[发明专利]一种列车风测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种列车风测量装置及其测量方法，包括测风盘、压力输送管道、差压传感器、数据采集系统和分析系统，测风盘上设置有一个用于从顶部进风的顶部进风孔和多个用于从侧面进风的侧向进风孔，顶部进风孔和侧向进风孔从测风盘的内部向测风盘的底部贯通，压力输送管道的一端与顶部进风孔和侧向进风孔的底部连接，另一端与差压传感器连接，采集系统同时与差压传感器和分析系统连接。本发明的装置及其测量方法一方面通过五点压力测量，可以准确得到列车风的大小和方向；另一方面，没有测量盲区，无论列车风的方向是多少，均可以准确测量。进一步的，该测量装置结构简单、制造方便，便于推广应用。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种列车风测量装置及其测量方法。

背景技术

高速列车的列车风问题一直是国内外列车空气动力学的前沿问题之一，随着高速列车运营速度的大幅增加，列车风也越来越大，如何准确测量列车高速运营产生列车风的速度，进而确定安全退避距离，一直是高速列车发展中研究的热点，目前仍然没有合适的测量方法完全解决该问题。

列车风的测量方法主要有两种，第一种方法是实际列车运营过程中进行测量，在站台或者线路一侧，安装好列车风测试仪器，等列车快要运行到测量位置，开始测量，等列车驶离测量位置一段距离后，结束测量。第二种方法是采用动模型列车运行过程中进行测量，在动模型线路一侧，安装好列车风测试仪器，在模型列车开始运行时开始测量，等列车驶离测量位置一段距离后，结束测量。

这两种列车风测量方法所采用的测量仪器基本一致，均采用速度测量仪，气流速度的测量主要有皮托管测量法、多孔探针(包括五孔、七孔等)、热线风速仪、机械测风仪等测量仪器。其中，采用皮托管测量法，无法测量速度方向，并且需要将皮托管的总压孔正对来流，但列车风的大小和方向均随时间变化，特别是方向变化剧烈，比如有时是纵向列车风沿列车前进方向，有时是纵向列车风与列车前进方向相反，同样，在垂直于列车方向，有时远离列车方向，有时却靠近列车方向。因此，皮托管测量仪器由于列车风速度的变化无法采用。而多孔探针也同样存在这种问题，虽然多孔探针不需要正对来流方向，也可以测量出速度方向，但列车风速度的方向与探针的夹角有一定范围，超出范围测量就不准确了，而列车风纵向和垂向方向变化达到180度，远超探针的测量范围。因此多孔探针也不合适准确测量。而热线风速仪只能测量列车风速度的大小，而不能测量列车风速度的方向。同时，机械测风仪虽然能够测量列车风速度的大小和方向，但存在两大缺点：一是灵敏度不够高，二是体积太大，对于气象等大规模场景测量可以胜任，但对于列车风局部点测量，精度太低。特别是动模型实验，由于是模型缩比实验，一般比例会缩小到1:20左右，机械测风仪占据的空间推到实际情况，可能达到0.6米左右，测量的列车风速度可能是一个大范围的值，而不是所需要的单个小点的值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种列车风测量装置及其测量方法。

为解决上述技术问题，本发明首先公开了一种列车风测量装置，包括测风盘、压力输送管道、差压传感器、数据采集系统和分析系统，所述测风盘上设置有一个用于从顶部进风的顶部进风孔和多个用于从侧面进风的侧向进风孔，所述顶部进风孔和侧向进风孔从所述测风盘的内部向所述测风盘的底部贯通，所述压力输送管道的一端与所述顶部进风孔和侧向进风孔的底部连接，另一端与所述差压传感器连接，所述采集系统同时与所述差压传感器和分析系统连接。

进一步的，所述侧向进风孔沿着所述测风盘的周向均布为四个。

进一步的，所述顶部进风孔竖向贯穿所述测风盘设置，所述侧向进风孔包括横向设置的横向进风孔和竖向设置的竖向进风孔，所述横向进风孔和竖向进风孔在所述测风盘内连通。

进一步的，所述顶部进风孔和侧向进风孔均是半径为0.5-0.8mm的圆孔；当所述测风盘用于列车实车测试时，所述测风盘的半径为8-12mm。

进一步的，所述顶部进风孔和侧向进风孔均是半径为0.5-0.8mm的圆孔；当所述测风盘用于列车模型测试时，所述测风盘的半径为3-5mm。