[發明專利]基于風壓積分的移動列車氣動特性測試系統及其測試方法

有效

• 申請號: 201310323241.5
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103389216A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 何旭輝;鄒云峰;余志武;秦思謀;楊恒;杜風宇;賴慧蕊
• 申請（專利權）人: 中南大學;高速鐵路建造技術國家工程實驗室
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08;G01M9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到移動列車氣動特性測試技術領域，具體涉及一種基于風壓積分的移動列車氣動特性測試系統及其測試方法。

背景技術

隨著我國高速鐵路的迅速發展，高速列車在風荷載作用下的安全性受到人們的廣泛關注，而準確獲得列車氣動力是評估其運行安全的前提條件。已有列車氣動特性研究成果大多是基于靜止列車氣動力測試獲得的，沒有考慮列車的運行速度，而目前高速列車的運行速度達80m/s，遠大于良態氣候下的自然風速（通常列車頂部風速小于20m/s），因此用靜止列車的氣動力測試結果評估高速列車的運行安全可能會存在隱患。少數學者利用測力天平對移動列車的氣動特性進行了測試，但測試結果中包含了諸多難以避免與剔除的外力，例如，模型系統振動引起的慣性力、軌道的摩擦力及附屬設施的氣動力等。

因此，為準確評估高速列車在風荷載作用下的運行安全，研究一種移動列車氣動特性的高精度測試系統及其測試方法成為亟需解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提出一種基于風壓積分的移動列車氣動特性測試系統及其測試方法，通過在移動列車表面布置風壓測點，由高精度的風壓傳感器獲得列車表面的風壓分布，進而對風壓積分得到氣動力。由于風壓傳感器測得的壓力全部由風荷載產生，氣動力測試結果可完全避免外力的干擾，傳感器的高精度可進一步保證測試結果的精度。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種基于風壓積分的移動列車氣動特性測試系統，包括用以模擬移動列車的模擬裝置、設置在模擬裝置上的風壓測點和用以從模擬裝置獲得氣動特性信息的測試裝置，模擬裝置和測試裝置之間通過兩者內部分別設置的無線發送接收模塊進行相互連接。

優選地，模擬裝置包括用以為測試系統提供安裝位置和空間的CRH高速列車模型，CRH高速列車模型表面設有至少一個風壓測點，CRH高速列車模型內部設置有用以測試CRH高速列車模型表面風壓分布的壓力傳感器、用以傳遞風壓的傳壓管路、用以風壓的采集存儲的嵌入式計算機和電源系統，風壓測點測得的風壓通過傳壓管路傳輸至壓力傳感器，壓力傳感器分別連接嵌入式計算機和用以提供測試系統的電源的電源系統。

優選地，測試裝置包括用以發送控制指令、接收和存儲采集信號并進行數據處理分析的中央PC機，中央PC機分別連接用以確保各風壓測點的同步性的時標系統、用以提供采樣指令的觸發系統以及用以對測得壓力大小進行標定的標定系統。

CRH高速列車模型：氣動力測試對象，在其表面布置風壓測點，并為測試系統提供安裝位置和空間；壓力傳感器裝置：測試列車表面風壓分布；嵌入式計算機：風壓的采集存儲；無線發送模塊：將列車上采集的數據無線傳輸到無線接收模塊，再傳到中央PC機；時標系統：確保各測點的同步性；觸發系統：提供采樣指令，指示系統開始采樣；標定系統：對測得壓力大小進行標定；電源系統：提供列車上無限測試裝置的電源；中央PC機：接收和存儲采集信號，并進行后期的處理分析。

中央PC機通過編制程序對采集信號進行處理，得到高速列車的氣動力。

優選地，嵌入式計算機和/或中央PC機內裝有用以實現數據的采集、濾波、標定、緩存、同相、發送、接收、顯示、存儲、查詢、分析和管理的軟件系統。

優選地，軟件系統包括數據采集模塊、數據濾波模塊、數據標定模塊、數據緩存模塊、數據同相模塊、數據發送模塊、數據接受模塊、數據顯示模塊、數據儲存模塊、數據查詢模塊、數據分析模塊、參數設置模塊和操作管理模塊。

優選地，CRH高速列車模型車箱內部設為用以安裝測試部件的空腔。

優選地，傳壓管路、壓力傳感器、嵌入式計算機和電源系統均設置在CRH高速列車模型的車箱內部空間中。

優選地，風壓測點的數量根據壓力傳感器連接的傳壓管路數量相應的設定。

優選地，測試系統還設置有調試裝置。

優選地，無線發送接收模塊的發送接收端設置有硬件加密器。

優選地，移動便攜設備通過無線發送接收模塊連接到測試系統的硬件加密器，實現移動便攜設備與測試系統內部數據信息的連通。

優選地，測試系統內還設置有用以提供網絡無線傳輸的交換機，用以提供無線傳輸以及網絡共享。

優選地，CRH高速列車模型內部挖空，以便布置風壓測點和安裝測試部件。

優選地，CRH高速列車模型表面布置風壓測點，測點數量可根據精度要求和壓力傳感器通道數量選擇。

優選地，傳壓管路、壓力傳感器、嵌入式計算機和電源系統均設置在CRH高速列車模型的車箱內，便于列車的移動。