[發(fā)明專利]列車車載全向固態(tài)測風的裝置

有效

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• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104764901A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 王紅;于衛(wèi)東;范英杰
• 申請（專利權）人: 太原航空儀表有限公司;中國鐵道科學研究院機車車輛研究所
• 主分類號: G01P5/14
• 分類號: G01P5/14;G01P1/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

技術領域

????本發(fā)明屬于一種風速風向測量裝置，具體是一種列車車載全向固態(tài)測風的裝置。

背景技術

高速列車已成為鐵路運輸的主要工具，且運行速度越來越快，環(huán)境自然風尤其是列車運行過程中車身感受的橫向風嚴重影響了列車運行的安全。

目前，類似的固態(tài)測風傳感器直接采用圓柱體為壓力受感體，壓力受感孔正交方向開孔，前后壓力受壓孔直接對應連接差壓傳感器正負向，采用正交矢量算法解算風速風向的大小。為保證測量精度其受感圓柱體直徑較小，不具有抗結冰、防沙塵、防雨水等惡劣環(huán)境的能力。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了解決現有傳感器不能克服其外形造成的擾流的影響，不具有耐風沙、耐高低溫、防冰凍、抗雨淋等抗惡劣環(huán)境的能力的問題，提供一種列車車載全向固態(tài)測風的裝置。

本發(fā)明采取以下技術方案：一種列車車載全向固態(tài)測風的裝置，包括安裝板、底部機架、受感單元和頂蓋，底部機架通過安裝板安設在列車上，底部機架上部設有受感單元，受感單元頂部設有頂蓋。

所述的受感單元為8個沿周側均勻分布的受感盤，受感盤的前緣在十字正交和45°正交處的同一截面分別開一組孔，每組孔內設置5個壓力受感孔，壓力受感孔前側設有防塵網，5個壓力受感孔后端合成一個壓力腔。

受感盤后側的壓力腔通過受感管路與差壓傳感器連接，受感盤其后端的腔體頂端接向上斜的受感管路，受感管路的最高點彎曲布置，受感盤上的壓力受感孔位于整個受感管路的最低點；

所述的受感管路包括與壓力腔連接的帶角度彎曲管路和與帶角度彎曲管路連接的專用三通閥，專用三通閥分別與氣泵和差壓傳感器連接。

所述的受感單元還包括設置在其內部的靜壓傳感器和溫度傳感器。

頂蓋為橢球流線體。

受感盤后側的壓力腔下側設有PTC陶瓷加熱器。

本裝置使用的具體方法如下：

1)?在風洞中進行吹風試驗，采集固定風速V、不同風向x來風情況下各傳感器對應的壓力值記為P_實，該風速下壓力理論值為P_理=0.5ρV²，得出修正系數k=P_實/P_理，只要吹風得出0～45的k值即可，公式為：k?=?-0.0007x²?+?0.019x?+?1.97，其中x為角度；

2)?當固態(tài)測風裝置周圍有風或列車運行時，8個受壓孔感受到8個方向的壓力,此壓力加上腔體內壓力P_S得到的壓力值記為Pi（i=1～8），取其中兩個最大的壓力值記為P1、P2，記z=P1/P2，則z與風向角度θ有如下關系：

θ=(1.85-z)/0.04，θ為角度，z為P1、P2的比值；

3)?裝置內的靜壓傳感器測得腔體內壓力P_S，裝置內溫度傳感器測得空氣溫度記為T，由此兩個參數可計算出空氣密度記為：

ρ=Ps/RT，R為氣體常數取2.8704；

4)?根據伯努利方程

P=0.5ρV²

其中，由上述測量參數即可解算出綜合風速記為V_綜，再根據V_綜和風向θ分解出縱向分量（即列車行進方向分量）V_綜y以及橫向分量V_綜X；

5)?通過連接車上車速傳感器可測得動車行車速度記為V_車，我們認為行車本身造成的車體風與車速大小相等、方向相反，記為V_車風，則有

Vy=?V_綜y-V_車風

6)?V_綜X與V_y進行矢量合成，即可得到最終的外界自然風速V。

與現有技術相比，傳統(tǒng)固態(tài)傳感器采用對稱壓差式測量，這種傳感器為了克服外形造成的擾流影響，設計的外形結構必須足夠小，但是小直徑的傳感器內部無法安裝抗干擾的各種裝置，因此這種傳感器不具備抗風沙、抗雨淋環(huán)境，不能直接應運在列車車載動態(tài)測風的場合。