一种电磁驱动的轨道列车碰撞实验装置及方法

本技术涉及列车结构测试，具体而言，涉及一种电磁驱动的轨道列车碰撞实验装置及方法。

背景技术：

1、本部分的内容仅提供了与本发明相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

2、机车车辆碰撞事故，是机车车辆运行中最为严重的事故之一，为了研究和探讨机车车辆在一定速度下的碰撞特性，特别是机车车辆在发生碰撞时，机车车辆能量吸收装置、机车司机室结构、客车端部等关键部位发生的破坏形式、破坏程度，广大科技工作者大多采用大型软件对车辆结构件以及整车的碰撞进行计算仿真，想要通过此种方式研究碰撞的一些特征参量，作为设计的依据，但是由于弹性体与刚体混合形成的撞击问题是一门全新的学科，通过单纯的计算仿真与实际碰撞的特性必然存在较大的差异，因此需要进行车辆碰撞实验来对车辆发生碰撞之后的数据进行采集和研究。

3、但是，由于机车的长度一般都较长，在进行机车车体碰撞实验的时候，需要机车车体达到相对应的速度，而机车车体本身较重，这就需要较长的运行路径，对机车车体进行加速，以使机车车体得到相应的速度来进行碰撞实验，这就导致实验场地的占地面积较大，人员管理较为不便，同时机车碰撞实验的试验成本也大幅提升。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术的目的在于提供一种电磁驱动的轨道列车碰撞实验装置及方法，能够较为方便的实现机车碰撞实验。

2、本技术的目的通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本技术提供一种电磁驱动的轨道列车碰撞实验装置，采用如下技术方案：

4、一种电磁驱动的轨道列车碰撞实验装置，包括试验台，在试验台上铺设有环形轨道和直线轨道，所述环形轨道和直线轨道均分别包括左右两根导轨，所述直线轨道位于试验台一侧，所述环形轨道包括相互连通的直线区和转向区，所述直线区和转向区均设置有两个，直线轨道的长度方向与其中一个直线区重合并与同侧转向区相切，直线轨道与其相连的直线区之间连接有转辙机，在直线轨道和环形轨道的左右两根导轨之间分别均铺设有直线电机的初级，在直线区铺设的直线电机的初级为第一直线电机，在转向区铺设的直线电机的初级为第二直线电机，在直线轨道上铺设的直线电机的初级为第三直线电机，在环形轨道上设置有第一试验车，在直线轨道上设置有第二试验车，在第一试验车和第二试验车的车身底部均固定安装有直线电机的次级，且次级能与初级相感应，产生电磁驱动力；在直线轨道远离环形轨道的一端设置有限位装置，所述限位装置用于与第二试验车相抵接，在第一试验车和第二试验车的上均设置有防脱轨装置。

5、在一些可能的实施例中，所述防脱轨装置包括第一防脱吊钩和第二防脱吊钩，所述第一试验车和第二试验车的底部设置有转向架，所述第一防脱吊钩和第二防脱吊钩均可拆卸设置于转向架上，所述第一防脱吊钩和第二防脱吊钩远离转向架的一侧均固定设置有卡块，第一防脱吊钩和第二防脱吊钩上的卡块相对设置，所述卡块用于与轨道顶部下沿抵接，所述第一防脱吊钩位于轨道内侧，第二防脱吊钩位于轨道外侧，第二防脱吊钩的上端朝向远离轨道的方向倾斜设置，且倾斜方向为从上至下逐渐远离第一防脱吊钩，第二防脱吊钩的下端竖直设置，第一防脱吊钩与第二防脱吊钩之间形成供轨道的导轨卡入的卡槽。

6、通过采用上述技术方案，在实际的实验过程中，随着第一试验车在环形轨道上的不断加速，第一试验车的离心力也逐渐增大，此时将第一防脱吊钩和第二防脱吊钩安装至转向架上，随后通过第一防脱吊钩和第二防脱吊钩底部的卡块，即可对转向架以及车体在轨道上的运行起到限位的作用，能够有效的防止车体在环形轨道上加速的过程中，出现脱轨的现象，从而能够使第一试验车在环形轨道上加速至更高的速度，有效的提高了实验装置的使用效果，具有较好的实用性。

7、在一些可能的实施例中，所述限位装置包括固定支架和限位器，所述固定支架固定设置在试验台上，固定支架位于直线轨道远离环形轨道的一端，限位器沿竖直方向滑动设置在固定支架上，在固定支架上设置有驱动组件，所述驱动组件用于带动限位器在固定支架上运动，在固定支架上设置有限位件，所述限位件用于限定限位器在固定支架上的位置。

8、通过采用上述技术方案，在发生碰撞的时候，通过限位器对第二试验车进行缓冲和限位，根据不同第二试验车的大小，需要调整限位器在固定支架上的高度，以保证限位器能够与第二试验车的中心位置抵接，从而对第二试验车有最佳的缓冲限位效果，此时即可通过驱动组件对限位器在固定支架上的位置进行调整，当限位器的高度调整至合适的位置之后，即可通过限位件对限位器在固定支架上的位置进行固定，保障在发生碰撞的时候，限位器一方面能够与第二试验车的中心抵接，另一方面也不会在固定支架上发生偏移，两方面都有效的提高了对第二试验车限位缓冲的效果，具有较好的实用性。

9、在一些可能的实施例中，在固定支架上沿竖直方向开设有滑槽，在滑槽内滑动设置有滑块，在滑块远离滑槽的一端固定设置有滑动板，限位器设置于滑动板远离滑块的一侧；固定支架的底部设置为预埋板，在预埋板的顶部固定设置有斜撑固定板，斜撑固定板设置有多个，斜撑固定板的一端与固定支架连接，另一端与预埋板连接；

10、所述驱动组件包括驱动轴和丝杠，所述丝杠沿滑槽的长度方向转动设置于滑槽内，滑块螺纹套设在丝杠上，驱动轴转动设置于固定支架，且驱动轴与丝杠传动连接。

11、通过采用上述技术方案，当需要调整限位器在固定支架上的位置的时候，转动驱动轴带动丝杠在滑槽内转动，随着丝杠的转动，通过丝杠与滑块之间相互咬合的螺纹进行传动，从而带动滑块在滑槽内运动，随着滑块的运动，即可调整滑动板在固定支架上的位置，从而达到调整限位器高度的目的，在此过程中，通过螺纹传动，传动更加稳定精准的同时，也由于螺纹传动的自锁效果，能够有效的避免滑块在滑槽内出现滑移的现象，提高了装置在实际使用过程中的可靠性与安全性。

12、在一些可能的实施例中，所述限位件设置为限位螺栓，在固定支架上沿竖直方向开设有条形孔，限位螺栓的螺杆沿竖直方向滑动设置于条形孔内，在滑动板上开设有供限位螺栓螺纹连接的螺纹孔，将限位螺栓的螺纹杆穿过条形孔，使限位螺栓的螺纹杆与开设在滑动板上的螺纹孔螺纹连接。

13、通过采用上述技术方案，在完成滑动板高度的调节之后，将限位螺栓的螺纹杆穿过条形孔，使限位螺栓的螺纹杆与开设在滑动板上的螺纹孔螺纹连接，并拧紧限位螺栓，使限位螺栓的螺母与固定支架的侧壁紧密抵接，此时即可对滑动板在固定支架上的位置进行限定，在丝杠自锁的前提下，进一步地提高了滑动板在固定支架上位置的稳定性，避免在发生碰撞的时候，滑动板在固定支架上产生较大的滑移导致限位器难以对第二试验车的中心店进行缓冲限位，进一步提高了装置在使用过程中的可靠性。

14、在一些可能的实施例中，所述试验台包括钢筋混凝土底座，在钢筋混凝土底座上开设有凹槽，在凹槽内设置有减震垫，将轨道的导轨铺设在减震垫上方；

15、在第一试验车和第二试验车的车身底部安装的直线电机的次级为感应铝板，且感应铝板与直线电机的初级之间的间隙设置为7mm-15mm。

16、通过采用上述技术方案，轨道铺设在混凝土上方并加以固定，轨道底部与混凝土之间铺设有减震垫，能够有效的实现轮轨激振载荷的缓冲，从而确保车辆加速的平稳性。

17、在一些可能的实施例中，第一防脱吊钩和第二防脱吊钩的顶部固定设置有连接块，连接块与转向架之间通过螺栓进行连接；在试验台上设置有钢化玻璃，所述钢化玻璃将试验台分隔为试验区和观测区，环形轨道及直线轨道均设置于试验区，直线轨道的外侧或者沿沿试验区的周边设置有防冲击玻璃。

18、通过采用上述技术方案，通过设置钢化玻璃将试验台分隔为试验区和观测区，在发生碰撞的时候，不可避免会有大量的碎屑飞溅，通过钢化玻璃以及防冲击玻璃能够有效的对飞溅的碎屑进行遮挡，避免飞溅的碎屑对现场实验人员造成威胁，提高了对实验人员的保护效果。

19、第二方面，本技术还提供一种电磁驱动的轨道列车碰撞实验方法，采用如下技术方案：

20、一种电磁驱动的轨道列车碰撞实验方法，采用如上的一种电磁驱动的轨道列车碰撞实验装置进行实验，包括以下步骤：

21、步骤s1：在直线区、转向区和直线轨道内均分别均匀铺设直线电机的初级，且将直线电机的初级铺设在左右两根导轨之间的中间区域内；在第一试验车和第二试验车的车身底部均固定安装直线电机的次级，且次级能与初级相感应，次级采用感应铝板，且感应铝板与直线电机的次级之间的间隙设置为7mm-15mm；

22、步骤s2：将第一试验车安放至环形轨道，将第二试验车安放至直线轨道，第一试验车以编组进行连挂；

23、步骤s3：当第一试验车和第二试验车安放在轨道上后，再将第一防脱吊钩及第二防脱吊钩安装到车体的转向架上，使第一防脱吊钩位于轨道的导轨内侧，第二防脱吊钩位于轨道的导轨外侧；

24、步骤s4：对第一直线电机和第二直线电机进行通电，感应铝板受到直线电机施加的运动方向的驱动力之后，增大电流，第一试验车在环形轨道上启动并加速；

25、步骤s5：第一试验车在环形轨道上加速至设定速度后，通过转辙机改变第一试验车的运行车道，将第一试验车的车道由环形轨道切换至直线轨道，使第一试验车与第二试验车碰撞；利用安装在试验区的传感器采集碰撞数据，并将采集的碰撞数据发送给控制系统对数据进行分析处理。

26、进一步的，还可包括如下步骤：

27、步骤s6：对第三直线电机进行通电，感应铝板受到直线电机施加的运动方向的驱动力之后，增大电流，第二试验车在直线轨道上启动并加速；

28、步骤s7：切换第一直线电机、第二直线电机和第三直线电机的电流方向，当第一直线电机和第二直线电机为正方向电流，第三直线电机为负方向电流时，第一试验车从环形轨道加速进入直线轨道，第二试验车在直线轨道上加速，模拟两车对撞场景。

29、在一些可能的实施例中，在在步骤s7中，切换第一直线电机、第二直线电机和第三直线电机的电流方向，当第一直线电机、第二直线电机和第三直线电机为均为正方向电流时，第一试验车从环形轨道加速进入直线轨道，模拟两车追尾场景。

30、本技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

31、1.通过环形的轨道对第一试验车进行加速，相较于单纯的直线加速，能够在较小的空间范围内，使第一试验车获得更高的速度，从而有效的提高了车辆碰撞实验的实验范围，从较低速度的撞击到高速的撞击，均能够进行模拟实验，在降低了成本的同时，也提高了实验精度；

32、2.通过第一防脱吊钩和第二防脱吊钩对第一试验车在环形轨道上的位置进行限位，避免第一试验车在高速运行过程中，产生的离心力过大，导致第一试验车从环形轨道上脱轨，一方面提高了第一试验车的安全性，另一方面，也能够进一步提高第一试验车能够在环形轨道上达到的速度；

33、3.通过驱动组件对限位器的高度进行调整，并通过限位件对限位器的位置进行固定，从而保障了在发生碰撞的时候，限位器一方面能够与第二试验车的中心抵接，另一方面也不会在固定支架上发生偏移，两方面都有效的提高了对第二试验车限位缓冲的效果，具有较好的实用性。