支撑车；8、顶杆；9、主梁；10、卡扣；11、动力车制动装置；12、传动车制动装置；13、高压空气储罐；14、排气端；15、排气塞；16、加速段、17、动力车制动段；18、试验段；19、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平台可以采用如下的（1）～（3）的优选方式。

（1）高速列车动模型试验平台的模型列车底部设有主梁，其两端分别与传动车和支撑车固定连接。主梁由坚硬的金属材料构成，传动车和支撑车连接在主梁上，可进一步降低模型列车受力发生外形形变的概率。

进一步的，主梁与传动车和/或支撑车固定连接的方式为卡扣式连接。连接可以是螺纹连接、螺栓连接、卡扣式连接中的一种或几种，为了便于拆卸，更灵活地进行实验，固定连接的方式优选为卡扣式连接。

进一步的，主梁与传动车通过3-6组卡扣连接。可以通过3组、4组、5组或6组互相嵌合的卡扣固定连接。

进一步的，主梁与支撑车通过2-5组卡扣连接。可以通过2组、3组、4组或5组互相嵌合的卡扣固定连接。

（2）高速列车动模型试验平台的动力车底部固定有L形的顶杆, 所述顶杆在下层管内的部分与轨道底板平行。这样能降低动力传导过程中的损失，以更高效地将模型列车提升至试验所需的速度。

进一步的，顶杆前端为箭形。采用箭形能最大程度集中作用力在水平方向。

进一步的，所述箭形顶端为圆角。尖端设置为圆角可降低试验器材的损耗。

进一步的，模型传动车尾端向内凹陷，与所述顶杆前端形状互补。这样的形状可减少在传动过程中顶杆与传动车之间的碰撞损耗。

（3）高速列车动模型试验平台的动力车、传动车、支撑车、主梁、顶杆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、传动车、支撑车、主梁、顶杆均是金属构件，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的内容，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平台包括：

高压空气储罐13，该高压空气储罐13设有排气端14及可开合的排气塞15；一端与排气端14连通的上层管道1，该上层管道1内沿排气端14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；沿排气端14依次将所述高速列车动模型试验平台划分为加速段16、动力车制动段17、试验段18和传动车制动段19；上层管道1长度为加速段16和动力车制动段17长度之和；设置在上层管道1动力车制动段17内的动力车制动装置11，该装置能够在不接触模型列车5的同时制动动力车4；在下层管道3内设置有传动车6和支撑车7，传动车6和支撑车7与主梁9固定连接，并撑起模型列车5使其能够悬空地在轨道底板2上方运动，所述固定连接穿过所述槽，不与轨道底板接触；在下层管道3的传动车制动段内19设置有传动车制动装置12，该装置能够在不接触支撑车7的同时制动传动车6；从动力车4底部延伸出的顶杆8与传动车6尾端接触。

在本实施例中，上层管道1的截面为长方形。对于模型列车5与动力车4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产生的冲击力和，（2）在动力车制动段17内，动力车4能够与制动装置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11即可。在本实施例中，从一侧看模型列车5的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15将高压空气密封在高压空气储罐13内，动力车4设置在轨道底板2上，一端紧挨排气端14，在开始试验时，打开排气塞15使高压空气通过排气端14排出，由此产生巨大的推力施加在动力车4上，使动力车4在沿着轨道底板2滑行。动力车4尽可能地紧挨上层管道1，二者之间的间距优选为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13释放的压缩空气冲击，以避免模型列车5直接受到冲击。动力车4外侧包覆有刹车片，以增加制动力。

图3所示本发明实施例的剖面示意图中，轨道底板2中间设置有贯穿的槽，动力车4和模型列车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、支撑车7通过该槽与模型列车5相连，并带动模型列车5在试验平台上运动即可。

在本实施例中，下层管道3的横截面为长方形，支撑车7的横截面小于传动车6的横截面。对于前述二者之间的差距没有特别的规定，只要能够满足在传动车制动段19内，传动车6能够与制动装置之间发生摩擦逐渐停止的同时，支撑车7不与该制动装置发生接触，即支撑车7能够无障碍通过传动车制动装置12即可。从一侧看支撑车7横截面可置于传动车6的横截面内；或者传动车6的横截面能够完全遮盖住支撑车7的横截面。

在本实施例中，对支撑车7与传动车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在传动车6与支撑车7的作用下，不与轨道底板2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。在本实施例中，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，获得更精确的试验数据。

动力车制动装置11由设置在上层管道1内侧的至少2组相对设置的制动板拼接而成。在本实施例中，动力车4制动装置11由设置在上层管道1内侧的12组相对设置的制动板拼接而成。对所述制动板没有特殊的要求，只要能够通过与动力车4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17内能够仅对动力车4施加摩擦力进而逐渐刹停的同时，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17。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之间的距离逐渐收窄，以逐渐增大对动力车4的制动力。

传动车制动装置12由设置在下层管道3内侧的成套制动板组成，对所述制动板没有特殊的要求，只要能够通过与传动车6之间的挤压摩擦来对传动车6进行制动即可。由于传动车6横截面大于支撑车7横截面，在传动车制动段19内能够仅对传动车6车施加摩擦力进而逐渐刹停的同时，不与支撑车7发生任何接触，即可以让支撑车7无障碍通过该传力车制动段19。从一侧看支撑车7横截面可置于传动车6的横截面内；或者传动车7的横截面能够完全遮盖住支撑车6的横截面。在下层管道内侧相对设置的制动板之间的距离逐渐收窄，以逐渐增大对传动车6的制动作用。在本实施例中，所述制动板组相对一面安装有刹车片，在制动时通过刹车片与传动车6之间的摩擦来达到使传动车6减速刹车的目的。

在图2所示本发明实施例的卡扣连接示意图中，固定设置在动力车4底部的顶杆8穿过轨道底板2上的槽延伸至下层管道3内，且顶杆8前段突出于所述动力车4的前端。当动力车4受到压缩空气的作用向前运动时，能够通过顶杆8推动传动车6前进，从而带动固定在传动车6与支撑车7上的模型列车5向前运动。动力车4底部与顶杆8一端焊接在一起，顶杆8为L形，另一端突出的部分为箭形，其尖端为圆角。采用箭形能最大程度集中作用力在水平方向，同时尖端设置为圆角可降低试验器材的损耗。在本实施例中，顶杆8与传动车6的接触面是凹陷工作面；所述凹陷工作面与顶杆8前端形状互补，所述凹陷工作面面积略大于顶杆8的突出部分，以减少在传动过程中顶杆8与传动车6之间的碰撞损耗。顶杆8在下层管道3内的部分与轨道底板2平行，这样能降低动力传导过程中的能量损失，以更高效地将模型列车5提升至试验所需的速度。

模型列车5车身内安装有用于收集高速列车动模型试验数据的各种传感器，例如速度传感器、加速度传感器等。

在图2所示本发明实施例的卡扣连接示意图中，模型列车5内设置有主梁9，传动车6和支撑车7分别与主梁9固定连接。主梁9设置在模型列车5底部，长度与模型列车5长度大体上相同，传动车6与支撑车7分别固定在主梁9两端。主梁9与传动车6和支撑车7固定连接的方式为卡扣式连接。在本实施例中，主梁9与传动车6通过4组互相嵌合的卡扣10固定连接；主梁9与支撑车7通过2组卡扣10固定连接。

在本实施例中，主梁9、动力车4、传动车6、支撑车7均是采用多孔镂空结构的金属构件。所述多孔镂空结构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，只要能在顺利完成试验的前提下，减轻重量，获得更高的速度即可。

本实施例的高速列车动模型试验平台在工作时，首先打开排气塞15使高压空气储罐13内的压缩空气通过排气端14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设置在排气端14的动力车4上，避免了模型列车5直接受到推力的冲击。在推力的作用下，动力车4在上层管道1中急剧加速滑行，固定在动力车4底部的顶杆8推动与之接触的传动车6在下层管道中加速滑行，从而带动连接在传动车6与支撑车7之上的模型列车5同步加速滑行，在加速段16内快速加速至600km/h以上。随后进入动力车制动段17，模型列车5无障碍地穿过动力车制动装置11，滑出上层管道1进入试验段18，而动力车4则在动力车制动装置11的作用下逐渐减速刹停，与模型列车5分离。模型列车5在传动车6与支撑车7的带动下在试验段18高速向前滑行，其内部传感器采集并记录相关实验数据；数据采集完毕后进入传动车制动段19，传动车6在传动车制动装置12的作用下逐渐减速刹停，带动固定连接在其上的模型列车5停止运动。

Claims (9)

1.一种高速列车动模型试验平台，该平台包括高压空气储罐，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，所述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，模型列车底部设有主梁，下层管道内设置有传动车和支撑车通过所述槽与主梁两端固定连接，支撑起模型列车悬空于轨道底板之上；在所述下层管道末端设有传动车制动装置，从所述动力车底部延伸出的顶杆与所述传动车尾端接触；所述模型列车的横截面小于动力车的横截面，传动车的横截面大于支撑车的横截面。

2.根据权利要求1所述的高速列车动模型试验平台，其特征在于：所述主梁与所述传动车和/或所述支撑车固定连接的方式为卡扣式连接。

3.根据权利要求2所述的高速列车动模型试验平台，其特征在于：所述主梁与所述传动车通过3-6组卡扣连接。

4.根据权利要求3所述的高速列车动模型试验平台，其特征在于：所述主梁与所述支撑车通过2-5组卡扣连接。

5.根据权利要求1所述的高速列车动模型试验平台，其特征在于：所述顶杆为L形，所述顶杆在所述下层管道内的部分与所述轨道底板平行。

6.根据权利要求5所述的高速列车动模型试验平台，其特征在于：所述顶杆前端为箭形。

7.根据权利要求6所述的高速列车动模型试验平台，其特征在于：所述箭形顶端为圆角。

8.根据权利要求5所述的高速列车动模型试验平台，其特征在于：所述传动车尾端向内凹陷，与所述顶杆前端形状互补。

9.根据权利要求1所述的高速列车动模型试验平台，其特征在于：所述动力车、传动车、支撑车、主梁、顶杆均采用多孔镂空结构。

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