[发明专利]用于碰撞实验的列车缩比等效模型构建方法及其系统

说明书

本发明涉及列车碰撞实验领域，公开了一种用于碰撞实验的列车缩比等效模型构建方法及其系统，以解决缩比模型构建复杂的现有技术问题。本发明中，遵循缩比模型和实际列车撞击加速度一致的原则，在不考虑阻尼的情况下对动力学方程进行积分换算得到列车质量与撞击力缩比比例因子以及列车速度与时间的缩比比例因子；根据列车质量与撞击力缩比比例因子以及速度与时间的缩比比例因子制定缩比准则；根据缩比准则确定缩比模型的参数以构建缩比模型。

技术领域

本发明涉及列车碰撞实验领域，尤其涉及一种用于碰撞实验的列车缩比等效模型构建方法。

背景技术

高速铁路的运行安全性是世界各国普遍关系的首要问题。列车被动安全防护技术即是其中关键技术之一。列车由于编组长、重量大，其携带巨大的冲击动能当发生碰撞时，极易导致爬车、穿透、脱轨、倾覆等事故，将造成极其严重的人员伤亡和经济损失。

高速列车由于其连挂特殊的方式，导致其在撞击过程中既有单节车的撞击破坏问题，又有各车辆间的耦合互撞等问题。即使配备有相同的连挂车钩和吸能元件，位于不同位置的车辆的碰撞相应特性也各不相同。在列车安全防护技术研究领域中，整列全尺寸车辆碰撞试验最为权威可靠，然而由于其试验的代价过于昂贵，测试方法过于复杂，且不具备重复性试验，因此无法开展全尺寸列车撞击试验。列车缩比等效碰撞模型为列车的耐撞性研究提供了一种新的研究途径和方法，一方面采用简化缩比的模型降低了试验成本，另一方面也不要需要专门的试验场地，仅在实验室就可以完成，对试验条件要求不高。但是目前的缩比准则考虑了列车材料非线性、几何非线性等复杂问题，不仅增加了开展缩比试验的复杂程度，而且也增加了试验误差。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于碰撞实验的列车缩比等效模型构建方法及其系统，以解决缩比模型构建复杂的现有技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于碰撞实验的列车缩比等效模型构建方法，包括以下步骤：

遵循缩比模型和全尺寸模型撞击加速度一致的原则，在不考虑阻尼的情况下对动力学方程进行积分换算得到列车质量与撞击力缩比比例因子以及列车速度与时间缩比比例因子；

根据列车质量与撞击力缩比比例因子以及列车速度与时缩比比例因子制定缩比准则；

根据缩比准则确定缩比模型的参数以构建缩比模型。

依托于上述方法，本发明还提供了一种用于碰撞实验的列车缩比等效模型构建系统，包括：

第一模块：用于遵循缩比模型和全尺寸模型撞击加速度一致的原则，在不考虑阻尼的情况下对动力学方程进行积分换算得到列车质量与撞击力缩比比例因子以及列车速度与时间缩比比例因子；

第二模块：用于根据列车质量与撞击力缩比比例因子以及速度与时间缩比比例因子制定缩比准则；

第三模块：用于根据缩比准则确定缩比模型的参数以构建缩比模型。

本发明具有以下有益效果：

1、简化了列车材料非线性、几何非线性等复杂问题，通过对动力学方程进行优化得到列车质量与撞击力缩比比例因子以及列车速度与时间缩比比例因子，并制定可缩比准则，依据缩比准则开展缩比实验，从而减小了开展缩比实验的复杂程度。

2、无需专门的实验场所，对实验条件要求不高，降低了实验成本。

3、本发明所构造的缩比模型撞击特性与全尺寸模型的撞击特性吻合度高，根据缩比准则得到的缩比模型参数构造的缩比模型可以很好的反应列车撞击过程中速度、加速度、撞击力以及吸能量的特性，实验精度高。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明