[發明專利]一種高速鐵路隧道空氣動力學試驗裝置

在審

• 申請號: 202111057210.0
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113654758A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 方雨菲;馬偉斌;王辰;杜曉燕;鄒文浩;程愛君;郭小雄;馬超峰;趙鵬
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所;中國鐵道科學研究院集團有限公司
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08;G01M9/06
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 肖莎

本發明公開了一種高速鐵路隧道空氣動力學試驗裝置，包括兩個支撐行走部、兩個行車部、數據采集部和控制臺，兩個支撐行走部均呈環形狀且上下分布；兩個行車部分別嵌合安裝在兩個支撐行走部上；數據采集部套設于支撐行走部且形成行車部的行走通道；控制臺分別與行車部和數據采集部電性連接。本發明能夠測試列車在高速運行狀態下(600km/h)單車通過或在隧道內交會時在不同速度范圍、不同隧道長度、不同緩沖結構等條件下產生壓縮波和微氣壓波的分布特征及變化規律。

技術領域

本發明涉及空氣動力學試驗技術領域，更具體的說是涉及一種高速鐵路隧道空氣動力學試驗裝置。

背景技術

《歐洲鐵路技術戰略》和日本的《RTRI研究規劃圖》都提出了開展最高運營速度達到時速360～400公里的新型高速列車和基礎設施研究。俄羅斯莫喀高鐵等線路已按照時速400公里的速度目標值進行設計。德國的ICE NGT400列車和英國AeroLiner3000的設計速度都達到了時速400公里。我國新建成渝中線高鐵已經開始規劃建設，設計時速達到了400公里，我國即將迎來時速400公里及以上速度高速鐵路的發展機遇。隧道工程是鐵路工程的重要組成部分，氣動效應是控制隧道斷面設計的關鍵因素之一。建設更高速度高速鐵路離不開隧道氣動效應試驗技術的發展。

目前被我國廣泛采用的隧道空氣動力學室內研究方案是彈射式動模型試驗系統，其中中南大學試驗模型列車由3節車組成，采用彈力繩索彈射，摩擦制動、活塞制動和制動盤制動等制動，最高速度為500km/h；西南交通大學試驗裝置采用空氣炮彈射，減速器配合阻擋器制動，速度為374.4km/h。但是主要存在以下幾點問題：

1)彈射設備驅動力有限及模型建造完成后，軌道加速段長度固定，這兩個因素制約了模型試驗中列車模型試驗速度的進一步提高；在試驗設備建造與運行方面，彈射式動模型試驗系統制作周期長、費用高、占地面積大、試驗所需人員多；模型列車在制動段的沖擊力很大，如果減速度過大，模型會受到損壞，并存在安全隱患；

2)直線軌道占地面積大，需要專門設計的彈射系統及制動系統；軌道中心線及軌道平面均平行于地面的環形軌道占地面積大，列車設計速度達到600km/h時，圓環直徑一般達到幾十米甚至上百米，列車離心力存在平行于軌道平面的分力，可能造成列車脫軌；軌道中心線垂直于地面的環形軌道則容易發生失穩。

因此，提供一種穩定的適用于更高速度的高速鐵路隧道空氣動力學試驗裝置是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種高速鐵路隧道空氣動力學試驗裝置，能夠測試列車在高速運行狀態下(600km/h)單車通過或在隧道內交會時在不同速度范圍、不同隧道長度、不同緩沖結等條件下產生壓縮波的分布特征及變化規律。能夠模擬列車多次通過隧道。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高速鐵路隧道空氣動力學試驗裝置，包括：

兩個支撐行走部，兩個所述支撐行走部均呈環形狀且上下分布；

兩個行車部，兩個所述行車部分別嵌合安裝在兩個所述支撐行走部上；

數據采集部，所述數據采集部套設于所述支撐行走部且形成所述行車部的行走通道；

控制臺，所述控制臺分別與所述行車部和所述數據采集部電性連接。

通過采取以上方案，本發明的有益效果是：

1)模型加速及制動的支撐行走部為環形狀，相當于無限長軌道，因此不需要造價高昂的特殊的彈射及制動設備，大大降低了設備制造成本；

2)模型占地面積小，節約試驗空間；

3)由控制臺控制列車加速運動，適應不同工況條件下的加速控制，可以使行車部連續平順獲得允許范圍內任何變速，避免因加速度產生慣性荷載過大而造成行車部及車載測試儀器的損壞；