本發(fā)明涉及一種列車撞擊模型試驗裝置。

背景技術：

近年來，隨著列車運行速度的提高，全球發(fā)生列車脫軌的事件時有發(fā)生，如1998年德國艾舍德鎮(zhèn)附近發(fā)生的城際特快列車脫軌事故，2011年韓國YTN高速鐵路發(fā)生的列車脫軌事故、同年中國溫州發(fā)生的動車追尾脫軌事故，以及2013年西班牙圣地亞哥附近發(fā)生的高速列車脫軌事故等等。這些列車脫軌事故不僅造成了大量人員傷亡，而且還可能對鐵路基礎設施造成重大破壞，尤其是當脫軌事故發(fā)生在長大水下盾構隧道中時，撞擊盾構隧道導致的隧道破壞極易誘發(fā)水災等二次災害，增加救援難度和人員傷亡率，嚴重的將導致隧道淹沒和報廢。

然而，要研究列車脫軌撞擊盾構隧道的動力響應和破壞行為，必須要獲得列車脫軌撞擊荷載。目前，尚未有實測的列車脫軌撞擊荷載曲線，僅有的研究都是通過非線性有限元軟件對列車編組進行建模，然后撞擊剛性墻獲得不同列車編組、不同撞擊速度和不同撞擊角度的列車撞擊荷載時程曲線。這種數(shù)值仿真方式涉及高速接觸問題、數(shù)值建模復雜、簡化假定較多，運算工作量大；加之影響列車撞擊的客觀因素十分復雜，理論仿真所獲的列車脫軌撞擊荷載的曲線與實際撞擊荷載的偏差大、可靠性低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種列車撞擊模型試驗裝置，該裝置能模擬列車編組以不同速度、不同撞擊角度對隧道邊墻的撞擊，得到列車脫軌撞擊隧道的沖擊力，為隧道的防撞設計與建造提供更準確、可靠的試驗依據(jù)，進而避免列車脫軌撞擊對隧道造成嚴重破壞、誘發(fā)水災等二次災害，以降低事故產(chǎn)生的傷亡和損失。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是，其特征是：

臺面的中部安置模擬軌道的工字型鋼，列車編組模型安裝于工字型鋼上；列車編組模型的前部兩側設置有翼板，翼板正后方的臺面上固定有沖擊氣缸；沖擊氣缸與空氣壓縮機相連；

所述的列車編組模型前方的臺面上固定有模擬隧道邊墻的角度可調(diào)的剛性擋板，剛性擋板中部安裝有兩向力傳感器；

所述的工字型鋼前部一側的臺面安裝兩個激光發(fā)射器、工字型鋼前部另一側的臺面對應安裝兩個激光感應器。

本發(fā)明的使用方法和原理是：

將剛性擋板調(diào)節(jié)并鎖定至設定角度；隨后啟動空氣壓縮機，待空氣壓縮機氣壓達到設定的氣壓時，再啟動沖擊氣缸。沖擊氣缸的沖擊件即向前高速撞擊列車編組模型的兩側翼板，使列車編組模型沿著工字型鋼軌道高速前進，并撞擊剛性擋板。同時，工字型鋼前部的激光發(fā)射器和激光感應器，測出撞擊瞬間列車編組模型的速度，剛性擋板上的力傳感器測出撞擊瞬間的列車編組模型的沖撞力。

調(diào)整剛性擋板角度和空氣壓縮機的氣壓，即可測出：不同撞擊角度，不同運行速度下列車與隧道間的撞擊力。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過角度可調(diào)的剛性擋板模擬隧道邊墻、通過沖擊氣缸驅動列車編組模型高速前進，實現(xiàn)了列車高速撞擊隧道相似模擬試驗。同時通過激光發(fā)射器和激光感應器精確測出列車編組模型撞擊時的運行速度，并通過剛性擋板上的力傳感器測出撞擊瞬間的列車編組模型的沖撞力。從而通過模擬試驗得到不同角度、不同速度下列車脫軌撞擊隧道的沖擊力的實驗數(shù)據(jù)。其得到的實驗數(shù)據(jù)較之理論仿真數(shù)據(jù)更加準確、可靠，為隧道的防撞設計與建造提供更準確、可靠的試驗依據(jù)，進而避免列車脫軌撞擊對隧道造成嚴重破壞、誘發(fā)水災等二次災害，以降低事故產(chǎn)生的傷亡和損失。

上述的列車編組模型由6節(jié)車輛模型組成，車輛模型之間用彈簧連接。

由于列車編組的撞擊力時程曲線主要與前5-6節(jié)車輛有關，撞擊過程時間極短，列車編組7節(jié)以后的車輛慣性力通過車輛之間的彈簧傳遞到撞擊部位時已經(jīng)是撞擊過程的后段，難以形成疊加效應。因此，由6節(jié)車輛模型用彈簧連接組成的列車編組模型，既能滿足模擬實際中列車撞擊產(chǎn)生的撞擊力的要求；同時列車編組的車輛節(jié)數(shù)較少，對動力的要求低、試驗裝置的結構簡化，試驗成本低。

上述的列車編組模型安裝于工字型鋼上的具體結構是：車輛模型的底部兩側均固定有內(nèi)折的L型限位擋板，車輛模型的底部連接有上萬向滾球，L型限位擋板的橫板上表面連接有下萬向滾球，L型限位擋板的豎板內(nèi)側面連接防撞軸承；工字型鋼頂板嵌于上萬向滾球、下萬向滾球及防撞軸承之間。

這種結構，可以保證列車編組模型在工字型鋼上高速運動，極大的減小了與工字型鋼的摩擦力，更加符合現(xiàn)實中的列車與軌道的運動關系，進一步保證了測試數(shù)據(jù)更真實、可靠。

上述的剛性擋板的具體結構是：臺面上的豎向轉軸插于豎直的鋼板的軸腔中，鋼板背離列車編組模型的背面兩側焊接有三角形加勁肋，鎖緊螺栓的螺桿穿過三角形加勁肋的底邊的通槽及臺面上的圓弧形通槽連接鎖緊螺母；所述的圓弧形通槽的圓心為豎向轉軸軸心。

這樣，剛性擋板可以通過豎向轉軸任意旋轉并通過鎖緊螺栓固定，從而可以方便的調(diào)節(jié)設定任意的撞擊角度，與現(xiàn)實中列車脫軌撞擊隧道內(nèi)壁的角度不可預測性相符合；選擇剛性擋板的目的是要利用其剛性保障測試獲得的撞擊荷載不因擋板材質(zhì)的不同而不同；鋼板背離列車編組模型的背面兩側焊接三角形加勁肋，保證了剛性擋板的強度，保護其不被列車編組模型撞壞和移位。

下面結合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的俯視結構示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例的列車編組模型及工字型鋼的端面放大結構示意圖。

具體實施方式

實施例

圖1示出，本發(fā)明的一種具體實施方式是，一種列車撞擊模型試驗裝置，其特征是：

臺面1的中部安置模擬軌道的工字型鋼14，列車編組模型3安裝于工字型鋼14上；列車編組模型3的前部兩側設置有翼板15，翼板15正后方的臺面1上固定有沖擊氣缸16；沖擊氣缸16與空氣壓縮機4相連；

所述的列車編組模型3前方的臺面1上固定有模擬隧道邊墻的角度可調(diào)的剛性擋板2，剛性擋板2中部安裝有力傳感器11；

所述的工字型鋼14前部一側的臺面1安裝兩個激光發(fā)射器13a、工字型鋼14前部另一側的臺面1對應安裝兩個激光感應器13b。

本例的列車編組模型3由6節(jié)車輛模型組成，車輛模型之間用彈簧17連接。

圖2示出，本例的列車編組模型3安裝于工字型鋼14上的具體結構是：車輛模型的底部兩側均固定有內(nèi)折的L型限位擋板21，車輛模型的底部連接有上萬向滾球20a，L型限位擋板21的橫板上表面連接有下萬向滾球20b，L型限位擋板21的豎板內(nèi)側面連接防撞軸承19；工字型鋼14頂板嵌于上萬向滾球20a、下萬向滾球20b及防撞軸承19之間。

本例的臺面1上的豎向轉軸2b插于豎直的鋼板2a的軸腔中，鋼板2a背離列車編組模型3的背面兩側焊接有三角形加勁肋2c，鎖緊螺栓2d的螺桿穿過三角形加勁肋2c的底邊的通槽2f及臺面1上的圓弧形通槽7連接鎖緊螺母；所述的圓弧形通槽7的圓心為豎向轉軸2b軸心。