专利名称：列车气动性能模拟动模型试验制动方法及其制动装置的制作方法
技术领域：
本发明属于列车力学动力环境试验技术领域，具体的涉及一种对高速运行 的列车模型实现安全制动的列车气动性能模拟动模型试验制动方法及其制动装 置。
背景技术：
列车空气动力学研究的目的主要是减小气动阻力，改善操纵稳定性，提高 安全舒适性及减小其对环境的影响。列车空气动力学的研究内容可以归纳如下 几个方面。(1)研究作用在列车上的空气动力和力矩，及其对列车性能的影响。
(2)研究列车运行时，自然风对列车性能的影响及列车风对人和建(构)筑物 的影响。(3)研究列车通过隧道和列车会车时的压力波特性。(4)研究列车气 动噪声和气候条件及其对车厢内人员舒适性的影响。
目前，列车空气动力学的研究方法主要有模型模拟试验(风洞、动模型)、 数值模拟计算、实车路试三种。就列车而言，模拟试验主要采用风洞和动模型 试验装置两种试验设备，列车的空气动力和力矩、表面压力分布规律、尾部绕 流特性等，以采用风洞试验为宜；对于需模拟有相对运动情况的列车交会和过 隧道等方面的空气动力问题，则以采用动模型试验装置为佳，二者相辅相成， 互相不能取代。由于列车为长大物体，法国、日本以及德国与荷兰联合建造了 试验段加长的专门用于列车模拟试验的风洞，日本还建有专用的低噪声风洞用 于噪声试验研究，但多数国家仍利用已有的航空风洞经适当改造后进行列车模 拟试验。实车路试是对列车综合性能的考核，它可以获得最接近于实际的性能 参数，并用于校核各种模拟试验和数值模拟计算的结果，但需要候列车产品竣 工出厂以后才能进行，故一般都用于新产品的验收，很少用于研究性试验,其 试验结果对进一步完善列车的空气动力性能有重要作用。
縮尺模型模拟试验是研究列车空气动力特性的一种主要手段。本案发明人
发明了一种采用弹力绳弹射方式的列车气动性能模拟动模型试验，其通过牵引电机牵引列车模型使与列车模型间接连接的弹力绳机构产生强大的收縮
力，再通过动滑轮组使列车模型的发射速度提高一倍，可以使重量为15 30kg 的列车模型的最大瞬间释放速度达到350 400km/h，满足列车交会情况的真实 模拟情景，提高试验及试验参数测定的准确性和科学性。由于该列车模型内装 设有车载测试系统，如果直接采用电磁制动或涡流制动方式对测试后的高速列 车模型进行制动，车载测试系统会受到电磁干扰。而采用长距离的减速轨道在 现有试验条件下实现难度较大，且铺设轨道和建设相关试验场所的成本过高， 因此如何能够安全和短距离的实现列车模型的制动也成为有待解决的重要问 题。
发明内容
本发明提供了一种能够使列车模型在超短距离内实现安全制动且不会对列 车模型内的车载测试系统产生任何千扰的列车气动性能模拟动模型试验制动方 法及其制动装置，其通过机械方式实现了高速列车模型的安全和有效制动，有 利于试验轨道的超短距设置，降低列车气动性能模拟试验的设计成本，并提高 了列车模型制动的安全性。
本发明所采用的技术方案如下
一种列车气动性能模拟动模型试验制动方法，用于高速行驶列车模型的制 动，其特征在于所述制动方法包括
在列车模型运行轨道的一段上设置摩擦材料，使列车模型行驶至该段轨道 时受摩擦力而减速；
在列车模型运行轨道上设置一制动挂件，该制动挂件连接一牵引绳，牵引 绳与--制动筒内的活塞体连接列车模型上设置-'可与该制动挂件挂接的制动楔 块；当列车模型经过该制动挂件时，所述制动楔块与制动挂件相连，牵引活塞 体运动并依靠活塞体与制动筒间的摩擦力对列车模型进行制动。
具体的讲，该制动方法包括在所述轨道的内侧分别设置摩擦材料，所述摩 擦材料包括耐磨高分子板材，在列车模型后端车轮的下部设置钩状制动楔块， 所述钩状制动楔块部分插入所述摩擦材料中，摩擦制动使列车模型速度降低。
所述活塞体位于所述制动挂件后端的轨道下方，当列车模型上的制动楔块 与制动挂件相连后，活塞体通过牵引绳向列车模型运行的相反方向牵引。所述活塞体的另一端与一制动盘连接，所述制动盘外设置电磁铁摩擦块， 在列车模型牵引活塞体移动式，制动盘产生与之相反的制动力。
所述列车轨道的末端设置一弹性缓冲体，所述弹性缓冲体为内部填充弹性 海绵的缓冲体。
一种列车气动性能模拟动模型试验制动装置，用于高速行驶列车模型的制 动，其特征在于所述制动装置包括
一轨道和轨道上运行的列车模型；所述列车模型的底端设置制动楔块，所
述一段轨道的内侧分别设置摩擦材料，所述列车模型运行至该段轨道时，制动
楔块与摩擦材料间摩擦接触；
制动筒和制动筒内的活塞体，所述活塞体的一端通过牵引绳连接一设置在 轨道上的制动挂件，所述列车模型运行至该制动挂件时，该制动挂与所述制动 楔块相连，列车模型牵引活塞体在制动筒内移动。
具体的讲，所述轨道包括相邻的试验段和制动段，所述摩擦材料设置在与 试验段连接处的制动段区域，所述制动挂件设置在制动段且临近摩擦材料设置。
所述制动筒固定设置在轨道的下方，所述牵引绳连接制动挂件后向列车模 型运行的反方向延伸后连接活塞体的一端。
所述活塞体的另一端通过钢丝绳连接设置一制动盘，所述制动盘侧设置有 电磁铁摩擦块。
所述轨道制动段的末端设置一弹性缓冲体，所述弹性缓冲体包括内部填充 高弹性橡胶海绵且一端开口的箱体。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案和有益效果作进一步的 阐述。
图1是本发明制动装置具体实施方式
的结构示意图； 图2是本发明制动装置的俯视结构示意图。
具体实施例方式
该列车气动性能模拟动模型试验制动方法系主要采用二级减速并制动的方 式实现列车模型的超短距离运行完全停车。如图1和图2所示，该列车气动性 能模拟动模型试验制动装置是用于使由轨道的试验段II高速行驶来的列车模型在轨道的制动段m实现停车制动。在轨道的制动段m入口处的一段轨道ii的内
侧安装设置耐磨橡胶板14，而列车模型的后端车轮组件的下部设置制动楔块， 该制动楔块具有一钩状体，该制动楔块的部分挤入该耐磨橡胶板14之间，产生
较大的摩擦制动力，使高速运行的列车模型的速度降低，
列车模型的第二级制动通过制动筒、活塞体及制动盘实现减速。
活塞体23设置在制动筒22内且可以在制动筒22内高摩擦力的滑劫，活塞 体23的一端通过牵引绳21连接一设置在轨道11上的制动挂件13，该制动挂件 13设置在耐磨橡胶板14后端的轨道中间。该牵引绳21为①6mm的制动钢丝绳， 其通过定滑轮转向后与安装在轨道下层的制动筒22的活塞体23 —端相连，活 塞体的另-一端连接另一制动绳24，该制动绳24缠绕于制动盘26的巻筒上，并 由电磁铁摩擦块25对其产生制动。经过耐磨橡胶板14摩擦减速后的列车模型 驶过时，其后车轮组件下部制动楔块的钩尖与轨道中间的制动挂件13相连，使 列车模型拉动牵引绳21带动活塞体23和制动盘26随列车模型一起运动。通过 活塞体与制动筒壁之间的摩擦及活塞体运动的空气阻力、制动盘与电磁铁摩擦 块之间的摩擦，使列车模型进一步减速后停车。
经过试验，速度高达350 400km/h的列车模型在经过该二级制动后能够在 短距离内安全停车，制动盘与电磁铁摩擦块之间保持合适的间隙，无须通电制 动即可停车，省去了制动盘夹紧制动的最后制动工序。
通常情况下，上述二级减速并制动的制动装置，己能能够实现动模型列车 安全停车，但为防止发生一旦制动装置失效、列车模型冲出试验轨道的事故发 生，在轨道制动段的末端安装一弹性缓冲体，该弹性缓冲体包括一个一端开口 的矩形钢板箱体，其内部空间填满高弹性橡胶海绵，供列车模型冲入其中，起 安全保护作用。
权利要求
1. 一种列车气动性能模拟动模型试验制动方法，用于高速行驶列车模型的制动，其特征在于所述制动方法包括在列车模型运行轨道的一段上设置摩擦材料，使列车模型行驶至该段轨道时受摩擦力而减速；在列车模型运行轨道上设置一制动挂件，该制动挂件连接一牵引绳，牵引绳与一制动筒内的活塞体连接列车模型上设置一可与该制动挂件挂接的制动楔块；当列车模型经过该制动挂件时，所述制动楔块与制动挂件相连，牵引活塞体运动并依靠活塞体与制动筒间的摩擦力对列车模型进行制动。
2. 根据权利要求1所述的列车气动性能模拟动模型试验制动方法，其特征 在于该方法包括在所述轨道的内侧分别设置摩擦材料，所述摩擦材料包括耐磨 i^分子板材，在列车模型后端车轮的下部设置钩状制动楔块，所述钩状制动楔 块部分插入所述摩擦材料中，摩擦制动使列车模型速度降低。
3. 根据权利要求1所述的列车气动性能模拟动模型试验制动方法，其特征 在于所述活塞体位于所述制动挂件后端的轨道下方，当列车模型上的制动楔块 与制动挂件相连后，活塞体通过牵引绳向列车模型运行的相反方向牵引。
4. 根据权利要求1所述的列车气动性能模拟动模型试验制动方法，其特征 在于所述活塞体的另--端与一制动盘连接，所述制动盘外设置电磁铁摩擦块， 在列车模型牵引活塞体移动式，制动盘产生与之相反的制动力。
5. 根据权利要求1所述的列车气动性能模拟动模型试验制动方法，其特征 在于所述列车轨道的末端设置一弹性缓冲体，所述弹性缓冲体为内部填充弹性 海绵的缓冲体。
6. —种列车气动性能模拟动模型试验制动装置，用于高速行驶列车模型的 制动，其特征在于所述制动装置包括--轨道和轨道上运行的列车模型；所述列车模型的底端设置制动楔块，所 述一段轨道的内侧分别设置摩擦材料，所述列车模型运行至该段轨道时，制动 楔块与摩擦材料间摩擦接触；制动筒和制动筒内的活塞体，所述活塞体的一端通过牵引绳连接一设置在 轨道上的制动挂件，所述列车模型运行至该制动挂件时，该制动挂与所述制动楔块相连，列车模型牵引活塞体在制动筒内移动。
7. 根据权利要求6所述的列车气动性能模拟动模型试验制动装置，其特征 在于所述轨道包括相邻的试验段和制动段，所述摩擦材料设置在与试验段连接 处的制动段区域，所述制动挂件设置在制动段且临近摩擦材料设置。
8. 根据权利要求6所述的列车气动性能模拟动模型试验制动装置，其特征 在于所述制动筒固定设置在轨道的下方，所述牵引绳连接制动挂件后向列车模 型运行的反方向延伸后连接活塞体的--端。
9. 根据权利要求8所述的列车气动性能模拟动模型试验制动装置，其特征 在于所述活塞体的另一端通过钢丝绳连接设置一制动盘，所述制动盘侧设置有 电磁铁摩擦块。
10. 根据权利要求6所述的列车气动性能模拟动模型试验制动装置，其特 征在于所述轨道制动段的末端设置一弹性缓冲体，所述弹性缓冲体包括内都填 充高弹性橡胶海绵且一端开口的箱体。
全文摘要
列车气动性能模拟动模型试验制动方法及其制动装置，所述制动方法包括在列车模型运行轨道的一段上设置摩擦材料，使列车模型行驶至该段轨道时受摩擦力而减速；在列车模型运行轨道上设置一制动挂件，该制动挂件连接一牵引绳，牵引绳与一制动筒内的活塞体连接列车模型上设置一可与该制动挂件挂接的制动楔块；当列车模型经过该制动挂件时，所述制动楔块与制动挂件相连。本发明能够使列车模型在超短距离内实现安全制动且不会对列车模型内的车载测试系统产生任何干扰，其通过机械方式实现了高速列车模型的安全和有效制动，有利于试验轨道的超短距设置，降低列车气动性能模拟试验的设计成本，并提高了列车模型制动的安全性。
文档编号G01M9/00GK101441137SQ20091000008
公开日2009年5月27日 申请日期2009年1月7日 优先权日2009年1月7日
发明者刘国伟, 丹 周, 健 张, 熊小慧, 田红旗, 鲁寨军 申请人:中南大学