轨道车辆柔度系数测试方法

摘要

本发明涉及一种轨道车辆柔度系数测试方法，具体包括如下步骤：A、将待试验列车放置在试验平台上；B、根据试验要求，在列车的内部放置相应重量的配重设备，使得列车的车体达到试验所需的状态要求；C、在被试列车端部平面的中心上方悬挂一个铅垂，并做好标记；D、控制试验平台下方的垂向激振装置、横向激振装置和纵向激振装置，使得试验平台的顶板行成一个坡度及前后两个试验平台在横向方向产生一定的距离，记录试验平台表面左右两侧的高度差，计算出试验平台在左右方向上形成的角度δ，同时，测量列车端部表面上方悬挂铅垂线与步骤C中标记的位置形成的角度η；E、用步骤D中测量的角度η和角度δ相除即为该工况状态下的柔度系数。本发明可以根据实际情况来模拟各种不同的斜坡，成本低、效率高，可以针对不同轨道条件和不同车辆状态进行试验。

说明书

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆柔度系数测试方法，属于轨道车辆制造技术领域。

背景技术

从1997年4月开始，中国铁路先后进行了6次大面积提速，至2010年7月1日， 中国正式走向高铁时代，高铁最快时速可达322km/h。

随着铁路运输的发展，列车运行速度越来越高，为了保证列车高速的通过曲线 及隧道，以及乘客的乘坐的舒适性，为了解决这种车辆高速化带来的问题，在车辆 上安装了抗侧滚扭杆装置来保证车辆高速通过曲线及隧道的能力。验证车辆抗侧滚 能力用车辆本身的柔性系数来衡量，在车辆设计中，对车辆本身的柔性系数的测试 试验方法的建立，已是迫在眉捷。

车辆柔度系数的定义为当一个车辆停止在一个倾斜的道路上的时候，其行驶面形 成了带水平线的一个角度δ，它的车厢在其悬挂装置上倾斜，并形成了行驶面上带垂 线的一个角度η,我们将比率称为车辆的柔韧性系数。

$s=\frac{\eta }{\delta }$

此比率可以被计算出来或者测出来,它尤其取决于车辆的负载。

目前为止，轨道机车车辆柔度系数测试研究所采用的试验方法主要有：

一、实际车辆在特定的实际线路上进行试验，虽然该试验方法可进行真车实线 的柔度系数测试研究，但具有很多的弊端，主要有：试验中很多轨道线路的坡度参 数无法精确测量，试验参数如车辆的负载等不能随意调节或改变，受线路外界情况 影响较大，影响线路的正常运行，导致此路段仅能供于试验使用，影响正常的铁路 运输及运营，另外，每进行一次试验需要将车辆运送到指定的线路，以及将被试车 辆配重到空车及重车状态等所需要的时间周期极长，由于以上一系列问题导致的试 验成本昂贵，代价太高等等。

二、室内试验研究，又分为：

仿真计算的研究，通过计算机专用软件如Simpack，Adams等动力学分析软件模 拟列车轨道坡度的倾斜状况，在软件中建立需要分析的车辆模型来计算仿真其柔度 系数。此种方法比较简单，但是软件模拟仅仅是理想状况，不能完全的考虑实际列 车的悬挂系统及受力状况，因此跟实际试验有一定的差距。

实验室实际模拟试验，将列车放置在轨道上，用举升装置将列车一侧抬起一定 的高度，测量举升高度及车厢的倾斜角度来得到柔度系数。此种方法比较经济，同 时模拟了列车的实际状况，但是该种方式危险系数较高，通过人工单侧的举升车体， 较为费时费力，且车体靠人工单侧举升，容易产生误差，结果较真实值偏差较大。

因此上述的柔度系数测试方法及装置对车辆抗侧滚机理研究存在明显的不足和 缺点。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种轨道车辆柔度系数测试方 法，成本低、效率高，可以针对不同轨道条件和不同车辆状态进行试验。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轨道车辆柔度系数测试方法，在待试验列车前后两个转向架的下方设置试 验平台，在所述试验平台中设置有多个垂向激振装置、横向激振装置和纵向激振装 置，具体包括如下步骤：

A、将待试验列车放置在试验平台上；

B、根据试验要求，在列车的内部放置相应重量的配重设备，使得列车的车体达 到试验所需的状态要求；

C、在被试列车端部平面的中心上方悬挂一个铅垂，并做好标记；

D、控制试验平台下方的垂向激振装置、横向激振装置和纵向激振装置，使得试 验平台的顶板行成一个坡度及前后两个试验平台在横向方向产生一定的距离，记录 试验平台表面左右两侧的高度差，计算出试验平台在左右方向上形成的角度δ，同 时，测量列车端部表面上方悬挂铅垂线与步骤C中标记的位置形成的角度η；

E、用步骤D中测量的角度η和角度δ相除即为该工况状态下的柔度系数。

进一步，所述试验平台包括顶板和底板，在所述顶板和底板之间设置所述垂向 激振装置、横向激振装置和纵向激振装置，所述列车放置在所述顶板上。

进一步，在每个试验平台中设置二个垂向激振装置，两个垂向激振装置沿车体 宽度方向对称设置在转向架中心的下方。

进一步，在所述底板的后部竖立有后壁板，所述后壁板的顶部与顶板的两侧的 侧面之间各连接有一个所述纵向激振装置。

进一步，在所述底板的右侧立有一个右筋板，在顶板的的左侧下方设有左筋板， 在右筋板的顶部与左筋板之间连接有一个所述横向激振装置。

进一步，在上述步骤D前，控制二个所述试验平台高度达到同一高度。

进一步，在所述顶板上沿车体宽度的方向设置有相互平行的多个通长的轨道形 槽，不同规格车辆的轮对落在试验平台后，用斜锲与轮对相应位置的所述轨道形槽 配合将列车与顶板固定。

综上内容，本发明所述的一种轨道车辆柔度系数测试方法，与现有技术相比， 具有如下优点：

（1）该种测试方法可以针对各种不同轨距（如1435mm、1000mm及1676mm等轨 距）的，各种不同铁道车辆（如机车、动车、拖车及地铁等铁道车辆）进行试验， 最大限度的使用试验装置，节约试验资金，确保测试结果精确，该方法能够实现不 同的轨道条件、不同车辆状态下的柔度系数测试研究，对确保高速铁路安全运营等 具有十分重要意义。

（2）该方法在试验中，可以根据实际情况来模拟各种不同的斜坡，然后将被试 车辆配重，使其达到真实的线路运行情况，以此来模拟被试车辆在真实的线路中的 实际运行情况，从而来测量其柔度系数，能够为列车抗侧滚机理研究提供更加真实 有效的试验数据，为车辆参数测试研究建立了良好的试验平台。

（3）该试验方法可以进行多次反复试验，试验过程中所用的时间周期短，需要 的人力，物力等成本较低，而试验的效率较高，从而为铁道车辆曲线通过机理研究 提供更加真实有效的试验数据，对确保高速铁路安全运营等具有十分重要意义。

（4）该方法不影响列车的正常运行，便于实施。

附图说明

图1是本发明柔度系数测试装置结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是本发明试验平台结构示意图；

图4是图3的侧视图。

如图1至图4所示，试验平台1，列车2，转向架3，轮对4，斜锲5，配重块6，顶 板7，底板8，垂向作动器9，横向作动器10，纵向作动器11，轨道形槽12，后壁板13， 右筋板14，左筋板15。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1和图2所示，一种轨道车辆柔度系数测试方法，在试验平台1上进行，试验 平台1为两个，待试验的列车2放置在两个试验平台1上，每个试验平台1对应一个转 向架3设置，每个转向架3在试验时落在相应的试验平台1上。

试验时，在列车2的内部放置配重设备，本实施例中，配重设备优选采用配重块 6，在列车2的内部装上数量不等的配重块6，通过放置不同重量的配重块6，可以模 拟列车2的实际状态，即根据车辆空车、重车等状态添加或减少相应配重块6的数量， 以使车体达到试验所需的状态要求，实现在同一试验平台1上针对不同车辆状态进行 试验。配重块6选择使用具有一定质量的规则铁块，取放均非常方便,而且规则的铁 块可以最大限度的节约试验台的空间，同时可以反复进行利用，也节约了试验资金。

如图3和图4所示，每个试验平台1均包括项板7和底板8，顶板7和底板8之间设 置多个垂向激振装置、横向激振装置和纵向激振装置，本实施例中，优选采用结构 简单、控制方便的垂向作动器9、横向作动器10和纵向作动器11。垂向作动器9、横 向作动器10和纵向作动器11的共同作用实现试验平台1的六自由度激振能力。

本实施例中，每个试验平台1上安装二个垂向作动器9，即列车2共配备四个垂向 作动器9，用于产生垂向平动自由度，该两个垂向作动器9沿车体的宽度方向对称设 置，设置在转向架3中心的位置下方。列车2则固定安装在顶板7上，由垂向作动器9 支撑顶板7及其上的列车2。垂向作动器9采用液压作动器，通过控制液压来控制垂向 作动器9在垂直方向上的动作，使顶板7上升或下降一定高度，两个垂向作动器9可以 分别控制。

每个试验平台1中，在底板8的后部竖立有后壁板13，后壁板13的顶部与顶板7的 两侧的侧面之间各连接有一个纵向作动器11，即每列列车2配备四个纵向作动器11， 纵向作动器11采用液压作动器，通过控制液压来控制纵向作动器11在车体纵向上的 动作，，两个纵向作动器11分别用于产生纵向自由度和摇头自由度，多个纵向作动器 11可以分别控制。

如图4所示，每个试验平台1中，在底板8的右侧立有一个右筋板14，在顶板7的 的左侧下方设有左筋板15，在右筋板14的顶部与左筋板15之间连接有一个横向作动 器10，用于产生横向自由度，横向作动器10设置在转向架中心线下方。

为了提高试验平台1的通用性，顶板7的宽度大于目前正在使用的最宽的轨距， 在顶板7上沿车体宽度的方向设置有相互平行的多个通长的轨道形槽12，轨道形槽12 与轨道形状相同，真实地模拟了轨道，使试验结果更加真实可靠。不同规格车辆的 轮对4落在试验平台1后，用斜锲5与轮对4相应位置的轨道形槽12配合固定，进而将 列车2稳定固定在试验平台1上，列车2的安装非常方便，而且可以适用所有规格的列 车2（如机车、动车、拖车及地铁等铁道车辆），适用不同的轨距（如1435mm、1000mm 及1676mm等轨距）。

在做柔度系数测试时，可以通过控制垂向作动器9、横向作动器10、纵向作动 器11在各向上动作一定位移量，模拟实际运行线路情况，模拟实现不同的线路运行 情况，记录垂向作动器9、横向作动器10、纵向作动器11的位移量，具有占用空间 小、试验周期短的优点。

下面详细描述柔度系数的测试方法，具体包括如下步骤：

A、将待试验的列车2的前后转向架3对应安置于前后两个试验平台1上，并通 过斜锲5与顶板7上的轨道形槽12相配合，将列车2的前后两个转向架3分别固定 在前后两个试验平台1上。

B、根据试验要求，在列车2的内部放置相应重量的配重块6，使得列车2的车 体达到试验所需的状态要求。

C、在被试列车2端部平面的中心上方悬挂一个铅垂，并做好标记。

D、控制试验平台1下方的四个垂向作动器9行走一定的位移量，使得试验平台 1的顶板7行成一个坡度。

具体的实施方式是：

1)控制试验平台1下方的两个垂向作动器9，使得前后两个试验平台1下方的四 个垂向作动器9保持同一高度。记录试验平台1表面左右两侧的高度差，计算出试 验平台1在左右方向上形成的角度δ。测量列车2端部表面上方悬挂铅垂线与步骤3 中标记的位置形成的角度η。

2)控制前端试验平台1下方的两个垂向作动器9，使得一个垂向作动器9向上运 动一定的距离，另一个垂向作动器9保持位置不变，后端的试验平台1下方的两个 垂向作动器9也保持位置不变。记录试验平台1表面左右两侧的高度差，计算出试 验平台1在左右方向上形成的角度δ。测量列车2端部表面上方悬挂铅垂线与步骤3 中标记的位置形成的角度η。

3)控制前端试验平台1下方的两个垂向作动器9，使得一个垂向作动器9向下运 动一定的距离，另一个垂向作动器9保持位置不变，后端的试验平台1下方的两个 垂向作动器9也保持位置不变。记录试验平台1表面左右两侧的高度差，计算出试 验平台1在左右方向上形成的角度δ。测量列车2端部表面上方悬挂铅垂线与步骤3 中标记的位置形成的角度η。

4)控制试验平台1下方的两个垂向作动器9，使得前后两个试验平台1下方的同 一侧的两个垂向作动器9向下运动一定的距离。记录试验平台1表面左右两侧的高 度差，计算出试验平台1在左右方向上形成的角度δ。测量列车2端部表面上方悬挂 铅垂线与步骤3中标记的位置形成的角度η。

5)控制试验平台1下方的两个垂向作动器9，使得前后两个试验平台1下方的同 一侧的两个垂向作动器9向上运动一定的距离。记录试验平台1表面左右两侧的高 度差，计算出试验平台1在左右方向上形成的角度δ。测量列车2端部表面上方悬挂 铅垂线与步骤3中标记的位置形成的角度η。

6)控制试验平台1下方的横向做动器10，使得前后两个试验平台1在横向方向 产生一定的距离。重复上述1)至5)的工况条件，记录试验平台1表面左右两侧的高 度差，计算出试验平台1在左右方向上形成的角度δ。测量列车2端部表面上方悬 挂铅垂线与步骤3中标记的位置形成的角度η。

E、用步骤4中测量的角度η和角度δ相除即为该工况状态下的柔度系数。

F、根据试验的条件，改变步骤B及步骤D的条件，测试列车不同状态下的柔度 系数。

柔韧性系数的定义如下：

$s=\frac{\eta }{\delta }$

该种测试方法可以针对各种不同轨距、不同铁道车辆进行试验，可以最大限度 的使用试验装置，通用性强，节约试验资金，而且可以保理论上测试结果精确，对 确保高速铁路安全运营等具有十分重要意义。

在试验中，可以根据实际情况通过控制各个垂向作动器、横向作动器、纵向作 动器的动作，模拟各种不同的斜坡，然后将被试车辆配重，使其达到真实的线路运 行情况，以此来模拟被试车辆在真实的线路中的实际运行情况，从而来测量其柔度 系数，能够为列车抗侧滚机理研究提供更加真实有效的试验数据，为车辆参数测试 研究建立了良好的试验平台.

另外，该试验方法可以进行多次反复试验，试验过程中所用的时间周期短，需 要的人力，物力等成本较低，而试验的效率较高，在试验时不影响列车的正常运行， 便于实施。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是 未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简 单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。