一种气动力作用下列车运行性能试验台制造技术

一种气动力作用下列车运行性能试验台，具有左侧底座、右侧底座、单节列车、加载第一至第八立柱、第一至第五加载框、多个橡胶垫、四个气动阻力模拟器、气动升力第一模拟装置、气动升力第二模拟装置、横向第一作动器、横向第二作动器、侧滚第一至第四作动器、摇头第一作动器、摇头第二作动器等。本发明专利技术的试验台工作可靠，通过试验台能模拟列车运行时受到的气动阻力、气动升力、侧向力、摇头力矩和侧滚力矩，从而达到气动力作用下实车运行状态模拟试验的目的，解决了难以模拟列车在实际线路上运行时所受气动力的问题，它能用于高速列车、重载列车及城市轨道交通系统的空气动力学试验，便于进行车辆选型、列车提速等科学研究。列车提速等科学研究。列车提速等科学研究。

【技术实现步骤摘要】
一种气动力作用下列车运行性能试验台


[0001]本专利技术涉及一种列车运行性能测试设备，特别涉及一种轨道车辆的气动力作用下列车运行性能试验台。

技术介绍

[0002]近年来，我国高速铁路的发展非常迅猛，轮轨列车在线运营速度已经超过300km/h。随着高速列车运行速度的逐步提高，列车与地面、列车与隧道及周围环境的相互作用十分剧烈,列车空气动力学方面的问题日益突出，一些空气动力问题越来越凸显出来，包括气动阻力、横风效应、会车效应、隧道效应和气动噪声等。提高高速列车的运行安全性、降低高速列车的气动阻力是急需解决的问题。研究结果表明，当高速列车运行速度超过300km/h时，其气动阻力占总阻力的80％以上因此，开展以上空气动力学问题试验，对于提高列车的运行速度、安全性、稳定性和舒适性以及节能降耗等具有非常重要的现实意义。
[0003]长期以来，针对高速列车空气动力学实验，研究列车空气动力效应的方法有实车线路试验、模型试验和数值模拟。
[0004]列车的实车线路试验，以实际列车在线路上进行试验，能够真实、完整地反映气动力影响下列车运行性能，但试验规模庞大、成本昂贵，试验参数不好调节，且需占用线路，影响正常列车的运行，较难开展极端工况下的现场试验，容易产生安全隐患。列车的模型试验多采用缩小的比例模型加上对实际运行环境的模拟，从而获得列车的气动特性，因为易于控制、能实现更多工况的研究而比实车线路测试更为方便和有效，但模型试验的车体尺寸效应、惯性效应难以反映，特别是轮轨接触无法详细考虑，小比例模型，尺寸缩小后非线性力学现象容易发生变化，偏离真实情况，而且比例模型到1:1实尺模型之间的力学关系如何高精度转换也存在难度，且一些模型试验台造价昂贵，通过对列车动力学模型施加气动力的仿真方法，尽管能够实现气动效应下的列车运行性能研究，但由于车辆动力学模型多采用多体动力学进行简化，实际车辆中存在的诸多非线性动力学和复杂振动问题难以准确反映。
[0005]相关专利文献： CN110617977A公开了一种兼具在轨运行能力的列车制动试验台，包括主体、框架和受电弓；所述主体包括支撑板、安装架、驱动电机、负载电机、第一减速器、第二减速器、驱动轮组、从动轮组、传动模块和电池模块；所述安装架中间设置有安装板，所述安装板一端延伸有第一轮架，另一端延伸有第二轮架；所述第一轮架和第二轮架分别通过支撑柱与支撑板连接；所述驱动电机、负载电机、第一减速器、第二减速器和电池模块分别安...装在安装板上；所述驱动轮组通过轴承安装在第一轮架上；所述从动轮组通过轴承安装在第二轮架上。CN207396064U公开了一种用于桥隧过渡段列车气动力试验的试验装置，包括互相连接的桥梁模型和隧道模型；桥梁模型和隧道模型均通过支架固定于地面并位于同一高度，桥梁模型和隧道模型上均设有无砟轨道板组件；气流隔离板通过支撑架固定于隧道模型的出口，其与隧道洞口表面平齐，并与轨道方向垂直。隧道模型的两侧均设有一个支撑架；所述支撑架包括互相连接形成三角形支架的竖杆、斜杆和横杆。CN102032993A
公开了一种高速列车轮轨接触应力试验台，其台架上设置有安装轮对的左、右轮架，轮对的轮轴通过轴承安装在左、右轮架上；轮轴的左端还通过动载离合器与减速机的输出轴相连，减速机的输入轴通过连轴器与驱动电机轴相连，轮轴的右端通过静载离合器与静载伺服电机输出轴相连，静载伺服电机通过伺服电机架安装在台架上；应变检测装置安装在轮对上，应变检测装置与无线传输装置相连，无线传输装置发出的信号由数据处理装置接收处理。
[0006]以上这些技术并未很好地解决模拟列车在实际线路上运行时所受气动力的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种气动力作用下列车运行性能试验台，它工作可靠，通过试验台能模拟列车运行时受到的气动阻力、气动升力、侧向力、摇头力矩和侧滚力矩，从而达到气动力作用下实车运行状态模拟试验的目的，以解决难以模拟列车在实际线路上运行时所受气动力的问题，它能用于高速列车、重载列车及城市轨道交通系统的空气动力学试验，便于进行车辆选型、列车提速等科学研究。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种气动力作用下列车运行性能试验台，具有左侧底座、右侧底座、单节列车，左侧底座、右侧底座位于所述试验台底端左右两侧，皆为T型槽形，左侧底座、右侧底座皆固定（固结）在地基上；单节列车具有四对车轮；其技术方案在于所述的气动力作用下列车运行性能试验台还具有加载第一立柱、加载第二立柱、加载第三立柱、加载第四立柱、加载第五立柱、加载第六立柱、加载第七立柱、加载第八立柱、第一加载框、第二加载框、第三加载框、第四加载框、第五加载框、多个橡胶垫、四个气动阻力模拟器、气动升力第一模拟装置、气动升力第二模拟装置、横向第一作动器、横向第二作动器、侧滚第一作动器、侧滚第二作动器、侧滚第三作动器、侧滚第四作动器、摇头第一作动器、摇头第二作动器；每对所述车轮的底端设有一个气动阻力模拟器，所述加载第一立柱、加载第二立柱、加载第三立柱、加载第四立柱皆（通过螺栓）固定在右侧底座上，加载第五立柱、加载第六立柱、加载第七立柱、加载第八立柱皆（通过螺栓）固定在左侧底座上；所述第一加载框、第二加载框、第三加载框、第四加载框、第五加载框沿单节列车横向分布并呈纵向方向套装在单节列车的车身上，且第一加载框、第二加载框、第三加载框、第四加载框、第五加载框与单节列车之间皆安装有橡胶垫。
[0009]上述技术方案中，优选的技术方案可以是，摇头第一作动器的底座固定安装在加载第一立柱的侧壁上，摇头第二作动器的底座固定安装在加载第八立柱的侧壁上，侧滚第一作动器的底座固定安装在加载第二立柱的侧壁上，侧滚第二作动器的底座固定安装在加载第四立柱的侧壁上，侧滚第三作动器的底座固定安装在加载第五立柱的侧壁上，侧滚第四作动器的底座固定安装在加载第七立柱的侧壁上，横向第一作动器的底座固定安装在加载第三立柱的侧壁上，横向第二作动器的底座固定安装在加载第六立柱的侧壁上。
[0010]上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述第三加载框的垂直于单节列车的横向轴线的中部竖向截面经过单节列车的质心，第一加载框、第五加载框分别位于单节列车的前后两端且相对于经过单节列车的质心的并垂直于单节列车的横向轴线的竖向截面呈对称设置，第二加载框位于第一加载框和第三加载框之间，第四加载框位于第三加载框和第五加载框之间，第二加载框和第四加载框相对于经过单节列车的质心的并垂直于单
节列车的横向轴线的竖向截面呈对称设置；第一加载框的垂直于单节列车的横向轴线的中部竖向截面与加载第一立柱的垂直于单节列车的横向轴线的中部竖向截面共面，第二加载框的垂直于单节列车的横向轴线的中部竖向截面与加载第二立柱的垂直于单节列车的横向轴线的中部竖向截面、加载第五立柱的垂直于单节列车的横向轴线的中部竖向截面共面，第三加载框的垂直于单节列车的横向轴线的中部竖向截面与加载第三立柱的垂直于单节列车的横向轴线的中部竖向截面、加载第六立柱的垂直于单节列车的横向轴线的中部竖向截面共面，第四加载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气动力作用下列车运行性能试验台，具有左侧底座（4a）、右侧底座（4b）、单节列车（6）；单节列车（6）具有四对车轮（61）；其特征在于所述的气动力作用下列车运行性能试验台还具有加载第一立柱（1a）、加载第二立柱（1b）、加载第三立柱（1c）、加载第四立柱（1d）、加载第五立柱（1e）、加载第六立柱（1f）、加载第七立柱（1g）、加载第八立柱（1h）、第一加载框（2a）、第二加载框（2b）、第三加载框（2c）、第四加载框（2d）、第五加载框（2e）、多个橡胶垫（11）、四个气动阻力模拟器（5）、气动升力第一模拟装置（3a）、气动升力第二模拟装置（3b）、横向第一作动器（9a）、横向第二作动器（9b）、侧滚第一作动器（8a）、侧滚第二作动器（8b）、侧滚第三作动器（8c）、侧滚第四作动器（8d）、摇头第一作动器（7a）、摇头第二作动器（7b）；每对所述车轮（61）的底端设有一个气动阻力模拟器（5），所述加载第一立柱（1a）、加载第二立柱（1b）、加载第三立柱（1c）、加载第四立柱（1d）皆固定在右侧底座（4b）上，加载第五立柱（1e）、加载第六立柱（1f）、加载第七立柱（1g）、加载第八立柱（1h）皆固定在左侧底座（4a）上；所述第一加载框（2a）、第二加载框（2b）、第三加载框（2c）、第四加载框（2d）、第五加载框（2e）沿单节列车（6）横向分布并呈纵向方向套装在单节列车（6）的车身上，且第一加载框（2a）、第二加载框（2b）、第三加载框（2c）、第四加载框（2d）、第五加载框（2e）与单节列车（6）之间皆安装有橡胶垫（11）。2.根据权利要求1所述的气动力作用下列车运行性能试验台，其特征在于摇头第一作动器（7a）的底座固定安装在加载第一立柱（1a）的侧壁上，摇头第二作动器（7b）的底座固定安装在加载第八立柱（1h）的侧壁上，侧滚第一作动器（8a）的底座固定安装在加载第二立柱（1b）的侧壁上，侧滚第二作动器（8b）的底座固定安装在加载第四立柱（1d）的侧壁上，侧滚第三作动器（8c）的底座固定安装在加载第五立柱（1e）的侧壁上，侧滚第四作动器（8d）的底座固定安装在加载第七立柱（1g）的侧壁上，横向第一作动器（9a）的底座固定安装在加载第三立柱（1c）的侧壁上，横向第二作动器（9b）的底座固定安装在加载第六立柱（1f）的侧壁上。3.根据权利要求1所述的气动力作用下列车运行性能试验台，其特征在于第三加载框（2c）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面经过单节列车（6）的质心，第一加载框（2a）、第五加载框（2e）分别位于单节列车（6）的前后两端且相对于经过单节列车（6）的质心的并垂直于单节列车（6）的横向轴线的竖向截面呈对称设置，第二加载框（2b）位于第一加载框（2a）和第三加载框（2c）之间，第四加载框（2d）位于第三加载框（2c）和第五加载框（2e）之间，第二加载框（2b）和第四加载框（2d）相对于经过单节列车（6）的质心的并垂直于单节列车（6）的横向轴线的竖向截面呈对称设置。4.根据权利要求1所述的气动力作用下列车运行性能试验台，其特征在于第一加载框（2a）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面与加载第一立柱（1a）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面共面，第二加载框（2b）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面与加载第二立柱（1b）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面、加载第五立柱（1e）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面共面，第三加载框（2c）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面与加载第三立柱（1c）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面、加载第六立柱（1f）的垂直于单节列车（6）的横向轴线
的中部竖向截面共面，第四加载框（2d）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面与加载第四立柱（1d）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面、加载第七立柱（1g）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面共面，第五加载框（2e）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面与加载第八立柱（1h）的垂直于单节列车（6）的横向轴线的中部竖向截面共面。5.根据权利要求1所述的气动力作用下列车运行性能试验台，其特征在于它还具有第一钢丝绳（10a）和第七钢丝绳（10g），加载第一立柱（1a）的侧壁上、加载第二立柱（1b）的侧壁上、加载第三立柱（1c）的侧壁上、加载第四立柱（1d）的侧壁上、加载第五立柱（1e）的侧壁上、加载第六立柱（1f）的侧壁上、加载第七立柱（1g）的侧壁上、加载第八立柱（1h）的侧壁上均设有两条竖向开口槽，摇头第一作动器（7a）的底座固定安装在加载第一立柱（1a）的侧壁上的结构是，数个螺栓螺母连接件中的螺栓分别穿过加载第一立柱（1a）的侧壁上的所述竖向开口槽而将摇头第一作动器（7a）的底座可拆卸地固定安装在加载第一立柱（1a）的侧壁上；摇头第二作动器（7b）的底座固定安装在加载第八立柱（1h）的侧壁上的结构是，数个螺栓螺母连接件中的螺栓分别穿过加载第八立柱（1h）的侧壁上的所述竖向开口槽而将摇头第二作动器（7b）的底座可拆卸地固定安装在加载第八立柱（1h）的侧壁上；摇头第一作动器（7a）的质心、摇头第二作动器（7b）的质心与单节列车（6）的质心处于同一高度位置，摇头第一作动器（7a）的动力输出端与第一钢丝绳（10a）的一端固定连接，第一钢丝绳（10a）的另一端与第一加载框（2a）的侧壁固定连接，摇头第二作动器（7b）的动力输出端与第七钢丝绳（10g）的一端固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏飞，刘柏，杨绍普，刘泽潮，戚壮，王美琪，刘轩晓，马兆鑫，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：