CN109459252B - 一种铁路车钩横向稳定性试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路车钩横向稳定性试验台，属于铁路器械性能测试领域。本发明包括作动器，以及多节单节铁路车厢模拟单元；所述单节铁路车厢模拟单元包括虚拟车轨，以及置于虚拟车轨上的虚拟车体；所述作动器牵引相互通过待测钩缓装置连接的虚拟车体，其中最后一节虚拟车体通过待测钩缓装置固定于反力墙上；所述虚拟车轨包括车轨基座，推动车轨基座在车轨基座所在平面上做摆动运动的驱动装置一，控制车轨基座做倾斜或抬高运动的驱动装置二；所述车轨基座与虚拟车体柔性连接。本试验台可兼容机车车钩、货车车钩乃至高速列车车钩，能真实反映实际钩缓系统结构，具有较大灵活性，专用性程度高，且避免了实线运行时列车脱轨的风险。

Description

一种铁路车钩横向稳定性试验台

技术领域

本发明属于铁路器械性能测试领域，涉及一种铁路车钩横向稳定性试验台。

背景技术

开行长大重载列车是提高铁路货运能力的重要措施，随着运能需求的增加，列车编组长度和列车轴重也不断增大，在牵引制动过程中往往会产生较为剧烈的纵向冲动作用。而车钩是重载列车的重要装置，发挥着连接各节车辆、传递牵引力及制动力的重要功能，特别在制动作用下，列车内部会产生较大的压钩力，受压钩力作用车钩可能发生横向失稳现象，无法恢复到对中位置，甚至引起脱轨事故，严重威胁着列车的制动运行安全性。此外，列车通过曲线时，受线路条件和车辆运行姿态影响，车钩也会发生明显的横向偏转，从而可能派生出较大车钩横向力，对列车的曲线通过安全性构成了潜在威胁。提高车钩自身及车体稳钩能力、创新稳钩技术、研发新型车钩和开展车钩稳定性的动力学研究对于保障长大列车运行安全性具有重要意义。

鉴于此，通过建立相关的车钩横向稳定性试验台，对不同压钩力作用、不同车钩类型、不同车辆连挂等状态下的车钩动态行为进行大量试验研究，掌握车钩结构参数、车辆悬挂参数、线路条件、压钩力幅值和作用时间等对车钩横向稳定性的影响，可为机车车辆钩缓系统研发和悬挂系统的匹配设计提供试验场所和参考依据。

目前为止，车钩横向稳定性试验研究所采用的试验方法主要有两种，具体是：

一、列车线路试验，以实际的列车编组在线路上进行制动试验，能够真实、完整地反映车钩纵向力和车钩横向稳定性，但试验规模庞大、成本昂贵，试验参数不好调节，且需占用线路，影响正常列车的运行，特别是难以开展极端工况下的现场试验，容易产生安全隐患。

二、场线内的段编组试验，以数节车辆编组，前部车辆呈制动状态，后部机车驱动发挥驱动力，从而对中部车钩部分产生压力，但无法反应实际长编组列车的纵向动态作用力规律，车钩力幅值难以达到长大编组的车钩力水平，线路条件也不能多变。

三、针对钩缓装置的落锤试验及其它试验，以钩缓系统为试验对象，冲击力作用时间段，主要测试缓冲器的阻抗特性，难以反映车钩横向稳定性，更无法体现线路条件、悬挂参数等因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铁路车钩横向稳定性试验台，旨在通过作动器模拟动态车钩力，借助车轨基座的移动可调节车体姿态，进而模拟实际的线路条件，通过虚拟车体与车轨基座间的柔性连接模拟车辆弹性悬挂系统，以反映悬挂系统对车钩稳定性的影响。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种铁路车钩横向稳定性试验台，其特征在于包括作动器，以及多节单节铁路车厢模拟单元；所述单节铁路车厢模拟单元包括虚拟车轨，以及置于虚拟车轨上的虚拟车体；所述作动器牵引相互通过待测钩缓装置连接的虚拟车体，其中最后一节虚拟车体通过待测钩缓装置固定于反力墙上；所述虚拟车轨包括车轨基座，推动车轨基座在车轨基座所在平面上做摆动运动的驱动装置一，控制车轨基座做倾斜或抬高运动的驱动装置二；所述车轨基座与虚拟车体柔性连接。

进一步的技术方案在于，所述车轨基座包括基座，与基座做相对直线滑动的滑座，设于滑座上的底架；所述底架通过驱动装置二安装于滑座上；所述滑座与驱动装置一连接。

进一步的技术方案在于，其还包括位于底架重心处设置的球关节；所述底架通过球关节与基座连接。

进一步的技术方案在于，所述所述驱动装置二为垂向油缸；其置于虚拟车体底部矩形四角处。

进一步的技术方案在于，所述驱动装置一为横向油缸；其至少为2个；其并排设置；其一端与加载墙连接，一端与车轨基座的滑座连接。

进一步的技术方案在于，所述车轨基座与虚拟车体通过弹簧连接；所述虚拟车体底部通过弹簧与底架连接，所述虚拟车体左右两侧通过弹簧与底架连接。

进一步的技术方案在于，所述垂向油缸顶部通过球铰座与虚拟车体连接。

进一步的技术方案在于，所述球关节置于滑座上设置的凹槽内，其侧面与凹槽紧密配合，其底部在凹槽内放置支撑弹簧。

进一步的技术方案在于，所述基座设置倒T型槽，所述滑座底部设置工字型滑轨，所述工字型滑轨在倒T型槽内滑动。

进一步的技术方案在于，所述基座上部设置支撑底架的滚子，其转动方向与虚拟车体长度方向一致；所述滚子对称设于球关节两侧；所述滚子安装于滚子座上。

进一步的技术方案在于，所述作动器固定于加载墙上。所述作动器通过球铰与虚拟车体连接。

进一步的技术方案在于，所述虚拟车体内部设置配重。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本试验台可兼容机车车钩、货车车钩乃至高速列车车钩，能真实反映实际钩缓系统结构，试验过程中钩缓系统可按需求进行更换或改变参数，通过作动器施加的动态车钩力也可按车钩在列车中的不同位置进行设置，具有较大灵活性，专用性程度高，且避免了实线运行时列车脱轨的风险。

本试验台通过在虚拟车体侧面和底面设置弹簧组，实现了车体的弹性定位，可模拟车体弹性悬挂产生的稳钩能力，通过改变弹簧组参数可用以试验车辆悬挂刚度大小对车钩横向稳定性的影响，从而为车辆悬挂系统的设计提供依据。此外，两个加载架中弹簧组参数设置为不同数值时，可模拟不同类型机车车辆连挂时的状态。

本试验台通过滑座横移、垂向油缸动作等可反映实际轨道的不平顺、曲线超高、曲线横向偏移等线路参数，并反映到车体的位移上，从而模拟实际线路上的车辆运行姿态，线路参数调节方便，组合灵活，不受场地限制。

本试验台由于采用了直线导轨，车体可沿底架做一定范围的纵向自由运动，可用来试验车辆连挂过程中的冲击振动，研究车钩自由间隙、缓冲器类型、车钩类型等对列车纵向冲动的影响。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例的俯视图。

图2为图1中A-A剖面视图。

图3为本发明实施例的侧视图。

图4为本发明实施例的底架仰视图。

图5为本发明实施例的滑座俯视图。

图6为本发明实施例的球铰销视图。

图7为本发明实施例的横向弹簧组视图。

图8为本发明实施例的垂向弹簧组视图。

1、前加载台架；2、后加载台架；3、加载墙；4、作动器；4a、球铰；5a、待测钩缓装置一；5b、待测钩缓装置二；6、反力墙；7、地基；8、虚拟车体；9、配重；10、横向弹簧组；10a、横向弹簧；10b、横向橡胶止档；10c、横向直线轴承座；11、垂向弹簧组；11a、垂向弹簧；11b、垂向直线轴承座；12、侧面直线导轨；13、底面直线导轨；14、底架；14a、T型槽；14b、工字型圆导块；14c、挡块；15、球关节；16、球铰销；16a、阴座；16b、阳座；17、支承弹簧；18、滑座；18a、滚子座；18b、工字型滑轨；19、垂向油缸；19a、球铰座；20、滚子；21、横向油缸；22、基座；22a、倒T型槽。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本分明阐述的技术方案为，一种铁路车钩横向稳定性试验台，其包括作动器4，以及多节单节铁路车厢模拟单元；所述单节铁路车厢模拟单元包括虚拟车轨，以及置于虚拟车轨上的虚拟车体8；所述作动器4牵引相互通过待测钩缓装置连接的虚拟车体8，其中最后一节虚拟车体8通过待测钩缓装置固定于反力墙6上；所述虚拟车轨包括车轨基座，推动车轨基座在车轨基座所在平面上做摆动运动的驱动装置一，控制车轨基座做倾斜或抬高运动的驱动装置二；所述车轨基座与虚拟车体8柔性连接。

本发明优选实施方式为，所述车轨基座包括基座22，与基座22做相对直线滑动的滑座18，设于滑座18上的底架14；所述底架14通过驱动装置二安装于滑座18上；所述滑座18与驱动装置一连接。

本发明优选实施方式为，其还包括位于底架14重心处设置的球关节15；所述底架14通过球关节15与基座22连接。

本发明优选实施方式为，所述所述驱动装置二为垂向油缸19；其置于虚拟车体8底部矩形四角处。

本发明优选实施方式为，所述驱动装置一为横向油缸21；其至少为2个；其并排设置；其一端与加载墙3连接，一端与车轨基座的滑座18连接。

本发明优选实施方式为，所述车轨基座与虚拟车体8通过弹簧连接；所述虚拟车体8底部通过弹簧与底架14连接，所述虚拟车体8左右两侧通过弹簧与底架14连接。

本发明优选实施方式为，所述垂向油缸19顶部通过球铰座19a与虚拟车体8连接。

本发明优选实施方式为，所述球关节15置于滑座18上设置的凹槽内，其侧面与凹槽紧密配合，其底部在凹槽内放置支撑弹簧17。

本发明优选实施方式为，所述基座22设置倒T型槽22a，所述滑座18底部设置工字型滑轨18b，所述工字型滑轨18b在倒T型槽22a内滑动。

本发明优选实施方式为，所述基座22上部设置支撑底架14的滚子20，其转动方向与虚拟车体8长度方向一致；所述滚子20对称设于球关节15两侧；所述滚子20安装于滚子座18a上。

本发明优选实施方式为，所述作动器4固定于加载墙3上。所述作动器4通过球铰4a与虚拟车体8连接。

本发明优选实施方式为，所述虚拟车体8内部设置配重9。

实施例

图1-3示出，其包括两节铁路车厢模拟单元；其具体包括前加载台架1、后加载台架2、加载墙3、作动器4、待测钩缓装置一5a、待测钩缓装置二5b、反力墙6和地基7，前加载台架1、后加载台架2沿纵向布置，加载台架均包括虚拟车体8、配重9、横向弹簧组10、垂向弹簧组11、侧面直线导轨12、底面直线导轨13、底架14、球关节15、球铰销16、支承弹簧17、滑座18、垂向油缸19、滚子20、横向油缸21、滑座下部对应的基座22组成。

图3示出，前加载台架1、后加载台架2，前加载台架1中虚拟车体8前端与固结在加载墙3上的作动器4纵向通过球铰4a连接，后加载台架2中虚拟车体8前端与前加载台架1中虚拟车体8后端在纵向通过待测钩缓装置一5a连接，后加载台架2中虚拟车体8后端与固定在反力墙6上的待测钩缓装置二5b连接。

图1-3示出，加载台架(前加载台架1、后加载台架2)中配重9装在虚拟车体8里，虚拟车体8左、右两侧面分别通过两组横向弹簧组10连接到安装在底架14内部两侧的侧面直线导轨12上，虚拟车体8底面左、右侧均通过两组垂向弹簧组11连接到安装在底架14底部左、右两侧的底面直线导轨13上，侧面直线导轨12和底面直线导轨13的两端均设有挡块14c，挡块14c固定在底架14上。

图2和图4示出，底架14底面的左前方、左后方、右前方、右后方均设置T型槽14a，各T型槽14a中均放置一个工字型圆导块14b，底架14底面的前方和后方中部安装有球关节15，球关节15与球铰销16上端配合，球铰销16下部插入到滑座21中间的盲孔中，并在球铰销16下方盲孔内部安装有支承弹簧17。

图1、图3和图5示出，每个加载台架下部均设有前、后两个滑座18，置于底架14中球关节15的正下方，滑座18上部左、右侧垂向均安装垂向油缸19，垂向油缸19位于对应位置T型槽14a的正下方，垂向油缸19上部安装球铰座19a，滚子座18a对称地固定在滑座18上部左、右两侧，滚子座18a上部安装有沿横向轴线转动的滚子20，滑座18左侧面横向通过铰接与安装在加载墙3上的横向油缸21连接，滑座18下方沿横向安装工字型滑轨18b，工字型滑轨18b与基座22上的倒T型槽22a相配合，基座22固定在地基7上。

图2和图7示出，横向弹簧组10包括横向弹簧10a、横向橡胶止档10b和横向直线轴承座10c，所述的横向弹簧10a、横向橡胶止档10b沿纵向固定在横向直线轴承座10c上，横向直线轴承座10c可沿侧面直线导轨12纵向滑动。

图2和图8示出，所述的垂向弹簧组11包括垂向弹簧11a和垂向直线轴承座11b，所述的向垂向弹簧11a固定在垂向直线轴承座11b上，垂向直线轴承座11b可沿底面直线导轨13纵向滑动。

图6示出，所述的球铰销16沿轴向剖面分为通过螺栓连接的阴座16a和阳座16b两部分。

图4示出，所述的T型槽14a轴线呈圆弧形，其圆心在球关节15中心。

实验过程

采用实施例所述方案进行实验，根据连挂车辆的一、二系悬挂参数等效出作用在车体上的悬挂刚度，将虚拟车体吊起，在横向弹簧组合和垂向弹簧组上应用具有需求刚度的弹簧和止档；放下虚拟车体，完成车体和弹簧组的配合组装，底架底部和滑座上的滚子接触；根据待试验车辆的载重，在加载框中放置配重，底架大部分重量由固定在滑座左、右的滚子支承；在虚拟车体、反力墙上安装待试验的车钩和缓冲器装置；基于线路条件或车体运行姿态，启动横向油缸并发挥需要的行程，推动各滑座横向移动，底架通过球关节绕球铰销转动，同时滑座上的滚子沿底架底面滚动；横向油缸作用到位后，调节底架T型槽中的工字型圆导块位置到垂向油缸正上方，启动垂向油缸，使垂向油缸上部的球铰座与工字型圆导块相接触，暂停垂向油缸，用螺栓连接工字型圆导块和球铰座；根据线路条件和车体姿态确定各位置垂向油缸行程，垂向油缸继续动作并到达目标行程，此时球铰销下部仍能插在滑座中部的盲孔中，以限制底架的横向移动；将作动器前端的球铰固定到虚拟车体端面；启动作动器，推动虚拟车体动作，完成车钩间的挂钩，进一步，根据仿真车钩力或实测车钩力，作动器连续动作，从而观察并测试车钩横向摆角、车体横向位移、车体摇头角等动态响应。

Claims (5)

1.一种铁路车钩横向稳定性试验台，包括前、后两个加载台架(1、2)、加载墙3、作动器(4)、钩缓装置(5a、5b)、反力墙(6)和地基(7)，两个加载台架(1、2)沿纵向布置，其特征在于，所述的加载台架(1、2)均包括虚拟车体(8)、配重(9)、横向弹簧组(10)、垂向弹簧组(11)、侧面直线导轨(12)、底面直线导轨(13)、底架(14)、球关节(15)、球铰销(16)、支承弹簧(17)、滚子(20)、垂向油缸(19)、横向油缸(21)、滑座(18)、滑座下部对应的基座(22)组成；

前部加载台架(1)中虚拟车体(8)前端与固结在加载墙(3)上的作动器(4)纵向通过球铰(4a)连接，后加载台架(2)中虚拟车体(8)前端与前加载台架(1)中虚拟车体(8)后端在纵向通过钩缓装置(5a)连接，后加载台架(2)中虚拟车体(8)后端与固定在反力墙(6)上的钩缓装置(5b)连接；

配重(9)装在虚拟车体(8)中，虚拟车体(8)左、右两侧面分别通过两组横向弹簧组(10)连接到安装在底架(14)内部两侧的侧面直线导轨(12)上，虚拟车体(8)底面左、右侧均通过两组垂向弹簧组(11)连接到安装在底架(14)底部左、右两侧的底面直线导轨(13)上，侧面直线导轨(12)和底面直线导轨(13)的两端均设有挡块(14c)，挡块(14c)固定在底架(14)上；

底架(14)底面的左前方、左后方、右前方、右后方均设置T型槽(14a)，各T型槽(14a)中均放置一个工字型圆导块(14b)，底架(14)底面的前方和后方中部安装有球关节(15)，球关节(15)与球铰销(16)上端配合，球铰销(16)下部插入到滑座(18)中间的盲孔中，并在下方安装有支承弹簧(17)；

每个加载台架(1、2)下部设有前、后两个滑座(18)，置于底架(14)中球关节(15)的正下方，滑座(18)上部左、右侧垂向均安装垂向油缸(19)，垂向油缸(19)位于对应位置T型槽(14a)的正下方，垂向油缸(19)上部安装球铰座(19a)，滚子座(18a)对称地固定在滑座(18)上部左、右两侧，滚子座(18a)上部安装有沿横向轴线转动的滚子(20)，滑座(18)左侧面横向通过铰接与安装在加载墙(3)上的横向油缸(21)连接，滑座(18)下方沿横向安装工字型滑轨(18b)，工字型滑轨(18b)与基座(22)上的倒T型槽(22a)相配合，基座(22)固定在地基(7)上；

横向弹簧组(10)包括横向弹簧(10a)、横向橡胶止档(10b)和横向直线轴承座(10c)，所述的横向弹簧(10a)、横向橡胶止档(10b)沿纵向固定在横向直线轴承座(10c)上，横向直线轴承座(10c)可沿侧面直线导轨(12)纵向滑动。

2.根据权利要求1所述的一种铁路车钩横向稳定性试验台，其特征在于，垂向弹簧组(11)包括垂向弹簧(11a)和垂向直线轴承座(11b)，所述的垂向弹簧(11a)固定在垂向直线轴承座(11b)上，垂向直线轴承座(11b)可沿底面直线导轨(13)纵向滑动。

3.根据权利要求1所述的一种铁路车钩横向稳定性试验台，其特征在于，球铰销(16)沿轴向剖面分为通过螺栓连接的阴座(16a)和阳座(16b)两部分。

4.根据权利要求1所述的一种铁路车钩横向稳定性试验台，其特征在于，T型槽(14a)轴线呈圆弧形，其圆心在球关节(15)中心。

5.根据权利要求1所述的一种铁路车钩横向稳定性试验台，其特征在于，侧面直线导轨(12)和底面直线导轨(13)的横截面均为方形。