一种适用于隧道防护门的风压试验系统的制作方法

本发明属于隧道防护门检测技术领域，具体涉及一种适用于隧道防护门的风压试验系统。

背景技术：

近年来，我国铁路建设高速发展，不断缩短着各个区域间的“时间距离”。随着铁路行车速度的提高，对基础设施的建设标准要求也随之提高，而铁路隧道作为铁路基建的重要组成部分，在铁路线路穿越天然高程障碍或平面障碍过程中扮演着十分重要的作用。

根据铁路隧道应用环境及需求的不同，其设置形式也各有不同，如单洞单线隧道、双洞单线隧道、单洞双线隧道等。在铁路隧道内，当列车运行通过时，由于列车截面积与隧道截面积之比较大，且隧道长度较长，列车运行速度较快，因而列车会在隧道内产生较大侧向风压的“活塞效应”。而在铁路隧道中，通常设置有放置设备的洞室、横通道(连通双洞隧道)、紧急疏散通道等，且上述通道或洞室上往往设置有隧道防护门，以起到防火、抗爆、防止设备损坏及保障人员安全等作用。在隧道防护门的应用过程中，由于隧道防护门在隧道中受到正负活塞风的作用，造成门体与隧道连接部位正负应力的变化，当正负应力变化超过其疲劳极限时，容易造成隧道防护门连接处的破坏，甚至使得门体掉落至轨道侧，严重影响隧道内的行车安全，造成不必要的损失。

根据中南大学在2011年以国家自然科学基金项目(51008310)《高速铁路隧道内接触网系统气-固耦合振动机理及风致疲劳试验研究》和铁路总公司开发项目《高铁铁路空气动力学效应对隧道附属设施有关技术标准的研究》中的研究内容，通过数值计算，可对列车在隧道内运行时，隧道内的压力变化、列车风速度分布进行论证。研究结果表明，对于350km/h的单洞双线隧道，其隧道内的正负活塞风风压可在+10kpa至-10kpa之间变换。

在现有技术中，为充分保证铁路隧道的安全运营和隧道防护门的使用寿命，往往需要对隧道防护门的固定形式和结构性能进行优化设计，并对优化设计后的隧道防护门进行结构性能试验，以确保隧道防护门的结构性能可充分满足在隧道中的应用。在隧道防护门的结构性能试验中，风压试验是隧道防护门需要进行的一项重要试验，其试验结果往往可反映出隧道防护门在活塞风作用下的应用状态和寿命周期，对隧道防护门的结构及布置设计有着极好的指导意义；目前，对于隧道防护门的风压试验，基本只能依托现场测试，不仅存在一定的安全隐患，而且其试验样本量较小、测试条件较为单一，很难将试验结果类比应用，存在较大的局限性，制约了隧道防护门的安全应用。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种适用于隧道防护门的风压试验系统，可有效模拟隧道防护门在隧道中应用时受活塞风作用时的应用环境，实现隧道防护门的风压试验，提升隧道防护门风压试验的准确性，为隧道防护门的结构设计与匹配安装提供依据，保证隧道防护门应用的稳定性和安全性。

为实现上述目的，本发明提供一种适用于隧道防护门的风压试验系统，其特征在于，包括：

可产生正风压工况的空气压缩机和可产生负风压工况的真空泵，对应所述空气压缩机设置的第一储气罐和对应所述真空泵设置的第二储气罐，和若干装夹有待试验隧道防护门组件的夹装机构，以及对应所述夹装机构设置的气路方向调节阀；其中，

所述空气压缩机和所述真空泵分别以可通/断的第一管路连接在第一储气罐和第二储气罐上，以分别在所述第一储气罐和所述第二储气罐内形成正风压工况和负风压工况；所述第一储气罐和所述第二储气罐分别以第二管路连通所述气路方向调节阀的进气口，两所述第二管路上分别设置有控制压力阀，以实现作用于所述夹装机构的风压工况大小的控制；且所述夹装机构通过可通/断的第三管路连通所述气路方向调节阀的出气口，继而通过调节所述气路方向调节阀，可实现作用于所述夹装机构的风压工况的切换，从而完成所述隧道防护门组件的风压试验。

作为本发明的进一步改进，所述第一管路上设置有球阀，并可通过所述球阀的打开或者关闭实现所述第一管路的通/断。

作为本发明的进一步改进，所述第一管路上对应设置有单向阀，和/或所述第二管路上对应设置有单向阀。

作为本发明的进一步改进，所述第三管路上设置有电磁开关阀，通过所述电磁开关阀的打开或者关闭可实现所述第三管路的通/断。

作为本发明的进一步改进，所述夹装机构上对应设置有压力变送器和泄气阀，所述压力变送器可实时显示所述夹装机构内的气压大小，且所述泄气阀可通过打开或者关闭实现所述夹装机构内与大气的连通或者隔绝。

作为本发明的进一步改进，所述第一储气罐和所述第二储气罐上分别对应设置有所述压力变送器。

作为本发明的进一步改进，还包括有气压控制模块，所述气路方向调节阀、所述电磁开关阀、所述压力变送器和所述泄气阀分别与所述气压控制模块以电连接，且通过所述气压控制模块可对应调节各阀体，并所述压力变送器显示为对应的风压工况。

作为本发明的进一步改进，所述夹装机构包括底座和安装板，所述安装板竖向设置在所述底座上，其为具有一定厚度的板状结构，中部对应开设有封闭的气压腔，且所述安装板的一侧板面上对应开设有连通所述气压腔的方形通孔，另一侧板面上间隔开设有多个连通所述气压腔并分别对正所述方形通孔的气路安装孔，所述气路安装孔与所述第三管路以管道连接，继而所述隧道防护门组件可对应安装在所述方形通孔的内侧壁面上，并以一侧端面对正各所述气路安装孔。

作为本发明的进一步改进，多个所述气路安装孔呈矩阵布置。

作为本发明的进一步改进，对应所述第一储气罐和所述第二储气罐还设置有废油收集器，其以第四管路连通对应连通两储气罐，以用于收集、排出两储气罐中的废油、废水和油水混合物。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明的适用于隧道防护门的风压试验系统，其通过设置风压控制器、储气罐、夹装机构和控制组件，对应部件之间以管道连通，形成适用于隧道防护门的风压试验系统，由风压控制器在对应储气罐中产生正风压工况或者负风压工况，并由控制组件进行风压工况、风压大小的控制，以对应作用于夹装机构上装夹的隧道防护门组件，有效模拟了隧道防护门在隧道中应用时所承受的活塞风作用，实现了隧道防护门的风压试验，提升了隧道防护门模拟风压实验的准确性和方案多样性，为隧道防护门的结构设计与匹配安装提供了依据，减少了隧道防护门在应用过程中的失效或者脱落，保证了隧道防护门应用过程中的稳定性和铁路隧道运行过程中的安全性，避免了不必要的经济损失；

(2)本发明的适用于隧道防护门的风压试验系统，其通过设置由底座和安装板组成的夹装机构，在安装板上对应设置气压腔、方形通孔和气路安装孔，不仅有效模拟了隧道防护门组件在隧道中应用时的安装形式，还在隧道防护门组件一侧形成了封闭的气压腔，实现了风压试验过程中风压工况的有效维持，提升了隧道防护门组件风压试验过程中的装夹稳定性合适试验准确性，减少风压试验过程中可能引入的误差；

(3)本发明的适用于隧道防护门的风压试验系统，其通过对应储气罐设置压力变送器和安全阀，有效实现了对应储气罐中气压环境的实时检测，并保证了储气罐的使用安全，提高了储气罐的使用安全性和稳定性，进而保证了风压试验系统的安全性，使得风压试验的结果准确、可靠；

(4)本发明的适用于隧道防护门的风压试验系统，其对应储气罐设置有废油收集器，有效实现了储气罐中废油或者油水混合物的清理，保证了气路系统应用的稳定性，减少了管道的堵塞或损坏，进一步提升了试验结果的准确性，保证了风压系统的运行稳定性和使用寿命，间接降低了风压试验的成本；

(5)本发明的适用于隧道防护门的风压试验系统，其通过在各夹装机构与气路方向调节阀之间设置电磁开关阀，并对应各夹装机构设置有压力变送器和泄压阀，有效实现了各夹装机构中气压工况的生成、维持和解除，保证了夹装机构风压试验控制的准确性，确保了试验结果的可靠，减少了试验的误差；

(6)本发明的适用于隧道防护门的风压试验系统，其通过将压力变送器、泄压阀、气路方向调节阀、电磁开关阀等阀体对应接入控制系统中，由控制系统对应监测各阀体的工作状态和相应机构内的风压大小，有效实现了风压试验系统中气压工况的准确监测和实时调节，确保了风压试验控制的准确性，缩短了隧道防护门风压试验的试验周期，提高了风压试验的效率，降低了风压试验的成本；

(7)本发明的适用于隧道防护门的风压试验系统，其结构简单，控制简便，能有效模拟隧道防护门在隧道中受活塞风作用下的各种应用状态，试验方案的可选择性强，试验结果的准确性高，从而可为隧道防护门的结构设计与匹配安装提供依据，减少隧道防护门在应用过程中的失效或者脱落，保证铁路隧道运行的安全性和稳定性，避免不必要的经济损失，具有极好的应用推广价值。

附图说明

图1是本发明实施例中适用于隧道防护门的风压试验系统的线路结构示意图；

图2是本发明实施例一中隧道防护门的夹装机构的立体结构前视图；

图3是本发明实施例一中隧道防护门的夹装机构的立体结构后视图；

图4是本发明实施例二中隧道防护门的夹装机构的立体结构前视图；

图5是本发明实施例二中隧道防护门的夹装机构的立体结构后视图；

图6是本发明实施例二中隧道防护门的夹装机构的纵向剖视图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.风压控制器，101.空气压缩机，102.真空泵；2.储气罐，3.废油收集器，4.控制组件，401.压力变送器，402.泄压阀，403.球阀，404.电磁开关阀，405.单向阀，406.安全阀，407.内螺纹截止阀，408.控制压力阀，409.气路方向调节阀；5.夹装机构，501.底座，502.门体安装板，503.气路连接板，504.门体安装槽，505.气路安装孔，506.气压腔；8.隧道防护门组件，801.门体，802.安装件，803.锁定件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明优选实施例中适用于隧道防护门的风压试验系统的线路结构示意图如图1中所示，其中，气路系统包括可产生正/负风压工况的风压控制器1和储气罐2，并对应设置有对应的控制组件4。进一步地，优选实施例中的控制组件4包括压力变送器401、泄压阀402、球阀403、电磁开关阀404、单向阀405、控制压力阀408和气路方向调节阀409等，且优选实施例中的压力变送器401、泄压阀402、电磁开关阀404和气路方向调节阀409均与控制系统以电连接，以通过控制系统对其进行相应的控制，实现对应管路的连通、断开、或者切换。

进一步具体地，风压控制器1与储气罐2的进气口之间通过管路匹配连通，管路上优选设置有球阀403，以控制风压控制器1和储气罐2之间气路的通断，且管路上优选设置有单向阀405，防止管路中的气体介质倒流，从而实现储气罐2中气压环境的形成与控制。

进一步地，优选实施例中的风压控制器1包括正风压控制单元和负风压控制单元，且分别对应正风压控制单元和负风压控制单元设置有储气罐2，即正风压控制单元和负风压控制单元分别以管路连通对应的储气罐2；进一步优选地，正风压控制单元为空气压缩机101，负风压控制单元为真空泵102，空气压缩机101和真空泵102分别与对应的储气罐2以管路匹配连通；相对应地，空气压缩机101与储气罐2之间的单向阀405使得气体介质只能从空气压缩机101流向储气罐2，而真空泵102与储气罐2之间的单向阀405使得气体介质只能从储气罐2流向真空泵102，且各管路上对应设置的球阀403可实现对应风压控制单元与储气罐2的连通或者断开，调节对应储气罐2中的风压工况。

进一步地，优选实施例中对应两储气罐2分贝设置有压力变送器401和安全阀406，其中，压力变送器401是一种将压力转换成气动信号或电动信号进行控制和远传的设备，以实时监测各储气罐2中的气压工况；而安全阀406的设置旨在保证储气罐2中的气压工况始终处于安全的范围内，确保储气罐2的使用安全。

进一步地，在优选实施例中分别对应两储气罐2设置有控制压力阀408，两控制压力阀408分别与对应储气罐2的出气口以管路连通，根据试验工况的需要，可对应调节控制压力阀408，实现接入夹装机构5中风压工况大小的调节，且管路上对应设置有单向阀405，防止气体介质的回流，如图1中所示；进一步地，对应两控制压力阀408设置有气路方向调节阀409，其用于实现正压气路与负压气路的切换，优选包括两个进气口和若干出气口，两个进气口分别以管路连通对应的储气罐2，若干出气口上分别以试验管路连通装夹有待试验隧道防护门组件8的夹装机构5，以将管路中对应的风压工况作用到对应夹装机构5上的隧道防护门组件8，通过气路方向调节阀409的对应调节，可实现试验管路与正压气路或者负压气路的对应连通，从而实现隧道防护门受正压、受负压、或者受正负风压交替作用时的风压作用模拟。

进一步地，优选实施例中的夹装机构5设置有多个，如图1中所示，各夹装机构5分别以管路连通气路方向调节阀409，各管路上分别设置有电磁开关阀404，以实现夹装机构5与气路方向调节阀408的连通或者断开，从而实现夹装机构5中气压工况的生成；进一步地，分别对应各夹装机构5设置有压力变送器401和泄压阀402，其中，压力变送器401可用于显示各夹装机构5中的气压情况，而泄压阀402的设置旨在实现夹装机构5中隧道防护门组件8完成阶段试验后与大气联通，以使得试验完成后夹装机构5中的气压与大气压保持一致。

通过上述设置，可通过空气压缩机101和真空泵102在对应的储气罐2中产生正压工况或者负压工况，且通过控制系统对相应电磁开关阀404和气路方向调节阀409的控制，可实现对应夹装机构5中对应风压工况的调节，实现对应夹装机构5中隧道防护门组件8的风压试验；而通过气路方向调节阀409的对应控制，可实现夹装机构5中对应压力工况的调节，从而充分模拟隧道防护门组件8在隧道中应用时受“交替活塞风”的受力环境，进而明确隧道防护门组件8设计、安装、固定等环节中的技术特点，保证隧道防护门设计与应用过程中的结构稳定性。

进一步优选地，优选实施例中对应两储气罐2设置有废油收集器3，这是因为储气罐2在使用过程中易产生废油或者油水混合物，影响储气罐2的应用，且废油收集器3与对应储气罐之间以管路连通，并利用油水密度不同的特性，通过离心分离和重力分离的原理进行分离处理；具体地，废油水以切线方向进入箱体上部的气液分离器内，依靠离心作用，使油水沉入箱内，静止一段时间后进行重力分离，然后定期排放出箱外；进一步地，储气罐2连通废油收集器3的管路上设置有球阀403，并对应球阀403设置有电磁开关阀404，通过电磁开关阀404的控制，可实现储气罐2与废油收集器3的连通或者断开，相应地，优选实施例中对应废油收集器3设置有内螺纹截止阀407和球阀，其中，内螺纹截止阀407为强制密封式阀门，当其关闭时，必须向阀瓣施加压力，以强制密封面不泄漏，通过内螺纹截止阀407和设置在废油收集器3上的球阀403，可实现废油、废水的排出。

进一步地，优选实施例中的夹装机构5对应控制组件4设置，其可将隧道防护门组件8有效固定，实现隧道防护门在隧道中应用时固定形式的模拟；进一步地，优选实施例中的隧道防护门组件8包括门体801，其可对应固定在夹装机构5上，且固定后的门体801一侧端面对应气路方向调节阀409的出气口，使得对应的正风压工况或者负风压工况可作用在隧道防护门组件8上，继而完成隧道防护门组件8的风压试验。

进一步地，在本发明的优选实施例一中，夹装机构5的结构如图2和图3中所示，其包括底座501、门体安装板502和气路连接板503，其中，底座501优选呈水平设置的板状结构，其可放置或者固定在地面上，进而完成隧道防护门组件8的对应装载。

进一步地，优选实施例中的门体安装板502呈环形方框结构，其竖向设置在底座501的顶面上，中部预留有可安装门体801的方形通孔，门体801可对应安装在该方形通孔中，并与环形方框结构的门体安装板502形成整体板状结构，以模拟隧道防护门在隧道中安装固定在隔墙上的应用情形；进一步地，优选实施例中的门体安装板502可与底座一体成型，也可以固定安装在底座501的顶面上；如在上述具体实施例一中，门体安装板502竖向安装在底座501的顶面上，门体安装板502的板面垂直于底座501的板面，在底座501的顶面上对应门体安装板502设置开设有门体安装槽504，继而门体安装板502的底部可对应嵌入在门体安装槽504中，实现门体安装板502在底座501上的固定。

进一步地，如图2和图3中所示，优选实施例中的气路连接板503设置在门体安装板502的一侧，其优选与门体安装板502平行设置，两板之间间隔一定的距离；进一步地，优选实施例中的气路连接板503与底座501一体成型，即气路连接板503固定设置在底座501的顶面上，气路连接板503的板面垂直于底座501的板面；当然，气路连接板503也可单独设置，并固定安装在底座501上，如在底座501的顶面上对应开设平行于门体安装槽504的连接板限位槽，继而将板状的气路连接板503底部对应嵌入连接板限位槽中，从而实现气路连接板503的安装，当然，气路连接板503也可通过别的设置形式进行设置，在此不做赘述。

进一步地，优选实施例中的气路连接板503上间隔开设有多个贯穿气路连接板503两板面的通孔，即气路安装孔505，继而对应气路方向调节阀409可对应连接在气路安装孔505上，实现风压试验系统中所形成的正风压工况或者负风压工况可对应作用在门体801上；进一步地，优选实施例中气路方向调节阀409与气路连接板503之间通过气路组件连通，优选实施例中的气路组件包括多根并行设置的气体管道，各气体管道的一端连接在气路连接板503上对应的气路安装孔505，且各气体管道的另一端均连通气路方向调节阀409出气口上连接的管路，从而可对应完成夹装机构5上隧道防护门组件8的风压试验。

进一步地，在本发明的优选实施例二中，夹装机构5的结构如图4～6中所示，在该实施例中，气路连接板和门体安装板一体化设置，即在底座501的上端面上竖向设置有具有一定厚度的安装板，安装板的板面垂直于底座501的板面，且安装板的中部开设有封闭的空腔结构，即气压腔506，如图6中所示。

进一步地，在安装板的两侧端面上分别对应气压腔506开设有门体安装孔和气路安装孔505，其中，门体安装孔设置在安装板的一侧端面上，其连通气压腔506，以用于门体801对应以安装件802安装在门体安装孔的内周侧壁上；进一步地，优选实施例中的门体801包括第一门扇和第二门扇，两门扇的侧边分别活动连接在门体安装孔相对的一组内框侧边上且两门扇可对应关合，并以锁定件803锁定在关合状态，使得门体801的端面平行于安装板的端面。

进一步地，在安装板背离门体安装孔的一侧端面上对应间隔开设有多个连通气压腔506的气路安装孔505，如图5中所示，多个气路安装孔505优选在安装板的端面上呈矩阵布置，且各气路安装孔505分别对正门体安装孔的不同位置，从而使得各气路安装孔505分别与门体安装孔上安装的隧道防护门组件8的一侧端面对正；进一步地，多个气路安装孔505与控制组件4中对应的气路方向调节阀409以管路对应连接，实现风压控制器1中所形成的正风压工况或者负风压工况可对应作用在隧道防护门组件8上；进一步地，优选实施例中的气路系统与气路连接板503通过气路组件对应连接，气路组件包括多跟并行设置的气体管道，各气体管道的一端对应连接在气路连接板503上对应的气路安装孔505，且各气体管道的另一端均连接在对应的气路方向调节阀409上，从而可对应完成夹装机构5上隧道防护门组件8的风压试验。

上述两个优选实施例中的夹装机构5均能有效实现与气路系统的稳定连接，组成风压试验装置并完成隧道防护门组件8的模拟风压试验，隧道防护门的装载可靠性高，能有效确保隧道防护门风压试验的准确性；当然，夹装机构5的设置形式也不局限于上述两优选实施例中所述的两种，其也可根据实际需要优选为别的形式，只要能保证隧道防护门可竖向固定，并在其一侧对应设置多个气路安装孔505以对应连接气路系统即可，这可以根据实际需要进行优选，参照本发明优选实施例中夹装机构5的结构特点，以及结合现有技术中的相关技术手段便可有效实现，故而在此不做赘述。

利用本发明优选实施例中的风压试验系统进行隧道防护门风压试验时，根据(tb10020-2017)《铁路隧道防灾疏散救援工程设计规范》中的规定，定义隧道防护门的试验空间截面尺寸为3000mm×2000mm，试验空间厚度为10mm，即单面试验空间的体积为0.06m³，且定义周期一年内活塞风的作用次数为20万次。而且，在350km/h单洞双线隧道中，隧道的风压为+10kpa至-10kpa之间。进一步地，利用本发明优选实施例中的风压试验系统进行风压试验时，加设试验一次的周期为2s，约5天即可完成20万次试验，大大缩减了隧道防护门试验的周期，提升了隧道防护门风压试验的效率，降低了风压试验的成本。

进一步地，利用本发明优选实施例中的风压试验系统进行风压试验时，可通过如下过程进行试验：首先，检查对应管路是否工作异常，储气罐2、空气压缩机101、真空泵102、夹装机构5是否处于正常工作状态；若正常，可进行下一步操作，若不正常，则对应采取调节措施；其次，对准备完成的风压试验系统进行预备加压，由空气压缩机101和真空泵102分别对两个储气罐2进行加压，使两个储气罐2处于规定的压力环境下；再次，通过控制系统调节对应的控制压力阀408和气路方向调节阀409，以及对应夹装机构5上的电磁开关阀404，由其控制对应管路的通断；最后，检测对应夹装机构5上的加压是否正常，并根据试验需要进行稳压或者保压的过程，继而通过气路方向调节阀409调节作用于夹装机构5上的气压工况并稳压。循环进行上述过程，完成隧道防护门组件8的风压试验。

本发明中适用于隧道防护门的风压试验系统，其通过设置风压控制器、储气罐和控制组件，使对应部件之间以管道连通，形成适用于隧道防护门的风压试验系统，气路系统的设置简单，控制简便，能有效形成作用于隧道防护门的正风压工况和负风压工况，充分模拟隧道防护门在隧道中受隧道活塞风作用时的受力环境，且风压工况的大小可通过控制组件中的对应阀体进行调节，确保了试验方案的多样性，提升了风压试验的准确性；同时，本发明中的适用于隧道防护门的风压试验系统，其通过将对应的阀体、压力变送器等装置接入控制系统，由控制系统对应控制相应的阀体，保证了气路系统的稳定性和可控性，且夹装机构的装夹简便，隧道防护门的装载效率高，可靠性强，能有效完成隧道防护门装载、试验的全过程，风压试验的准确性和效率高，试验结果的可靠性强，提升了隧道防护门设计与应用前试验的准确性，为隧道防护门的结构设计与匹配安装提供了依据，减少了隧道防护门在应用过程中的失效或者脱落，保证了铁路隧道运行的安全性和稳定性，避免了不必要的经济损失，具有极好的应用推广价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。