[發明專利]一種列車車體交變氣動載荷試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202011633202.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112629800A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 程亞軍;王前選;薛寧鑫;楊明智;孫成明;梁習鋒;彭勇;周偉;張雷;黃琬;吳依桐
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00;G01M9/08;G06F30/20
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 周孝湖

本發明公開了一種列車車體交變氣動載荷試驗裝置及試驗方法，試驗裝置包括：模擬車體；管道，與模擬車體相連接，管道的內腔與模擬車體的內腔相連通，管道內設有活塞；活塞驅動機構，與活塞相連接以驅動活塞在管道內滑動；壓力檢測裝置，與模擬車體相連接以檢測模擬車體內的氣壓。該列車車體交變氣動載荷試驗裝置及試驗方法能夠真實模擬列車高速通過隧道時的車內壓力波動，為列車車內壓力變動與人耳舒適度關系研究提供基礎。

技術領域

本發明涉及列車試驗裝置技術領域，具體而言，涉及一種列車車體交變氣動載荷試驗裝置及試驗方法。

背景技術

如何研究列車車內壓力變動與耳鳴關系和新造車體在交變氣動載荷作用下的疲勞特性，制定科學的人耳氣壓舒適性標準，一直是一個難題。其困難在于，目前通常采用三角波等簡化波形進行車體交變氣動載荷疲勞試驗，缺乏能真實模擬列車過隧道時車內外壓差復雜曲線的車體交變氣動載荷疲勞試驗裝置。

隨著中國高速鐵路近年來的長足進步，相關學者利用數值方法對列車通過隧道時車內壓力波進行了研究，但無法進行車內壓力變動與耳鳴關系實驗室試驗，難以得到旅客人耳不舒適的壓力波動指標。為制定列車通過隧道時人耳舒適性標準提供依據，研究車內壓力波動與人耳舒適性的關系，急需在實驗室模擬列車高速通過隧道時的車內壓力波，以研究車內壓力變動與耳鳴關系，進而通過控制列車速度等手段保證旅客舒適性。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種列車車體交變氣動載荷試驗裝置及試驗方法，以真實模擬列車高速通過隧道時的車內壓力波動，為列車車內壓力變動與人耳舒適度關系研究提供基礎。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種列車車體交變氣動載荷試驗裝置，包括：

模擬車體；

管道，與模擬車體相連接，管道的內腔與模擬車體的內腔相連通，管道內設有活塞；

活塞驅動機構，與活塞相連接以驅動活塞在管道內滑動；

壓力檢測裝置，與模擬車體相連接以檢測模擬車體內的氣壓。

進一步地，壓力檢測裝置包括：

計算機；

動態壓力傳感器，安裝在模擬車體上以檢測模擬車體內的氣壓；

多通道放大器，多通道放大器的輸入端與動態壓力傳感器的輸出端相連接；

A/D轉換器，A/D轉換器的輸入端與多通道放大器的輸出端相連接，A/D轉換器的輸出端與計算機的輸入端相連接。

進一步地，動態壓力傳感器的數量為多個，多個動態壓力傳感器分別設置在模擬車體的頂部和兩側。

進一步地，活塞驅動機構包括：

步進電機；

連桿，連桿的一端與步進電機的輸出端相連接，連桿的另一端與活塞相連接。

根據本發明的另一方面，提供了一種列車車內氣壓波動與人耳舒適度關系的試驗方法，采用上述的列車車體交變氣動載荷試驗裝置進行試驗，該試驗方法包括以下步驟：

步驟S1：通過活塞驅動機構驅動活塞在管道內往復滑動；

步驟S2：通過壓力檢測裝置檢測活塞滑動過程中模擬車體內的氣壓值，并求出模擬車體內的氣壓變化量和氣壓變化率；

步驟S3：建立人耳氣壓傳遞函數數學模型，并以模擬車體內的氣壓變化量和氣壓變化率為輸入，以人耳鼓膜位移為輸出，對人耳氣壓傳遞函數數學模型進行仿真；

步驟S4：采用線性回歸的方法分析仿真數據，建立模擬車體內的氣壓變化量和氣壓變化率與人耳鼓膜位移的關系，進而建立列車車內氣壓波動與人耳舒適度的評價關系式。