[发明专利]列车风流场现场测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速铁路列车风流场的测试技术领域，具体涉及一种列车风流场现场测试装置，还涉及一种列车风流场现场的测试方法。

背景技术

列车风是指列车沿地面固定轨道高速穿行于近地面层时，带动列车周围大气随之运动，形成一种特定的非定常三维流场，也可称为列车绕流。列车绕流特性受列车外形、列车速度和周围自然风等因素影响，非常复杂。一方面，空气动力作用使得列车风对列车本身运行产生不利影响，如列车通过线路周边建筑或会车时产生的压力波作用在列车车体上，影响列车运行的平稳性和安全性；另一方面，列车风荷载对线路附属构件如风屏障、接触网等或作业人员产生负面影响，危及行车安全或作业人员的人身安全。

为保证行车安全，有必要对高速列车风流场分布特征进行深入研究。鉴于列车风为复杂的三维非定常绕流，很难用理论分析方法进行研究，较为适用的研究方法为现场实测。少数学者通过风速仪对普速列车风进行测试，然而，风速仪体积较大，仪器本身会干扰列车风流场，影响测试结果精度。此外，高速铁路运行管理相关规定要求列车运行时线上不得有人作业，为此需要开发一种可远程控制的数据采集方法。

因此研究一种列车风流场现场测试装置及测试方法已为亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种适用范围广、测试结果准确的列车风流场现场测试装置。通过预先在轨道侧面布置列车风测点，高精度的风压传感器通过测点处的多孔探针尾部的风压测点获得探针的风压分布，采用远程控制方法对计算机进行远程操控测量，并通过无线传输数据，应用编制的专用数据处理程序可由风压数据获得测点的风速分布。由于多孔探针在实验室进行了风速和大范围风向角的标定，可以保证测试结果的精度。

为了实现上述技术目的，本发明专利的技术方案是：一种列车风流场现场测试装置，包括布设于高速铁路列车运行轨迹外周空间并用于测试高速铁路列车运行轨迹外周的列车绕流的测试机构、用于从测试机构上获取风压信息的电子式扫描阀机构、用于从电子式扫描阀机构接收信息并通过无线信号收发信息的数据采集机构以及通过无线信号控制数据采集机构的远程操控机构。测试机构分布于高速铁路列车的行车轨迹的外围，同时不会影响到高速列车的运行，能够及时和精确的感受到高速列车外周的列车绕流，能够提高测试精确度。

优选地，测试机构包括用于测试机构的结构支撑的支撑杆、设于支撑杆上并用于测试高速铁路列车运行轨迹外周的列车绕流的测试杆以及设于测试杆上并用于感应风压的多孔探针，多孔探针的尾部通过测压管连接至电子式扫描阀机构。

优选地，支撑杆包括竖撑杆和斜撑杆，斜撑杆斜向支撑在竖撑杆上，斜撑杆和竖撑杆共同固定在地面上；测试杆为横杆，横杆通过用于调节横杆的水平方向的水平调节机构连接在竖撑杆上。

优选地，水平调节机构包括垫块和微调螺栓。

优选地，多孔探针采用五孔探针。

优选地，横杆设有多根，多根横杆沿竖向平行排列，每根横杆上设有多个多孔探针。

优选地，多孔探针通过锚固在横杆上的铝块固定在横杆上。

优选地，电子式扫描阀机构包括用于提供稳定气压的氮气源、连接在氮气源的输出端并用于控制输出气压的压力控制器、用于将压力控制器输出的气体进行气路分配的气路分配模块、用于提供采集数据、处理数据和传输数据的主机以及用于测试机构、主机和气路分配模块三者之间相互连接的电子扫描阀；电子扫描阀通过测压管连接测试机构；气路分配模块连接主机；主机连接数据采集机构。

优选地，无线信号采用3G无线信号或者4G无线信号。

为了实现上述技术目的，本发明专利的另一技术方案是：一种列车风流场现场测试方法，在列车分流场现场的各个风压测点处布设用于接收风压测点处的风压的五孔探针；五孔探针的尾部连有测压管，通过测压管将五孔探针从各个风压测点处获得的风压传输至电子扫描阀；电子扫描阀通过主机将风压数据传输至数据采集机构；远程操控机构通过3G无线信号控制数据采集机构接收采集数据并储存数据；通过数据采集机构对采集的数据进行处理和转换，从而得到列车风流场现场的流场分布。

列车风流场分布现场测试装置，包括直接用于列车风流场测试的测试机构，通过测压管与测试机构相连的用于获得风压信息的电子式扫描阀机构，用以从电子式扫描阀机构获取信息的数据采集机构，用以经过3G网络控制数据采集机构的远程操控机构。