一种用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统，包括冷库系统和设置于其内的实验系统，实验系统包括用于放置车体模型的路基模型、用于驱动车体模型上转向架的车轮的驱动装置和用于向转向架吹送冰雪的冰雪输送装置，冰雪输送装置的输出端将冰雪沿着路基模型向转向架吹送。本发明专利技术可用于研究轨道交通车辆转向架区域的高速低温流场特性，在转向架和前方混合雪粒的气流速度相匹配的转动工况下，模拟转向架区域的冰雪运动、相变过程，明确转向架区域积雪结冰问题的机理。

Ice snow wind tunnel system for rail vehicle Bogies

The invention discloses an ice and snow wind tunnel system for railway vehicle bogies, including a cold storage system and an experimental system installed therein. The experimental system includes a roadbed model for placing the car body model, a driving device for driving the wheel of the bogie on the car body model, and an ice and snow transport for blowing ice and snow to the bogie. The output of the ice and snow conveying device will blow the ice and snow along the roadbed model to the bogie. The invention can be used to study the characteristics of high-speed and low-temperature flow field in the bogie area of rail transit vehicles, simulate the ice and snow movement and phase transformation process in the bogie area under the rotating condition matching the air velocity of the bogie and the mixed snow particles in front, and clarify the mechanism of snow and ice problem in the bogie area.

【技术实现步骤摘要】
一种用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统
本专利技术涉及轨道车辆
，尤其涉及一种高速低温、用于研究轨道车辆转向架区域低温流场特性的冰雪风洞系统。
技术介绍
高速列车在雪天运行时，线路上的积雪由于转向架区域扰流的影响会被卷起，进入列车转向架区域并形成积雪、积冰。转向架区域诸如牵引电机、齿轮箱、制动装置等部件为发热部件，热量将积雪迅速融化，融化后的液态水在强冷空气中迅速结冰附着在转向架其他设备表面，其中堆积在转向架区域的积雪在发热部件如制动装置上融化、结冰，导致制动或缓解动作失效，对列车安全运行造成严重影响，轻则列车被迫降速运行或者停运，重则可能造成列车脱轨、倾覆等安全事故，因此高速列车转向架防积雪结冰研究迫在眉睫。针对风吹雪问题，目前可用的研究方法是风雪两相流风洞试验。由于雪粒子不遵循相似准则，风洞实验中必须采用全尺寸转向架，而目前国内外低温风洞尺寸均不能满足全尺寸转向架风雪实验要求，此外现有低温风洞缺少轨道车辆转向架轮对的驱动装置，不能模拟轮对转动对转向架区域流场、雪粒子运动轨迹以及制动闸片甩水轨迹的影响。因此，适用于轨道交通车辆转向架低温积雪结冰实验平台的研发亟待开展。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种可用于研究轨道交通车辆转向架的高速低温流场特性的风洞试验系统，从而解决上述问题。为实现上述目的，本专利技术公开了一种用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统，包括冷库系统和设置于其内的实验系统，所述实验系统包括用于放置车体模型的路基模型、用于驱动所述车体模型上转向架的车轮的驱动装置和用于向所述转向架吹送冰雪的冰雪输送装置，所述冰雪输送装置的输出端将冰雪沿着所述路基模型向所述转向架吹送。进一步的，所述冰雪输送装置包括冰雪输送风道和造雪系统，所述冰雪输送风道内设置有喷发风机，所述造雪系统包括造雪机，所述造雪机将其制造的冰雪输送到所述冰雪输送风道内所述喷发风机的前方。进一步的，所述造雪机与所述冰雪输送风道的连接处设置有从上向下贯通到所述冰雪输送风道的多个传送蜗杆，所述传送蜗杆沿着与所述冰雪输送风道的输送方向垂直均布，所述传送蜗杆将所述造雪机产生的冰雪均匀输送到所述喷发风机的前端。进一步的，所述冰雪输送装置还包括用于回收冰雪的冰雪回收风道，所述冰雪回收风道与冰雪输送风道相互连通且分别设置于所述车体模型的两端，所述冰雪回收风道内设置有用于抽吸回收冰雪的回收风机。进一步的，所述冰雪输送风道的输出口为覆盖所述车体模型和路基模型之间间隙的矩形输出口，且冰雪输送风道的向其输出口呈外径减小的缩口设置。进一步的，所述冰雪回收风道与冰雪输送风道通过一设置在冷库系统内顶部的连接风道连接，所述冰雪回收风道与所述连接风道连接的拐角处的下方还设置有冰雪回收仓，所述回收风机设置于所述冰雪回收仓和连接风道之间，所述冰雪回收仓通过一清理蜗杆与所述造雪系统连接。进一步的，所述驱动装置包括两组驱动轮对，所述驱动轮对与所述路基模型的轨道对齐，所述车体模型的车轮设置于驱动轮对上，以使所述驱动轮对带动车轮同步转动。进一步的，所述路基模型和驱动装置均设置在一可自动进出所述冷库系统的移动平台上，所述冷库系统设置有供所述移动平台进出的移动库门，所述移动库门上设置有用于实验人员进出的检修库门，所述检修库门上设置有观测窗，所述观测窗设置有双层有机玻璃，靠近冷库系统内侧的有机玻璃上涂有低温防雾材料层。进一步的，所述车体模型与路基模型参照实际车体、实际路基1：1设置。进一步的，所述冰雪输送风道的输出风速最高为56m/s，所述冷库系统的最低设置温度为-25℃，且所述喷发风机和回收风机在所述冷库系统制冷前开始旋转。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术可用于研究轨道交通车辆转向架区域的高速低温流场特性，在转向架和前方混合雪粒的气流速度相匹配的转动工况下，模拟转向架区域的冰雪运动、相变过程，明确转向架区域积雪结冰问题的机理，同时，本专利技术的高速低温冰雪风洞系统，能够局部模拟真实比例转向架模型在高速低温环境下的流场特性，通过低温冷库的制冷作用，调控温度、湿度等试验环境，同时在试验段前后两侧运行高速风机，制造循环高速气流，并从外部冷库外输送冰雪，混合到高速气流中，模拟转向架区域的风雪环境。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例公开的用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统的整体方案轴测示意图；图2是本专利技术优选实施例公开的用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统的试验原理示意图；图3是本专利技术优选实施例公开的用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统的试验系统(不含造雪系统)的轴测示意图；图4是本专利技术优选实施例公开的用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统的移动平台进出风洞示意图；图5是本专利技术优选实施例公开的用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统的转向架模拟区域轴测示意图；图6是本专利技术优选实施例公开的用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统的试验系统(包括造雪系统)的轴测示意图。图例说明：1、冷库系统；2、车体模型；3、路基模型；4、转向架；5、冰雪输送风道；6、造雪系统；7、喷发风机；8、造雪机；9、传送蜗杆；10、冰雪回收风道；11、回收风机；12、矩形输出口；13、连接风道；14、冰雪回收仓；15、清理蜗杆；16、驱动轮对；17、轨道；18、移动平台；19、移动库门；20、观测窗；22、维护舱门；23、清雪舱门；24、控制室；25、压缩机；26、检修库门；27、排水管；28、风洞支座；29、车轮；30、冰雪送入口；31、冰雪输出口。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。如图1-图6所示，本专利技术公开了一种用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统，包括冷库系统1(兼具制冷、调节湿度、照明等多种功能，制冷用的压缩机25安装在冷库系统1的外壁上)和设置于其内的实验系统(均通过控制室24完成各试验参数的控制)，其中，冷库系统1是整个风洞试验系统的运行环境营造主体，一方面作为试验的场地，主要试验用仪器设备均置于其中，是整个试验系统的载体；另一方面，通过制冷设备，模拟试验环境温度，需具有较好的冷却降温及保温效果，使冷库系统1内部形成隔离于外部环境的、独立低温环境体系。其中，冷库系统1的库体结构主体为库板，选用聚氨酯材料外加保温材料，可形成-25—0℃的保温条件，具有耐腐蚀、抗老化、阻燃、无毒、轻质价廉、坚固耐压、可靠美观等特点。实验系统包括用于放置车体模型2(包含转向架4)的路基模型3、用于驱动车体模型2上转向架4的车轮29的驱动装置和用于向转向架4吹送冰雪的冰雪输送装置，冰雪输送装置的输出端将冰雪沿着路基模型3向转向架4吹送，从而模拟高速列车的雪天运行外部环境。冰雪输送装置包括冰雪输送风道5和造雪系统6，冰雪输送风道5内设置有喷发风机7，造雪系统6包括造雪机8，造雪机8设置在冷库系统1的外侧，通过冷库系统1上的冰雪送入口30送入内部，造雪机8将其制造的冰雪输送到冰雪输送风道5内喷发风机7的前方。在本实施例中，造雪机8与冰雪输送风道5的连接处设置有从上向下贯通到冰雪输送风道5内的多个传送蜗杆9，传送蜗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统，其特征在于，包括冷库系统(1)和设置于其内的实验系统，所述实验系统包括用于放置车体模型(2)的路基模型(3)、用于驱动所述车体模型(2)上转向架(4)的车轮(29)的驱动装置和用于向所述转向架(4)吹送冰雪的冰雪输送装置，所述冰雪输送装置的输出端将冰雪沿着所述路基模型(3)向所述转向架(4)吹送。

【技术特征摘要】
1.一种用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统，其特征在于，包括冷库系统(1)和设置于其内的实验系统，所述实验系统包括用于放置车体模型(2)的路基模型(3)、用于驱动所述车体模型(2)上转向架(4)的车轮(29)的驱动装置和用于向所述转向架(4)吹送冰雪的冰雪输送装置，所述冰雪输送装置的输出端将冰雪沿着所述路基模型(3)向所述转向架(4)吹送。2.根据权利要求1所述的用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统，其特征在于，所述冰雪输送装置包括冰雪输送风道(5)和造雪系统(6)，所述冰雪输送风道(5)内设置有喷发风机(7)，所述造雪系统(6)包括造雪机(8)，所述造雪机(8)将其制造的冰雪输送到所述冰雪输送风道(5)内所述喷发风机(7)的前方。3.根据权利要求2所述的用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统，其特征在于，所述造雪机(8)与所述冰雪输送风道(5)的连接处设置有从上向下贯通到所述冰雪输送风道(5)内的多个传送蜗杆(9)，所述传送蜗杆(9)沿着与所述冰雪输送风道(5)的输送方向垂直均布，所述传送蜗杆(9)将所述造雪机(8)产生的冰雪均匀输送到所述喷发风机(7)的前端。4.根据权利要求2所述的用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统，其特征在于，所述冰雪输送装置还包括用于回收冰雪的冰雪回收风道(10)，所述冰雪回收风道(10)与冰雪输送风道(5)相互连通且分别设置于所述车体模型(2)的两端，所述冰雪回收风道(10)内设置有用于抽吸回收冰雪的回收风机(11)。5.根据权利要求2所述的用于轨道车辆转向架的冰雪风洞系统，其特征在于，所述冰雪输送风道(5)的输出口为覆盖所述车体模型(2)和路基模型(3)之间间隙的矩形输出口(12)，且所述冰雪输送风道(5)向其输出口呈外径减小的缩口设置。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：高广军，梁习锋，刘堂红，杨明智，伍钒，王家斌，张琰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43