軌道車輛實車對撞試驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種軌道車輛實車對撞試驗系統(tǒng)，包括安裝有專用軟件的中央控制臺、發(fā)射器和擺放在同一鋼軌上實車和模擬車；實車背向模擬車的一端配置發(fā)射器；模擬車面向?qū)嵻嚨囊欢藦耐獾絻?nèi)順序安裝勻力板和測力傳感器陣列，該端部側(cè)面懸臂安裝撞擊測速裝置和高速攝影裝置；在撞擊試驗過程中：模擬車靜止，發(fā)射器在有效行程內(nèi)對實車進行加速，實車經(jīng)過一定距離的無動力自由滑行后與靜止在軌道上的模擬車發(fā)生碰撞，實車自由滑行的距離至少為發(fā)射器有效行程的1.1倍；實車與模擬車發(fā)生碰撞時的試驗撞擊速度為設(shè)定撞擊速度的1-2倍，最低的試驗撞擊速度不低于每小時25公里；給模擬車配置發(fā)射器后，能夠?qū)崿F(xiàn)在同一軌道上兩運動物體的相向或追尾的撞擊試驗。
【專利說明】軌道車輛實車對撞試驗系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軌道車輛實車對撞試驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]列車碰撞事故嚴重威脅乘員安全。為減輕列車碰撞事故造成的損失，研制耐沖擊吸能車體，是減輕列車撞擊事故災(zāi)害損失的重要途徑，也是世界鐵路客車車體結(jié)構(gòu)(包括城市軌道交通車輛)發(fā)展的必然趨勢。在軌道車輛結(jié)構(gòu)耐撞性研究中，實車撞擊試驗是一種能真實反映撞擊過程并且不可替代的研究手段。必須依托實車碰撞實驗進行耐撞吸能車體開發(fā)。
[0003]中國專利申請?zhí)枮?00610046823.3，名稱為《汽車被動安全系統(tǒng)碰撞實驗方法》公開了以下技術(shù)方案:“一種汽車被動安全系統(tǒng)碰撞實驗方法，可按以下步驟實施:(A)對車體進行加固并安裝車載相機及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；(B)檢查和確定約束系統(tǒng)配置情況；檢查座椅并記錄座棋靠背的角度、位置及固定情況；(d)檢查H點定位的精確性；(E)檢查安全帶的基本狀態(tài)；(F)檢查方向盤和方向柱固定是否牢固；(G)檢查儀表的固定是否堅固，如果有副氣囊，是否固定牢固；(H)在假人的面部涂上油彩；(I)進行整車碰撞”。
[0004]中國專利申請?zhí)枮?1134940.9，名稱為《坡道式汽車碰撞實驗系統(tǒng)和碰撞實驗方法》公開了以下技術(shù)方案:“一種坡道式汽車碰撞實驗系統(tǒng)，包括:支架、牽引鋼絲繩、卷揚機和托輥組成牽引導向裝置；其中支架固定在坡道的頂端，支架上設(shè)有一卷揚機，順序安裝另一支架，該支架上設(shè)有托輥，一根牽引鋼絲繩通過托輥和卷揚機相連，牽引鋼絲繩另一端通過牽引車上的動滑輪再繞回連接到坡道的頂端；或者直接與牽引定位車連接；牽引定位車與實驗車之間連接依靠一牽引鉤及脫鉤釋放機構(gòu)，實現(xiàn)牽引定位車與實驗車之間的聯(lián)結(jié)和分離；有一定高差的加速度坡道包括水平過渡段、曲線過渡段和直線加速段；坡道的一端連接試驗段，試驗段上設(shè)置一安有測試設(shè)備的觀測塔，試驗段兩旁設(shè)有護墻；實驗車內(nèi)安裝有測試加速度的儀器”。
[0005]以上公開的兩種技術(shù)方案，雖然它們能夠在汽車領(lǐng)域應(yīng)用，但它們都不能直接使用在軌道車輛的撞擊實驗上。其根本原因是軌道車輛構(gòu)造的特殊性，其體積大、質(zhì)量大、撞面積大，一般不小于4米X4米；特別是高鐵上運行的軌道車輛的速度高，撞擊時能級高，無法直接借鑒使用，需要重新開發(fā)針對軌道車輛的實車碰撞實驗系統(tǒng)。
[0006]直接采用模擬車進行兩車對撞實驗比單車體撞擊剛性墻更接近實際碰撞場景，非常有必要開發(fā)模擬兩車對接碰撞場景的實驗裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種對質(zhì)量為40-80Τ的和撞擊速度為25~80km/h或者更高的軌道車輛實車進行撞擊試驗的，集驅(qū)動、制動、中央控制和試驗參數(shù)采集于一體的軌道車輛實車對撞試驗系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn):所述試驗系統(tǒng)包括安裝有專用軟件的中央控制臺、發(fā)射器、實車和模擬車；所述實車和模擬車擺放在同一條安裝在地基上的鋼軌上;
所述實車背向模擬車的一端配置發(fā)射器；
所述模擬車的質(zhì)量按照需要調(diào)整；模擬車面向?qū)嵻嚨囊欢藦耐獾絻?nèi)順序安裝勻力板和測力傳感器陣列；模擬車面向?qū)嵻嚨亩瞬恳粋?cè)或兩側(cè)，懸臂安裝撞擊測速裝置和高速攝影裝置；撞擊測速裝置、高速攝影裝置和測力傳感器陣列通過有線或無線方式與中央控制臺連接；
在撞擊試驗過程中:
模擬車靜止在鋼軌上，所述中央控制臺通過程序控制發(fā)射器、撞擊測速裝置、高速攝影裝置和測力傳感器陣列的工作，并接收保存相關(guān)數(shù)據(jù)；
所述發(fā)射器在有效行程內(nèi)對實車進行加速，實車經(jīng)過一定距離的無動力自由滑行后與靜止在軌道上的模擬車發(fā)生碰撞，實車自由滑行的距離至少為發(fā)射器有效行程的1.1倍；所述實車與模擬車發(fā)生碰撞時的試驗撞擊速度為設(shè)定撞擊速度的1-2倍，設(shè)定撞擊速度為實車運營時速的20-40%，最低的試驗撞擊速度不低于每小時25公里；
試驗結(jié)束后進行分析計算，輸出試驗結(jié)果。
[0009]所述模擬車配置另外一個與中央控制臺連接發(fā)射器；在撞擊試驗過程中，兩個發(fā)射器同時工作，各自推動實車和模擬車相向或同向滑行直到相撞。
[0010]所述實車配置在調(diào)試工況時使用的調(diào)速制動裝置接頭，制動裝置接頭能夠連接制動裝置；在鋼軌的一側(cè)或者兩側(cè)安裝調(diào)試測速裝置，調(diào)試測速裝置的中垂線均位于實車開始自由滑行時所處的位置。
[0011]所述實車和模擬車均配置在調(diào)試工況時使用的調(diào)速制動裝置接頭，制動裝置接頭能夠連接制動裝置；在鋼軌的一側(cè)或者兩側(cè)安裝兩套調(diào)試測速裝置，一套調(diào)試測速裝置的中垂線均位于實車開始自由滑行時所處的位置，另外一套調(diào)試測速裝置的中垂線均位于模擬車開始自由滑行時所處的位置；但實車和模擬車不能同時連接制動裝置。
[0012]所述實車的車體內(nèi)被分為乘員區(qū)和可變形區(qū)，可變形區(qū)位于乘員區(qū)的兩端，在乘員區(qū)內(nèi)安裝若干組行程開關(guān)及撞塊，每組的行程開關(guān)或撞塊安裝在側(cè)墻內(nèi)，對應(yīng)的撞塊或行程開關(guān)安裝在地板上，撞擊試驗前，每組的行程開關(guān)或撞塊相隔設(shè)定距離；在撞擊發(fā)生過程中，當某一組的行程開關(guān)及撞塊相接觸時，表明乘員區(qū)的潰變發(fā)生，行程開關(guān)觸發(fā)中央控制臺中的報警器工作。
[0013]所述實車分為乘員區(qū)和可變形區(qū)，在乘員區(qū)的外側(cè)面上按照設(shè)定間隔布置設(shè)定寬度的垂直標記線；在撞擊發(fā)生過程中，當中央控制臺通過高速攝影裝置獲得乘員區(qū)的若干條標記線在高速攝影裝置的捕捉區(qū)內(nèi)所占的寬度減少量超出設(shè)定值時，表明乘員區(qū)的潰變發(fā)生，中央控制臺中的報警器開始報警。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有優(yōu)點:構(gòu)造科學合理，操作簡單易行，能夠?qū)Υ筚|(zhì)量(40-80Τ)和高撞擊速度(25~80km/h或者更高)的軌道車輛實車進行撞擊試驗，并集驅(qū)動、制動、中央控制和試驗參數(shù)米集于一體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一實施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1俯視結(jié)構(gòu)意圖；
圖中:1_中央控制臺，2-發(fā)射器，3-實車，4-調(diào)速制動裝置接頭，5-調(diào)試測速裝置，
6-鋼軌，7-地基，8-撞擊測速裝置，9-高速攝影裝置，10模擬車，11-勻力板，12-測力傳感器陣列，13-模擬車車體。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
參照附圖，所述試驗系統(tǒng)包括安裝有專用軟件的中央控制臺1、發(fā)射器2、實車3和模擬車10 ;所述實車3和模擬車10擺放在同一條安裝在地基7上的鋼軌6上；
所述實車3背向模擬車10的一端配置發(fā)射器2 ；
所述模擬車10的質(zhì)量按照需要調(diào)整；模擬車10面向?qū)嵻?的一端從外到內(nèi)順序安裝勻力板11和測力傳感器陣列12 ;模擬車10面向?qū)嵻?的端部一側(cè)或兩側(cè)懸臂安裝撞擊測速裝置8和高速攝影裝置9 ;撞擊測速裝置8、高速攝影裝置9和測力傳感器陣列12通過有線或無線方式與中央控制臺I連接；
在撞擊試驗過程中:
模擬車10靜止在鋼軌6上，所述中央控制臺I通過程序控制發(fā)射器2、撞擊測速裝置8、高速攝影裝置9和測力傳感器陣列12的工作，并接收保存相關(guān)數(shù)據(jù)；
所述發(fā)射器2在有效行程內(nèi)對實車3進行加速，實車3經(jīng)過一定距離的無動力自由滑行后與靜止在軌道6上的模擬車10發(fā)生碰撞，實車3自由滑行的距離至少為發(fā)射器2有效行程的1.1倍；
所述實車3與模擬車10發(fā)生碰撞時的試驗撞擊速度為設(shè)定撞擊速度的1-2倍，設(shè)定撞擊速度為實車3運營時速的20-40%，最低的試驗撞擊速度不低于每小時25公里；
試驗結(jié)束后進行分析計算，輸出試驗結(jié)果。
[0017]所述模擬車10配置另外一個與中央控制臺I連接發(fā)射器2 ;在撞擊試驗過程中，兩個發(fā)射器2同時工作，各自推動實車3和模擬車10相向或同向滑行直到相撞。
[0018]所述實車3配置在調(diào)試工況時使用的調(diào)速制動裝置接頭4，制動裝置接頭4能夠連接制動裝置；在鋼軌6的一側(cè)或者兩側(cè)安裝調(diào)試測速裝置5，調(diào)試測速裝置5的中垂線均位于實車3開始自由滑行時所處的位置。
[0019]所述實車3和模擬車10均配置在調(diào)試工況時使用的調(diào)速制動裝置接頭4，制動裝置接頭4能夠連接制動裝置；在鋼軌6的一側(cè)或者兩側(cè)安裝兩套調(diào)試測速裝置5，一套調(diào)試測速裝置5的中垂線均位于實車3開始自由滑行時所處的位置，另外一套調(diào)試測速裝置5的中垂線均位于模擬車10開始自由滑行時所處的位置；但實車3和模擬車10不能同時連接制動裝置。
[0020]所述實車3的車體內(nèi)被分為乘員區(qū)和可變形區(qū)，可變形區(qū)位于乘員區(qū)的兩端，在乘員區(qū)內(nèi)安裝若干組行程開關(guān)及撞塊，每組的行程開關(guān)或撞塊安裝在側(cè)墻內(nèi)，對應(yīng)的撞塊或行程開關(guān)安裝在地板上，撞擊試驗前，每組的行程開關(guān)或撞塊相隔設(shè)定距離；在撞擊發(fā)生過程中，當某一組的行程開關(guān)及撞塊相接觸時，表明乘員區(qū)的潰變發(fā)生，行程開關(guān)觸發(fā)中央控制臺I中的報警器工作。
[0021]所述實車3分為乘員區(qū)和可變形區(qū)，在乘員區(qū)的外側(cè)面上按照設(shè)定間隔布置設(shè)定寬度的垂直標記線；在撞擊發(fā)生過程中，當中央控制臺I通過高速攝影裝置9獲得乘員區(qū)的若干條標記線在高速攝影裝置9的捕捉區(qū)內(nèi)所占的寬度減少量超出設(shè)定值時，表明乘員區(qū)的潰變發(fā)生，中央控制臺I中的報警器開始報警。
[0022]在以下實施例中:
中央控制臺1:安裝有專用軟件，采用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計制作，為本發(fā)明試驗系統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)采集、分析處理和人機對話中心。
[0023]發(fā)射器2:采用現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備和產(chǎn)品。
[0024]實車3:被試車輛的實物，如地鐵車輛，高鐵車輛，普通軌道車輛等。
[0025]調(diào)速制動裝置接頭4:安裝在實車3和模擬車10的合適部位，用于調(diào)試實車3和模擬車10自由滑行前的初速度，這個初速度是通過公知理論計算出來的。調(diào)試時，調(diào)速制動裝置接頭4與制動裝置連接，既要能夠測出所述的初速度，還要不讓實車3與模擬車10相撞，實車3與模擬車10的初速度分別調(diào)試，它們共用一個制動裝置，但不能同時使用；在正式試驗時，調(diào)速制動裝置接頭4與制動裝置脫離。
[0026]調(diào)試測速裝置5和撞擊測速裝置8:為光電測速裝置、激光測速裝置、雷達測速裝置、或者攝影裝置。
[0027]鋼軌6和地基7:常用公知技術(shù)設(shè)計制作。
[0028]高速攝影裝置9:常用公知設(shè)備。
[0029]模擬車10:模擬車10的質(zhì)量能夠按照需要調(diào)整；主要由勻力板11、測力傳感器陣列12和模擬車車體13組成；測力傳感器陣列12位于勻力板11和模擬車車體13之間，且勻力板11面向?qū)嵻? ;中央控制臺I與測力傳感器陣列12電連接，并接收測力傳感器陣列12被撞擊時輸出的撞擊數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的實車3來配置模擬車10的質(zhì)量。
[0030]行程開關(guān)及撞塊和報警器:常用公知的產(chǎn)品。
[0031]制動裝置:為公知的裝置。
[0032]試驗撞擊速度:要事先通過理論計算確定，或者按照每小時25公里確定。然后通過撞擊測速裝置8實際檢驗與試驗撞擊速度基本一致。
[0033]實施例1:
實車3和模擬車10擺放在同一條安裝在地基7上的鋼軌6上；實車3背向模擬車10的一端安裝發(fā)射器2 ;模擬車10的質(zhì)量能夠按照需要調(diào)整；模擬車10面向?qū)嵻?的一端從外到內(nèi)順序安裝勻力板11和測力傳感器陣列12 ;模擬車10面向?qū)嵻?的一端的一側(cè)或者兩側(cè)，懸臂安裝撞擊測速裝置8和高速攝影裝置9，撞擊測速裝置8和高速攝影裝置9的中垂線均位于模擬車10面向?qū)嵻? —端的端面構(gòu)成的平面內(nèi)；中央控制臺I與發(fā)射器2的電控部分、撞擊測速裝置8、模擬車10的測力數(shù)據(jù)輸出端和高速攝影裝置9電連接；中央控制臺I通過程序控制發(fā)射器2、高速攝影裝置9和測力傳感器陣列12的工作，接收保存相關(guān)數(shù)據(jù)；在撞擊試驗過程中:模擬車10靜止在鋼軌6上；發(fā)射器2在有效行程內(nèi)對實車3進行加速，實車3經(jīng)過一定距離的無動力自由滑行后與靜止在軌道6上的模擬車10發(fā)生碰撞，實車3自由滑行的距離至少為發(fā)射器2有效行程的1.1倍；實車3與模擬車10發(fā)生碰撞時的試驗撞擊速度為設(shè)定撞擊速度的1-2倍，設(shè)定撞擊速度為實車3運營時速的20-40%，最低的試驗撞擊速度不低于每小時25公里；試驗結(jié)束后進行分析計算，輸出試驗結(jié)果。
[0034]實施例2: 在實施例1的基礎(chǔ)上，給模擬車10配置另外一個與中央控制臺I連接發(fā)射器2 ;在撞擊試驗過程中，兩個發(fā)射器2同時工作，各自推動實車3和模擬車10相向或同向滑行直到相撞。能夠進行對撞或追尾的試驗。
[0035]實施例3、4:
分別在實施例1、2的基礎(chǔ)上，實車3和模擬車10均配置在調(diào)試工況時使用的調(diào)速制動裝置接頭4，制動裝置接頭4能夠連接制動裝置；在鋼軌6的一側(cè)或者兩側(cè)安裝兩套調(diào)試測速裝置5，一套調(diào)試測速裝置5的中垂線均位于實車3開始自由滑行時所處的位置，另外一套調(diào)試測速裝置5的中垂線均位于模擬車10開始自由滑行時所處的位置；但實車3和模擬車10不能同時連接制動裝置。
[0036]實施例5-8:
分別在實施例1-4的基礎(chǔ)上，實車3的車體內(nèi)被分為乘員區(qū)和可變形區(qū)，可變形區(qū)位于乘員區(qū)的兩端，且乘員區(qū)與可變形區(qū)之間分別安裝行程開關(guān)及撞塊；在撞擊發(fā)生過程中，可變形區(qū)被壓縮后，其上的撞塊觸發(fā)行程開關(guān)，中央控制臺I中配置的報警器開始報警。
[0037]實施例9-12:
分別在實施例1-4的基礎(chǔ)上，實車3的車體側(cè)墻外側(cè)上，用不同的顏色分別畫出乘員區(qū)和可變形區(qū)，可變形區(qū)位于乘員區(qū)的兩端；在撞擊發(fā)生過程中，高速攝影裝置9獲得實車3的永久變形進入乘員區(qū)時，中央控制臺I中配置的報警器開始報警。
【權(quán)利要求】
1.一種軌道車輛實車對撞試驗系統(tǒng)，所述試驗系統(tǒng)包括安裝有專用軟件的中央控制臺(I)、發(fā)射器(2 )、實車(3 )和模擬車(10 );所述實車(3 )和模擬車(10 )擺放在同一條安裝在地基(7)上的鋼軌(6)上；其特征在于: 所述實車(3)背向模擬車(10)的一端配置發(fā)射器(2)； 所述模擬車(10)的質(zhì)量按照需要調(diào)整；模擬車(10)面向?qū)嵻?3)的一端從外到內(nèi)順序安裝勻力板(11)和測力傳感器陣列(12);模擬車(10)面向?qū)嵻?3)的端部一側(cè)或兩側(cè)，懸臂安裝撞擊測速裝置(8 )和高速攝影裝置(9 );撞擊測速裝置(8 )、高速攝影裝置(9 )和測力傳感器陣列(12)通過有線或無線方式與中央控制臺(I)連接； 在撞擊試驗過程中: 模擬車(IO )靜止在鋼軌(6 )上，所述中央控制臺(I)通過程序控制發(fā)射器(2 )、撞擊測速裝置(8)、高速攝影裝置(9)和測力傳感器陣列(12)的工作，并接收保存相關(guān)數(shù)據(jù)； 所述發(fā)射器(2)在有效行程內(nèi)對實車(3)進行加速，實車(3)經(jīng)過一定距離的無動力自由滑行后與靜止在軌道(6)上的模擬車(10)發(fā)生碰撞，實車(3)自由滑行的距離至少為發(fā)射器(2)有效行程的1.1倍； 所述實車(3)與模擬車(10)發(fā)生碰撞時的試驗撞擊速度為設(shè)定撞擊速度的1-2倍，設(shè)定撞擊速度為實車(3)運營時速的20-40%，最低的試驗撞擊速度不低于每小時25公里； 試驗結(jié)束后進行分析計算，輸出試驗結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述模擬車(10)配置另外一個與中央控制臺(I)連接發(fā)射器(2 );在撞擊試驗過程中，兩個發(fā)射器(2 )同時工作，各自推動實車(3 )和模擬車(10 )相向或同向滑行直到相撞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述實車(3)配置在調(diào)試工況時使用的調(diào)速制動裝置接頭(4)，制動裝置接頭(4)能夠連接制動裝置；在鋼軌(6)的一側(cè)或者兩側(cè)安裝調(diào)試測速裝置(5)，調(diào)試測速裝置(5)的中垂線均位于實車(3)開始自由滑行時所處的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述實車(3)和模擬車(10)均配置在調(diào)試工況時使用的調(diào)速制動裝置接頭(4)，制動裝置接頭(4)能夠連接制動裝置；在鋼軌(6)的一側(cè)或者兩側(cè)安裝兩套調(diào)試測速裝置(5)，一套調(diào)試測速裝置(5)的中垂線均位于實車(3)開始自由滑行時所處的位置，另外一套調(diào)試測速裝置(5)的中垂線均位于模擬車(10)開始自由滑行時所處的位置；但實車(3)和模擬車(10)不能同時連接制動裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述實車(3)的車體內(nèi)被分為乘員區(qū)和可變形區(qū)，可變形區(qū)位于乘員區(qū)的兩端，在乘員區(qū)內(nèi)安裝若干組行程開關(guān)及撞塊，每組的行程開關(guān)或撞塊安裝在側(cè)墻內(nèi)，對應(yīng)的撞塊或行程開關(guān)安裝在地板上，撞擊試驗前，每組的行程開關(guān)或撞塊相隔設(shè)定距離；在撞擊發(fā)生過程中，當某一組的行程開關(guān)及撞塊相接觸時，表明乘員區(qū)的潰變發(fā)生，行程開關(guān)觸發(fā)中央控制臺(I)中的報警器工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述實車(3)分為乘員區(qū)和可變形區(qū)，在乘員區(qū)的外側(cè)面上按照設(shè)定間隔布置設(shè)定寬度的垂直標記線；在撞擊發(fā)生過程中，當中央控制臺(I)通過高速攝影裝置(9)獲得乘員區(qū)的若干條標記線在高速攝影裝置(9)的捕捉區(qū)內(nèi)所占的寬度減少量超出設(shè)定值時，表明乘員區(qū)的潰變發(fā)生，中央控制臺(O中的報警器開始報警。
【文檔編號】G01M17/08GK103940570SQ201410195084
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】田紅旗, 梁習鋒, 魯寨軍, 姚松, 姚曙光, 王中鋼, 周偉 申請人:中南大學