[发明专利]一种轨道列车转向架积雪结冰风洞试验系统及试验方法

说明书

本发明公开了一种轨道列车转向架积雪结冰风洞试验系统及试验方法，试验系统包括回流式风洞流道，其包括依次连接的动力段、造雪段、第一拐角段、试验段、第二拐角段和表冷器段，表冷器段与动力段连接，动力段内设轴流风机和过冷水喷淋装置，试验段内设旋转试验台，旋转试验台上设转向架，第二拐角段内设风雪分离装置，表冷器段内安装表冷器，转向架上布置喷水装置；还包括控制器，其与旋转试验台、喷水装置和轴流风机连接。该风洞试验系统不仅能真实模拟轨道列车在风雪环境下运营时，转向架区域积雪结冰的动态过程，明确转向架区域积雪结冰问题的成因，而且可以评估防积雪结构与装置对转向架区域防积雪结冰的效果。

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，具体而言，涉及一种轨道列车转向架积雪结冰风洞试验系统及试验方法。

背景技术

轨道交通作为国家重要基础设施，在综合交通体系中处于骨干地位，对社会和经济发展具有重要的影响。轨道交通系统具有运行能耗低、占地面积少、环境污染轻等显著优势，在众多交通运输方式中脱颖而出。

我国区域跨度大，轨道列车需适应强风沙、强风雪等复杂多变运行环境。在寒冷冬季，我国东北、新疆北部及青藏高原等部分地区降雪量较大，给轨道交通建设和运营带来一系列特殊问题。其中，解决转向架区域的积雪结冰问题对于轨道车辆的安全运行尤为关键。

当前，轨道列车转向架区域积雪结冰问题主要基于计算机数值仿真方法，通过建立真实转向架区域几何模型，采用风雪两相流模型进行模拟来进行研究，但当前数值研究的结果亟待进行定性和定量的验证。另一种手段是进行模拟雪花的两相流风洞试验，采用木屑等轻质颗粒模拟雪粒子。但木屑本身的粘性等物理特性与真实冰雪依然有较大差异，低温环境等真实物理环境无法在现有风洞中进行模拟。国内外已有的环境风洞造价较高，试验费用昂贵外，其试验对象多为飞机和汽车，对于轨道列车此类特殊冰雪试验效果不理想。

为克服上述提到的不足和缺陷，有必要设计一种专供轨道列车转向架区域积雪结冰低温风洞试验系统，以研究轨道列车转向架区域风雪两相流特性和积雪结冰现象，模拟转向架区域雪花的运动、相变及堆积过程，明确转向架区域积雪结冰问题的成因，评估转向架防积雪结冰方案性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种轨道列车转向架积雪结冰风洞试验系统及试验方法，以真实模拟列车在风雪环境下运营时转向架区域积雪结冰的动态过程，明确转向架区域积雪结冰问题的成因，评估防积雪结构与装置对转向架区域防积雪结冰的效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种轨道列车转向架积雪结冰风洞试验系统，包括回流式风洞流道，回流式风洞流道包括依次连接的动力段、造雪段、第一拐角段、试验段、第二拐角段和表冷器段，表冷器段与动力段相连接，动力段内设有轴流风机和过冷水喷淋装置，轴流风机的出风端朝向造雪段，过冷水喷淋装置的喷嘴朝向轴流风机的出风端，试验段内设有旋转试验台，旋转试验台上设有转向架，第二拐角段内设有风雪分离装置，表冷器段内安装表冷器，转向架上布置有用于向转向架的制动盘喷水的喷水装置；风洞试验系统还包括一控制器，控制器与旋转试验台、喷水装置和轴流风机相连接，以联动控制模拟列车在启动、制动和运行过程中的吹风、造雪、甩水和结冰工况。

进一步地，过冷水喷淋装置包括多个过冷水喷嘴，多个过冷水喷嘴沿轴流风机的周向设置在轴流风机的出风端，过冷水喷嘴朝向轴流风机出风方向向内倾斜设置。

进一步地，第一拐角段内设有第一导流装置和第二导流装置，第一导流装置设于第一拐角段与造雪段相连接的一端，第一导流装置包括多块第一弧形导流板，第二导流装置设于第一拐角段与试验段相连接的一端，第二导流装置包括多块第二弧形导流板。

进一步地，第一拐角段与试验段之间还设置一收缩段，收缩段靠近第一拐角段一端的口径大于收缩段靠近试验段一端的口径，收缩段的上壁呈弧形。

进一步地，试验段与第二拐角段之间还设置一扩散段，扩散段靠近试验段一端的口径小于扩散段靠近第二拐角段一端的口径。