本发明专利技术所述的铁道车辆抗大风倾覆能力测试方法及其装置，在实验室室内可控地测量抗大风倾覆能力，通过模拟车体加载平台向车轮施加的变量力与力矩，实现具体的试验规范与流程以期提高验证车体受力是否会形成倾覆可能性的准确性，为后续有针对性地实施车辆抗倾覆能力结构设计、效果评估奠定试验基础，并提供校验车辆仿真计算模型的正确性和可靠性。测试方法是在测算得出车体质量中心受到的气动横向力Fy、气动垂向力Fz和气动力矩Mx基础上，设定多组Fy(n)，Fz(n)和Mx(n)(n是整数)，是通过模拟车体加载平台施加于车轮的横向力、垂向力和力矩；测定动载荷Pd以验证是否达到或超过所设定倾覆系数D的限值，从而验证铁道车辆是否会发生倾覆。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种用于模拟并验证铁路车辆在大风工况下发生倾覆可能的测试方法及其装置，属于轨道交通
技术介绍
随着国内城市轨道交通的迅速普及与车辆行驶速度的大幅提升，对于高速行驶过程中安全性能的设计与试验难证提出了更高的要求。铁道车辆抗大风倾覆能力是指在特定的环境风速和线路状态下，车辆运行的运行限速曲线，即反映某个倾覆系数限值下运行限速(X轴)_风速级别(y轴)对应关系。根据GB_5599_85铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范的标准规定，倾覆系数用于鉴定试验车辆在侧向风力、离心力、振动惯性力、线路激扰等因素共同作用下是否会导致车辆倾覆D，计算公式为:其中，Pd为同一侧车轮的动载荷，Pst为车轮的静载荷；影响铁道车辆倾覆状态的相关要素主要包括有作用在车体上的气动力，即由风载荷作用在车体上形成的气动升力、横向力、倾覆力矩等。当然也包括有车辆运行状态下车体自身重力、离心力、振动惯性力等、以及作用在车轮上的轨道激励，转向架的簧间质量分布和悬挂系统特性等等因素。`在铁道车辆线路试验时，由于倾覆临界工况的危险性，外界风载荷的不可控和随机性，以及轨道状态的不确定性等，仅能测定车轮静载荷和动载荷，无法得出某个倾覆系数限值下运行限速-风速级别的曲线图。因此通过线路试验，不足以全面测试评估铁道车辆的抗大风倾覆性能。无法在可控状态下，实现影响铁道车辆倾覆状态相关要素的再现与具体测定。有鉴于此，特提出本专利申请。
技术实现思路
本专利技术所述的铁道车辆抗大风倾覆能力测试方法及其装置，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而在实验室室内可控地测量抗大风倾覆能力，通过模拟车体加载平台向车轮施加的变量力与力矩，实现具体的试验规范与流程以期提高验证车体受力是否会形成倾覆可能性的准确性，为后续有针对性地实施车辆抗倾覆能力结构设计、效果评估奠定试验基础，并提供校验车辆仿真计算模型的正确性和可靠性。为实现上述专利技术目的，所述铁道车辆抗大风倾覆能力测试方法如下:在设定车辆运行速度、风速、风与车体之间迎风夹角的基础上，进行车辆空气动力学测算以得出车体质量中心受到的气动横向力Fy、气动垂向力Fz和气动力矩Mx。在现有技术基础上的改进方案是，采用包括有加载横梁、模拟车体加载平台和模拟轨道平台的测试装置，在模拟轨道平台与车轮之间安装有多自由度力传感器；设定多组Fy(n)，Fz(n)和Μχ(η) (η是整数)，是通过模拟车体加载平台施加于车轮的横向力、垂向力和力矩；由多自由度力传感器测定车轮受到的静载荷Pst、动载荷Pd ；通过测定动载荷Pd，以验证在某一组Fy(n)，Fz(n)和Mx(n)的情况下，是否达到或超过所设定倾覆系数D的限值，从而验证铁道车辆是否会发生倾覆；Fy(n), Fz(n)和Mx(n)符合下述表达式，权利要求1.一种铁道车辆抗大风倾覆能力测试方法，在设定车辆运行速度、风速、风与车体之间迎风夹角的基础上，进行车辆空气动力学测算以得出车体质量中心受到的气动横向力Fy、气动垂向力Fz和气动力矩Mx，其特征在于:采用包括有加载横梁(10)、模拟车体加载平台(I)和模拟轨道平台(3)的测试装置，在模拟轨道平台(3)与车轮(4)之间安装有多自由度力传感器(6)； 设定多组Fy(n)，Fz(n)和Μχω(η是整数)，是通过模拟车体加载平台(I)施加于车轮(4)的横向力、垂向力和力矩； 由多自由度力传感器(6)测定车轮⑷受到的静载荷Pst、动载荷Pd ； 通过测定动载荷Pd，以验证在某一组Fy(n)，Fz(n)和Mx(n)的情况下，是否达到或超过所设定倾覆系数D的限值，从而验证铁道车辆是否会发生倾覆； 倾覆系数D符合下述表达式，2.根据权利要求1所述的铁道车辆抗大风倾覆能力测试方法，其特征在于:将模拟车体加载平台(I)分别地连接第一垂向作动器(11)、第二垂向作动器(12)和第一横向作动器(13)； 模拟车体加载平台(I)通过中央牵引装置和二系悬挂装置承载于转向架构架(2)，转向架构架(2)通过一系悬挂装置和轴箱承载于车轮(4)，车轮(4)承载于设置在模拟轨道平台(3)上的轨道工装(5)，在模拟轨道平台(3)与轨道工装(5)之间安装有多自由度力传感器(6)。3.根据权利要求2所述的铁道车辆抗大风倾覆能力测试方法，其特征在于:将模拟轨道平台⑶分别连接一组垂向作动器(14)、横向作动器(15)和纵向作动器。4.根据权利要求1、2或3所述的铁道车辆抗大风倾覆能力测试方法，其特征在于:包括有以下实施步骤， 第一步，安装被试工件， 在模拟车体加载平台(I)上安装用于连接转向架构架(2)的连接工件， 在模拟轨道平台(3)上、对应车轮(4)的位置安装多自由度力传感器(6)，将模拟车体加载平台(I)固定连接垂向作动器和横向作动器； 第二步，测定静载荷Pst、设定模拟车体加载平台(I)的初始平衡位置； 第三步，按设定的力与力矩进行加载与测算； 测得模拟车体加载平台(I)的初始质量中心的坐标(％，&)，旋转角度Gtl为O; 在执行第η个加载时间段时，确定模拟车体加载平台(I)上各个作动器当前输出的加载力F1(n)，Κω和F3(n)，以实现模拟车轮⑷受到的Fy(n)，Fz(n)和力矩Mx(n)； 第四步，根据测得的动载荷Pd计算倾覆系数， 若达到限值，则锁定各个作动器的长度，终止以上步骤的迭代； 若未达到限值，判断作动器长度是否有变化，若无变化，则表明模拟车体加载平台(I)进入另一个平衡状态，说明在某一组Fy(n)，Fz(n)和Mx(n)情况下，铁路车辆是不会发生倾覆的，终止迭代；若作动器长度有变化，则进入第(n+1)步迭代； 在终止迭代的情况下，重复上述第三步至第四步的测算与迭代，以验证下一组Fy(n)，Fz (n)和 Mx (n)。5.实现如权利要求1至4所述铁道车辆抗大风倾覆能力测试方法的测试装置，其特征在于:包括有加载横梁(10)、模拟车体加载平台(I)和模拟轨道平台(3)； 在加载横梁(10)与模拟车体加载平台(I)之间，连接第一垂向作动器(11)、第二垂向作动器(12)和第一横 向作动器(13)； 模拟车体加载平台(I)通过中央牵引装置和二系悬挂装置承载于转向架构架(2)，转向架构架(2)通过一系悬挂装置和轴箱承载于车轮(4)，车轮(4)承载于设置在模拟轨道平台(3)上的轨道工装(5)，在模拟轨道平台(3)与轨道工装(5)之间安装有多自由度力传感器(6)。6.根据权利要求5所述的铁道车辆抗大风倾覆能力测试装置，其特征在于:模拟轨道平台(3)分别连接一组垂向作动器(14)、两组相对方向安装的横向作动器(15)和两组相对方向安装的纵向作动器。全文摘要本专利技术所述的铁道车辆抗大风倾覆能力测试方法及其装置，在实验室室内可控地测量抗大风倾覆能力，通过模拟车体加载平台向车轮施加的变量力与力矩，实现具体的试验规范与流程以期提高验证车体受力是否会形成倾覆可能性的准确性，为后续有针对性地实施车辆抗倾覆能力结构设计、效果评估奠定试验基础，并提供校验车辆仿真计算模型的正确性和可靠性。测试方法是在测算得出车体质量中心受到的气动横向力Fy、气动垂向力Fz和气动力矩Mx基础上，设定多组Fy(n)，Fz(n)和Mx(n)(n是整数)，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁道车辆抗大风倾覆能力测试方法，在设定车辆运行速度、风速、风与车体之间迎风夹角的基础上，进行车辆空气动力学测算以得出车体质量中心受到的气动横向力Fy、气动垂向力Fz和气动力矩Mx，其特征在于：采用包括有加载横梁(10)、模拟车体加载平台(1)和模拟轨道平台(3)的测试装置，在模拟轨道平台(3)与车轮(4)之间安装有多自由度力传感器(6)；设定多组Fy(n)，Fz(n)和Mx(n)(n是整数)，是通过模拟车体加载平台(1)施加于车轮(4)的横向力、垂向力和力矩；由多自由度力传感器(6)测定车轮(4)受到的静载荷Pst、动载荷Pd；通过测定动载荷Pd，以验证在某一组Fy(n)，Fz(n)和Mx(n)的情况下，是否达到或超过所设定倾覆系数D的限值，从而验证铁道车辆是否会发生倾覆；倾覆系数D符合下述表达式，D=PdPst,Fy(n)，Fz(n)和Mx(n)符合下述表达式，cosθ1(n)cosθ2(n)cosθ3(n)sinθ1(n)sinθ2(n)sinθ3(n)D1(n)D2(n)D3(n)F1(n)F2(n)F3(n)=Fy(n)Fz(n)Mx(n);F1(n)、F2(n)分别是一组垂向作动器施加于模拟车体加载平台(1)质量中心的力值，F3(n)是一横向作动器施加于模拟车体加载平台(1)质量中心的力值，D1(n)、D2(n)分别是模拟车体加载平台(1)质量中心与一组垂向作动器的力作用线之间的距离，D3(n)是模拟车体加载平台(1)质量中心与一横向作动器的力作用线之间的距离，θ1n、θ2n分别是一组垂向作动器的倾斜角度，θ3n是一横向作动器的倾斜角度。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李海涛，张洪，宋晓文，虞大联，张志强，陈大伟，王斌，赵长龙，王晓军，徐冠基，斯蒂文海格，
申请(专利权)人：南车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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