[发明专利]高速列车动模型试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速列车动模型试验系统。

背景技术

高速列车动模型试验中，需要高速发射模型并使模型在轨道上滑动。目前，成功应用于轨道滑行的模型发射方法，是使用橡皮筋弹射。比如英国列车研究中心的缩比1/25质量为10kg的模型，速度最高达到55m/s；我国中南工业大学高速列车空气动力研究中心使用缩比1/20质量为30kg的模型，最高滑行速度达到61m/s。随着高速列车的发展，速度不断提高，在高速列车空气动力学的研究中，要求动模型的试验速度达到100m/s以上，模型缩比达到1/10，模型重量一般要求在100kg以上。如果仍然用橡皮筋弹射，弹射力远不能满足要求。因此，采用发射能力很强的空气驱动是很好的方法。但是到目前为止，空气驱动模型在轨道上高速滑行还未见报道。我国西南交通大学和日本高铁中心都是通过空气驱动模型在绳索上滑行，虽然滑行速度很高(达到100m/s)，但模型质量很小，最大缩比也只有1/80，并且只应用在研究列车过隧道时的空气动力学问题。

发明内容

针对现有技术存在的需求，本发明的目的在于提供一种高速列车动模型试验系统，该系统采用空气炮工作原理，通过对炮管结构进行改进使其与列车模型有机结合，满足了高速列车空气动力学研究的需要。

为实现上述目的，本发明高速列车动模型试验系统包括列车动模型单元和空气炮驱动单元，列车动模型单元包括列车模型及其导轨，列车模型可在空气炮驱动单元驱动下沿其导轨滑动；空气炮驱动单元包括高压气体发生装置、炮管、运动部件，运动部件安装在炮管内，高压气体发生装置直接或通过管路与炮管后端相接；所述炮管从后向前依次包括加速段、开缝段，其中开缝段侧壁上开有一与炮管轴线相平行的长缝，所述运动部件包括间隔设置的加速活塞及同样与炮管内腔相配合的驱动滑座，加速活塞与驱动滑座之间通过连杆连成一体，驱动滑座上设置有驱动杆，运动部件上的加速活塞和驱动滑座分别位于炮管上的加速段和开缝段内，驱动滑座上的驱动杆经开缝段上的长缝径向伸出炮管；所述列车模型上设置有与所述驱动杆相配合的工作面，随着所述高压气体发生装置向炮管加速段内输入高压气体，加速活塞在加速段内被驱动向前运动，并通过连杆带动驱动滑座一同运动，同时驱动滑座上的驱动杆通过与其相配的工作面顶推列车模型沿其导轨向前运动，所述工作面与所述驱动杆单向配合并可反向自由脱离。

进一步，在所述加速活塞与所述驱动滑座之间的所述连杆上，还设置有与所述炮管内腔相配合的用于支撑连杆中部的中间滑块。

进一步，所述运动部件包含至少两个相互间隔设置的驱动滑座，相应地，所述列车模型上设置有与驱动滑座数量相同并与其一一相配的工作面。

进一步，所述加速活塞同与其相邻的所述驱动滑座之间的间距与所述加速段的长度相匹配，在活塞位于加速段后端的同时，该驱动滑座也位于所述开缝段的后端。

进一步，所述加速活塞与所述驱动滑座和所述连杆一体制成或以焊接方式连成一体。

进一步，所述加速活塞、所述驱动滑座、所述连杆为外径相同的一个整体。

进一步，所述炮管在所述开缝段的前侧还设置有压缩空气减速段，该压缩空气减速段前端封闭，其后端与开缝段前端相接，相应地，所述运动部件上设置与所述减速段相匹配的减速活塞，该减速活塞位于运动部件的前端，并通过连杆与位于其后方的驱动滑座连成一体，减速活塞同与其相邻的驱动滑座间隔设置，二者之间的间距保证运动部件被减速活塞制动后与其相邻的驱动滑座仍位于开缝段中。

进一步，所述加速活塞和所述减速活塞之间的间距同所述加速段和所述压缩空气减速段之间的间距相协调，以保证所述运动部件在被减速活塞制动后，所述加速活塞仍然位于加速段中。

进一步，所述开缝段在其长缝的前部设置有与所述驱动杆相配合的由橡胶制成的摩擦减速条，该摩擦减速条沿长缝铺设并通过与驱动杆相互摩擦实现对所述运动部件的减速。

进一步，所述列车动模型单元中的所述导轨从后向前依次设置有模型加速段、模型试验段和模型减速段，其中，模型加速段与所述炮管中的加速段相对应，在模型加速段中，所述列车模型在所述运动部件驱动下加速向前运动，在模型试验段中，被加速到预定速度的列车模型继续向前运动，模型减速段中设置有与列车模型相配合的减速装置，在该段中列车模型被减速装置减速，直至停止。