[发明专利]一种高速铁路隧道空气动力学试验装置

说明书

本发明公开了一种高速铁路隧道空气动力学试验装置，包括两个支撑行走部、两个行车部、数据采集部和控制台，两个支撑行走部均呈环形状且上下分布；两个行车部分别嵌合安装在两个支撑行走部上；数据采集部套设于支撑行走部且形成行车部的行走通道；控制台分别与行车部和数据采集部电性连接。本发明能够测试列车在高速运行状态下(600km/h)单车通过或在隧道内交会时在不同速度范围、不同隧道长度、不同缓冲结构等条件下产生压缩波和微气压波的分布特征及变化规律。

技术领域

本发明涉及空气动力学试验技术领域，更具体的说是涉及一种高速铁路隧道空气动力学试验装置。

背景技术

《欧洲铁路技术战略》和日本的《RTRI研究规划图》都提出了开展最高运营速度达到时速360～400公里的新型高速列车和基础设施研究。俄罗斯莫喀高铁等线路已按照时速400公里的速度目标值进行设计。德国的ICE NGT400列车和英国AeroLiner3000的设计速度都达到了时速400公里。我国新建成渝中线高铁已经开始规划建设，设计时速达到了400公里，我国即将迎来时速400公里及以上速度高速铁路的发展机遇。隧道工程是铁路工程的重要组成部分，气动效应是控制隧道断面设计的关键因素之一。建设更高速度高速铁路离不开隧道气动效应试验技术的发展。

目前被我国广泛采用的隧道空气动力学室内研究方案是弹射式动模型试验系统，其中中南大学试验模型列车由3节车组成，采用弹力绳索弹射，摩擦制动、活塞制动和制动盘制动等制动，最高速度为500km/h；西南交通大学试验装置采用空气炮弹射，减速器配合阻挡器制动，速度为374.4km/h。但是主要存在以下几点问题：

1)弹射设备驱动力有限及模型建造完成后，轨道加速段长度固定，这两个因素制约了模型试验中列车模型试验速度的进一步提高；在试验设备建造与运行方面，弹射式动模型试验系统制作周期长、费用高、占地面积大、试验所需人员多；模型列车在制动段的冲击力很大，如果减速度过大，模型会受到损坏，并存在安全隐患；

2)直线轨道占地面积大，需要专门设计的弹射系统及制动系统；轨道中心线及轨道平面均平行于地面的环形轨道占地面积大，列车设计速度达到600km/h时，圆环直径一般达到几十米甚至上百米，列车离心力存在平行于轨道平面的分力，可能造成列车脱轨；轨道中心线垂直于地面的环形轨道则容易发生失稳。

因此，提供一种稳定的适用于更高速度的高速铁路隧道空气动力学试验装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高速铁路隧道空气动力学试验装置，能够测试列车在高速运行状态下(600km/h)单车通过或在隧道内交会时在不同速度范围、不同隧道长度、不同缓冲结等条件下产生压缩波的分布特征及变化规律。能够模拟列车多次通过隧道。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高速铁路隧道空气动力学试验装置，包括：

两个支撑行走部，两个所述支撑行走部均呈环形状且上下分布；

两个行车部，两个所述行车部分别嵌合安装在两个所述支撑行走部上；

数据采集部，所述数据采集部套设于所述支撑行走部且形成所述行车部的行走通道；

控制台，所述控制台分别与所述行车部和所述数据采集部电性连接。

通过采取以上方案，本发明的有益效果是：

1)模型加速及制动的支撑行走部为环形状，相当于无限长轨道，因此不需要造价高昂的特殊的弹射及制动设备，大大降低了设备制造成本；

2)模型占地面积小，节约试验空间；

3)由控制台控制列车加速运动，适应不同工况条件下的加速控制，可以使行车部连续平顺获得允许范围内任何变速，避免因加速度产生惯性荷载过大而造成行车部及车载测试仪器的损坏；