專利名稱：一種列車動模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種列車動模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為滿足社會的需要，鐵路實(shí)施跨越式發(fā)展，國內(nèi)高速鐵路發(fā)展不斷創(chuàng)造新高潮。 高速鐵路里程不斷延展的同時，行車速度也在不斷的提高，京滬高速最高運(yùn)行速度將達(dá)到 400km/h。列車運(yùn)行速度的提高加劇了輪軌的相互作用，以及列車與空氣介質(zhì)的相互作用， 給列車大系統(tǒng)帶來了諸多新的相關(guān)問題。為保證高速列車的高速安全運(yùn)行，必須研究列車 的空氣動力學(xué)性能和碰撞性能，需要對列車進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。 由于列車實(shí)車線路實(shí)驗(yàn)成本較高，組織調(diào)度龐大，易受外界環(huán)境的影響，而且有的 研究內(nèi)容在線路上實(shí)施存在很大的難度，甚至無法實(shí)施。如列車脫軌研究、列車碰撞等均無 法在實(shí)際線路上實(shí)際實(shí)施。 列車動模實(shí)驗(yàn)裝置是一種模擬列車運(yùn)行環(huán)境的模型裝置，它用等比例縮小的試驗(yàn) 車及軌道模擬真實(shí)的列車運(yùn)行狀況。其成本低，實(shí)驗(yàn)受外界環(huán)境影響較小，可以模擬多種工 況，如列車會車、隧道通過、列車脫軌過程及脫軌后列車的動態(tài)行為，甚至列車碰撞等，從而 對列車性能進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)研究。 列車動模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，為使試驗(yàn)車運(yùn)行必須對其進(jìn)行加速，現(xiàn)有的加速方式主要 采用壓縮空氣或者橡皮筋作為動力源。如西南交通大學(xué)動模試驗(yàn)線長度為20m，采用鋼絲 繩導(dǎo)向，列車模型縮比為l : 80，試驗(yàn)列車速度為360km/h，主要針對于隧道實(shí)驗(yàn)。日本動 模實(shí)驗(yàn)裝置采用鋼絲繩導(dǎo)向，最高運(yùn)動速度為360km/h，主要實(shí)驗(yàn)工況為0. 03m管徑的隧道 通過試驗(yàn)。英國動模裝置線路長度為132m，采用鋼軌導(dǎo)向，列車縮比采用1 :25，模型質(zhì)量 為10Kg，最高試驗(yàn)速度為200km/h，主要用來進(jìn)行列車會車和隧道通過試驗(yàn)。中南大學(xué)動模 裝置試驗(yàn)線長度為164m，采用鋼軌支撐導(dǎo)向，列車縮比為1 : 16 1 : 20，彈射模型質(zhì)量 15 30Kg，列車運(yùn)行速度220 280km/h，可以進(jìn)行會車和隧道通過試驗(yàn)。以上這些現(xiàn)有的 列車動模試驗(yàn)系統(tǒng)或者以壓縮空氣或者以橡皮筋作為動力源，由于其動力不夠強(qiáng)勁，因此 這些模型比例小，運(yùn)行速度有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種列車動模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的動力強(qiáng)，試驗(yàn)車的形狀 大、重量大，試驗(yàn)車在較短的時間內(nèi)達(dá)到的速度更高，實(shí)驗(yàn)環(huán)境與真實(shí)情況更加接近，實(shí)驗(yàn)
結(jié)果更可靠。 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是一種列車動模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括線路 支撐、線路支撐上的試驗(yàn)車、試驗(yàn)車后方的動力裝置。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是動力裝置由壓縮空氣 彈射機(jī)構(gòu)、推車和飛輪加速機(jī)構(gòu)組成，其中 所述的飛輪加速機(jī)構(gòu)由線路支撐后部區(qū)域下方的多個由電機(jī)驅(qū)動的飛輪構(gòu)成，所 述推車的垂向位置位于飛輪加速機(jī)構(gòu)和線路支撐之間，水平位置位于試驗(yàn)車與壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)之間，推車上表面的推動桿向上穿出線路支撐的導(dǎo)向槽并對準(zhǔn)試驗(yàn)車的尾部，飛輪 加速機(jī)構(gòu)前方的線路支撐下設(shè)有液壓式推車攔截器，液壓式推車攔截器與推車的垂向位置 相同；所述的壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)的彈射桿對準(zhǔn)推車的尾部。 本發(fā)明的工作原理和工作過程是實(shí)驗(yàn)時，將試驗(yàn)車置于線路支撐上的最后方，靠 近壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)的位置。壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)的彈射桿彈出，向前推動推車，并由推車向 上伸出的推動桿推動線路支撐上的試驗(yàn)車向前運(yùn)行，進(jìn)行第一次的加速。當(dāng)推車運(yùn)行到加 速飛輪機(jī)構(gòu)上方時，由從后到前的各個飛輪依次對推車提供動力，推車及試驗(yàn)車得到再次 加速。當(dāng)線路支撐下的推車運(yùn)行至前方的液壓式推車攔截器時，推車被攔截停止運(yùn)行；線路 支撐上的試驗(yàn)車則在慣性的作用下，高速進(jìn)入實(shí)驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行相應(yīng)的性能實(shí)驗(yàn)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是 本發(fā)明采用了空氣動力加速和機(jī)械飛輪加速兩種不同的加速方式對試驗(yàn)車進(jìn)行 加速，試驗(yàn)車得到兩次加速，加速動力大大提高，試驗(yàn)車的體積和重量得到增大，試驗(yàn)車的 速度得到提升，從而使模擬的結(jié)果與真實(shí)列車的運(yùn)行狀況更加吻合，適宜于高速列車的模 擬實(shí)驗(yàn)。并且第二次的多個機(jī)械飛輪較長距離的加速，較之一次接觸的彈射加速，試驗(yàn)車的 速度控制更精確、可靠，，從而試驗(yàn)結(jié)果更精確、可靠。 利用本發(fā)明的裝置，試驗(yàn)車的模型比例可達(dá)到l : 10，模型質(zhì)量可達(dá)50kg，試驗(yàn)車 速度可達(dá)到600km/h。而現(xiàn)有動模的最大比例為1 : 16，其模型質(zhì)量為30kg，最高運(yùn)行速度 為300km/h。并且本發(fā)明系統(tǒng)還可根據(jù)試驗(yàn)的需求來調(diào)整飛輪的個數(shù)，從而滿足比例更大、 質(zhì)量更大、速度更高的試驗(yàn)要求。 同時，本發(fā)明的兩種加速方式完全獨(dú)立，從而可以分別單獨(dú)控制，當(dāng)速度要求不高 時，可以只使用一種加速裝置，從而使本發(fā)明的系統(tǒng)的適用范圍更廣，可用于各種列車的動 模實(shí)驗(yàn)。 上述的推車下部的兩側(cè)開有縱向的定位槽，定位桿穿過定位槽，且定位桿通過支 撐件固定在地面上。 這樣，可以將推車準(zhǔn)確地固定在線路支撐下方設(shè)定的垂向和側(cè)向位置，又能保證
其在沿著定位桿上進(jìn)行良好前、后運(yùn)動，確保其推動試驗(yàn)車向前方運(yùn)行。 上述的飛輪加速機(jī)構(gòu)的多個飛輪為兩組，后方一組為加速飛輪組，前方一組為減
速飛輪組，且所有飛輪為從后至前的串聯(lián)驅(qū)動，加速飛輪組的從后至前的任兩個飛輪之間
連有加速齒輪箱，減速飛輪組的從后至前的任兩個飛輪之間連有減速齒輪箱。 加速飛輪組作為第二次動力源，實(shí)現(xiàn)對推車的逐級提速，使推車及試驗(yàn)車能夠獲
得更高且穩(wěn)定的速度；在加速飛輪組的前方設(shè)置減速飛輪組，可使推車逐漸減速，同時試驗(yàn)
車?yán)^續(xù)向前高速運(yùn)行，試驗(yàn)車與推車實(shí)現(xiàn)分離；然后減速后的推車再與減速飛輪組前方的
液壓式推車攔截器相撞擊，保證推車能夠及時停止，減少推車受到的沖擊，有利于對推車的
保護(hù)，防止其在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生嚴(yán)重碰撞而損壞，提高推車及攔截器的使用壽命。 上述的壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)的組成為高位水槽經(jīng)放水閥與壓縮空氣罐的進(jìn)水孔相
連，壓縮空氣罐的出氣口與作動活塞相連，作動活塞的活塞桿構(gòu)成彈射機(jī)構(gòu)的彈射桿。
由高位水槽的放水閥打開，向壓縮空氣罐中加水，對壓縮空氣罐中的空氣進(jìn)行加
壓，帶動作動活塞的活塞桿動作，由活塞桿構(gòu)成彈射機(jī)構(gòu)的彈射桿對推車實(shí)現(xiàn)第一次加速。
在實(shí)驗(yàn)過程中，可通過調(diào)節(jié)水槽的高度，從而調(diào)整壓縮空氣內(nèi)的空氣壓縮量，實(shí)現(xiàn)對彈射桿的彈射力的調(diào)節(jié)。 上述的作動活塞的活塞桿下表面上設(shè)有定位塊，定位塊前方設(shè)有固定于地面的的 前止擋塊和伸縮式后止擋塊。 在作動活塞彈射之前，由活塞桿上的定位塊和后止擋塊約束活塞的運(yùn)動，增加并 保持其中的勢能；將伸縮式后止擋塊向下收縮，釋放活塞桿，向外彈出進(jìn)行彈射。通過定位 塊和前止擋塊對活塞桿向前的行程進(jìn)行約束，以保證活塞不會與缸體前部發(fā)生碰撞。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的線路支撐的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的推車的左視放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例 圖1、2示出，本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為一種列車動模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括線路支 撐1、線路支撐上1的試驗(yàn)車2、試驗(yàn)車2后方的動力裝置。動力裝置由壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu) 3、推車4和飛輪加速機(jī)構(gòu)組成，其中 所述的飛輪加速機(jī)構(gòu)由線路支撐1后部區(qū)域下方的多個由電機(jī)6驅(qū)動的飛輪構(gòu) 成，所述推車4的垂向位置位于飛輪加速機(jī)構(gòu)和線路支撐1之間，水平位置位于試驗(yàn)車2與 壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)3之間，推車4上表面的推動桿4a向上穿出線路支撐1的導(dǎo)向槽la并 對準(zhǔn)試驗(yàn)車的尾部，飛輪加速機(jī)構(gòu)前方的線路支撐1下設(shè)有液壓式推車攔截器7，液壓式推 車攔截器7與推車4的垂向位置相同；所述的壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)3的彈射桿3a對準(zhǔn)推車的 尾部。 圖1及圖3示出，本例的推車4下部的兩側(cè)開有縱向的定位槽4b，定位桿4d穿過 定位槽4b，且定位桿4d通過支撐件4c固定在地面上。 圖1還示出，本例飛輪加速機(jī)構(gòu)的多個飛輪為兩組，后方一組為加速飛輪組5，前 方一組為減速飛輪組6，且所有飛輪為從后至前的串聯(lián)驅(qū)動，加速飛輪組5的從后至前的任 兩個飛輪之間連有加速齒輪箱，減速飛輪組6的從后至前的任兩個飛輪之間連有減速齒輪 箱。 圖1示出，本例的壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)3的組成為高位水槽3b經(jīng)放水閥3c與壓縮 空氣罐3d的進(jìn)水孔相連，壓縮空氣罐3d的出氣口與作動活塞3e相連，作動活塞3e的活塞 桿構(gòu)成彈射機(jī)構(gòu)的彈射桿3a。作動活塞3e的活塞桿3a下表面上設(shè)有定位塊3f ，定位塊3f 前方設(shè)有固定于地面的前止擋塊3h和伸縮式后止擋塊3g。 以上說明中，有關(guān)前、后方位的定義，與試驗(yàn)車試驗(yàn)運(yùn)行時的方向一致。表現(xiàn)在圖 1中，左方為后方，右方為前方。 本發(fā)明裝置在使用時，還可采用空氣壓縮機(jī)對壓縮空氣罐進(jìn)行預(yù)充氣，從而可以
在第一次加速的過程中，為推車提供更高的動力，使試驗(yàn)車獲得更高的速度。 本發(fā)明在實(shí)施時，在線路支撐的前端還可以設(shè)置試驗(yàn)車攔截裝置8，從而方便將試驗(yàn)車進(jìn)行回收再利用,
權(quán)利要求
一種列車動模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括線路支撐(1)、線路支撐上(1)的試驗(yàn)車(2)、試驗(yàn)車(2)后方的動力裝置，其特征在于所述的動力裝置由壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)(3)、推車(4)和飛輪加速機(jī)構(gòu)組成，其中所述的飛輪加速機(jī)構(gòu)由線路支撐(1)后部區(qū)域下方的多個由電機(jī)(6)驅(qū)動的飛輪構(gòu)成，所述推車(4)的垂向位置位于飛輪加速機(jī)構(gòu)和線路支撐(1)之間，水平位置位于試驗(yàn)車(2)與壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)(3)之間，推車(4)上表面的推動桿(4a)向上穿出線路支撐(1)的導(dǎo)向槽(1a)并對準(zhǔn)試驗(yàn)車的尾部，飛輪加速機(jī)構(gòu)前方的線路支撐(1)下設(shè)有液壓式推車攔截器(7)，液壓式推車攔截器(7)與推車(4)的垂向位置相同；所述的壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)(3)的彈射桿(3a)對準(zhǔn)推車的尾部。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種列車動模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的推車(4)下部的 兩側(cè)開有縱向的定位槽(4b)，定位桿(4d)穿過定位槽(4b)，且定位桿(4d)通過支撐件 (4c)固定在地面上。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種列車動模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的飛輪加速機(jī)構(gòu)的 多個飛輪為兩組，后方一組為加速飛輪組(5)，前方一組為減速飛輪組(6)，且所有飛輪為 從后至前的串聯(lián)驅(qū)動，加速飛輪組(5)的從后至前的任兩個飛輪之間連有加速齒輪箱，減 速飛輪組(6)的從后至前的任兩個飛輪之間連有減速齒輪箱。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種列車動模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的壓縮空氣彈射機(jī) 構(gòu)(3)的組成為高位水槽(3b)經(jīng)放水閥(3c)與壓縮空氣罐(3d)的進(jìn)水孔相連，壓縮空 氣罐(3d)的出氣口與作動活塞(3e)相連，作動活塞(3e)的活塞桿構(gòu)成彈射機(jī)構(gòu)的彈射桿 (3a)。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種列車動模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的作動活塞(3e)的 活塞桿(3a)下表面上設(shè)有定位塊(3f)，定位塊(3f)前方設(shè)有固定于地面的前止擋 (3h) 和伸縮式后止擋塊(3g)。
全文摘要
一種列車動模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其動力裝置由壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)、推車和飛輪加速機(jī)構(gòu)組成，其中所述的飛輪加速機(jī)構(gòu)由線路支撐后部區(qū)域下方的多個由電機(jī)驅(qū)動的飛輪構(gòu)成，所述推車的垂向位置位于飛輪加速機(jī)構(gòu)和線路支撐之間，水平位置位于試驗(yàn)車與壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)之間，推車上表面的推動桿向上穿出線路支撐的導(dǎo)向槽并對準(zhǔn)試驗(yàn)車的尾部，飛輪加速機(jī)構(gòu)前方的線路支撐下設(shè)有液壓式推車攔截器，液壓式推車攔截器與推車的垂向位置相同；所述的壓縮空氣彈射機(jī)構(gòu)的彈射桿對準(zhǔn)推車的尾部。該系統(tǒng)的動力強(qiáng)，試驗(yàn)車的形狀大、重量大，試驗(yàn)車在較短的時間內(nèi)達(dá)到的速度更高，實(shí)驗(yàn)環(huán)境與真實(shí)情況更加接近，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可靠。
文檔編號G01M9/00GK101750219SQ20101010051
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者崔濤, 張衛(wèi)華, 馬啟文 申請人:西南交通大學(xué)