一種軌道車輛碰撞試驗的防護裝置和防護方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種軌道車輛碰撞試驗的防護裝置和防護方法，屬于碰撞動力學試驗技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著我國軌道交通事業的不斷發展，尤其是高速動車組在國內的普及，車輛運行安全被越來越多的人們所重視，而車輛運行安全中的車輛碰撞安全性是非常重要的一部分。
[0003]現在的軌道車輛碰撞試驗大多在野外開闊地帶，人口稀疏，即使發生脫軌等危險，由于其地面開闊，無廠房等其它建筑物，因此不具備大的破壞力，但這種方式試驗條件和結果受地理和環境影響較大。
[0004]為了解決該問題，最好如汽車一樣，將車輛碰撞試驗設置在室內，但汽車碰撞試驗由于質量小，速度小于65km/h，其采用普通的護欄、空心墩即可有效的防止車輛在脫出時產生的碰撞，在室內做汽車碰撞試驗是安全的。而軌道車輛在碰撞過程中能量大、速度高，單節車質量達15-80t、速度也達到60-110km/h，而且由于軌道車輛具有軌道導向，單節車輛又長達26m，碰撞時，大質量、高速度的測試車輛可能發生跳起、脫軌、皺褶、爬車等碰撞響應，車輪輪緣可能會騎上走行軌道而導致脫軌，甚至掉線，這樣測試車輛會因失去軌道導向作用而失控，進而發生測試車輛撞向廠房等安全事故，因此必須采取必要的防護措施。
[0005]現有技術對軌道車輛防脫軌僅僅是在軸箱上安裝一套防脫鉤裝置，但一旦發生大幅度跳躍，還是會將軌道一起拽出并脫離軌道。由于試驗室的周邊還有其它廠房、道路和建筑物等，如不在室內配置有效的安全防護裝置，當發生車輛脫軌沖出的意外時，危險性很大，后果不堪設想，現有碰撞試驗中所采用的普通護欄明顯不能滿足軌道車輛碰撞試驗的防護要求。

【發明內容】

[0006]本發明主要目的在于解決上述問題，提供了一種整體結構簡單，可有效實施防護，確保試驗過程安全的軌道車輛碰撞試驗的防護裝置。
[0007]本發明的另一個主要目的在于，提供一種可有效實施防護，確保試驗過程安全的軌道車輛碰撞試驗的防護方法。
[0008]為實現上述目的，本發明的技術方案是:
[0009]一種軌道車輛碰撞試驗的防護裝置，包括測試車輛、走行軌道及剛性止擋墻，測試車輛在走行軌道上運行，剛性止擋墻安裝在走行軌道的前端，還包括高度依次遞增用于對車輪、轉向架及車體進行逐級防護的第一級防護裝置、第二級防護裝置及第三級防護裝置。
[0010]進一步，所述第一級防護裝置為兩條與走行軌道并行的防護軌道，所述防護軌道安裝在走行軌道的內側或外側，所述防護軌道的高度高于走行軌道用于在車輪脫線時阻擋車輪偏轉。
[0011]進一步，所述走行軌道和防護軌道通過支撐基礎固定安裝在試驗區域的地面上，所述支撐基礎包括支承層、道床板、軌枕、支撐鋼塊及支撐座，所述支承層鋪設在地面上，道床板鋪設在支承層上，在道床板上設置若干軌枕，在每相鄰的兩個軌枕之間橫向設置支撐鋼塊，所述走行軌道固定在軌枕和支撐鋼塊上，所述支撐座焊接固定在所述支撐鋼塊上，所述防護軌道焊接在所述支撐座上。
[0012]進一步，所述第二級防護裝置為兩個防護基，兩個防護基分設在走行軌道的兩側，將走行軌道和測試車輛包圍在其中，所述防護基的高度高于所述第一防護裝置用于阻擋轉向架橫向運動。
[0013]進一步，所述防護基由廠房地面向下凹陷形成，所述走行軌道和測試車輛安置在所述凹陷區域內。
[0014]進一步，所述第三級防護裝置為設置在第一防護裝置和第二防護裝置外圍的防護圍欄，防護圍欄將試驗區域同廠房內的其它區域隔離，所述防護圍欄的高度高于所述第二防護裝置用于阻擋車輛撞向廠房。
[0015]進一步，所述防護圍欄由若干個防護粧及吸能緩沖件組成，兩個防護粧之間通過連接件連接。
[0016]進一步，在兩個所述防護粧之間還設置有防護網。
[0017]本發明的另一個技術方案是:
[0018]一種軌道車輛碰撞試驗的防護方法，在試驗區域內設置高度依次遞增的第一級防護裝置、第二級防護裝置及第三級防護裝置，分別對車輪、轉向架及車體進行逐級防護。
[0019]進一步，具體包括:
[0020]當車輪跳起高度低于第一高度H1時，由平行設置在走行軌道旁的防護軌道阻擋車輪發生偏轉，抑制車輛脫軌；
[0021]當車輪跳起高度高于第一高度H1但低于第二高度H2時，由設置在走行軌道和測試車輛兩側的防護基抑制轉向架橫向移動，使車輛脫軌后在有限的空間內運動；
[0022]當車輪跳起高度高于第二高度H2時，由設置在防護軌和防護基外圍的防護圍欄阻擋車輛撞向廠房。
[0023]綜上內容，本發明所述的一種軌道車輛碰撞試驗的防護裝置和防護方法，針對軌道車輛的運行特點，設計了高度差不同的防護軌、防護基、防護圍欄三級防護措施，通過該三級防護結構解決了軌道車輛在碰撞試驗時存在的安全問題，當因碰撞試驗而發生跳起、脫軌、皺褶、爬車等響應時，三層防護結構能起到保護人員、廠房、地面測試設備安全的作用，確保了在室內進行碰撞試驗的安全性。本發明不但整體結構簡單合理，而且成本低，做到了 “小脫軌”低成本防護、“大脫軌”安全防護。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明防護裝置的結構示意圖；
[0025]圖2是本發明防護裝置的斷面結構示意圖；
[0026]圖3是本發明走行軌道與防護軌道的安裝結構示意圖。
[0027]如圖1至圖3所示，試驗區域1，走行軌道2，測試車輛3，剛性止擋墻4，防護裝置5，防護軌道6，支撐層7，道床板8，防護基9，防護圍欄10，防護粧11，連接件12，地面13，凹陷區域14，支撐鋼板15，軌枕16，排水坡17，排水通道18，支撐鋼塊19。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述:
[0029]如圖1和圖2所示，本發明提供的一種軌道車輛碰撞試驗的防護裝置，安裝在用于進行碰撞試驗的廠房內，在廠房內規劃出碰撞，在試驗區域1內安裝走行軌道2，測試車輛3在走行軌道2上運行，走行軌道2采用普通的鋼軌，測試車輛3由牽引系統帶動運行，牽引系統可以采用由電機驅動的牽引車輛(圖中未示出)，牽引車輛同樣在走行軌道2上運行。在走行軌道2的前方設置一剛性止擋墻4，剛性止擋墻4固定在廠房地面13上。
[0030]其中，測試車輛3可以根據試驗需要采用真實的軌道車輛，也可以采用一種簡化車輛，簡化車輛的結構、編組方式和性能與真實車輛一樣，只是在尺寸上按比例縮小。在簡化的測試車輛3前端部設置有與其匹配的車鉤緩沖裝置、壓潰管、端部吸能裝置等，車體本身與真實車輛一樣具有足夠的剛度，各車體通過聯掛裝置連接，在車輛碰撞過程中上述各結構相互配合吸收能量。牽引車輛則安裝在測試車輛3的后方，由電機等牽引動力裝置驅動，牽引車輛的前端頂靠在測試車輛3的尾部進而帶動測試車輛3在走行軌道2上按規定速度運行，并以設定速度撞擊前方的剛性止擋墻4，完成碰撞試驗。
[0031]為了獲取更多的試驗數據，在剛性止擋墻4的背面安裝多個力傳感器(圖中未示出)，力傳感器用來檢測測試車輛3撞擊剛性止擋墻4時的各點撞擊力數據，力傳感器的安裝位置根據試驗要求而定。在試驗區域1的上方還可以安裝高速攝影采集系統等，對測試車輛3的運行及碰撞過程進行全程錄影，用于后期計算位移量、速度和加速度等。
[0032]防護裝置5沿著試驗區域1內走行軌道2延伸設置，在對測試車輛3進行碰撞性能測試時，防護裝置5對測試車輛3實現多級防護，以確保試驗過程安全。
[0033]如圖1和圖2所示，本實施例中，防護裝置5共包括三級防護措施，分別為第一級防護裝置、第二級防護裝置及第三級防護裝置，第一級防護裝置、第二級防護裝置及第三級防護裝置的高度依次遞增設置，用以分別對車輪、轉向架及車體進行逐級防護。
[0034]其中，第一級防護裝置為兩條與走行軌道2并行設置的防護軌道6，防護軌道6采用普通的鋼軌，其結構與走行軌道2相同，但其高度高于走行軌道2，防護軌道6的軌面距離走行軌道2的軌面高度為Hl，H1的數值應大于車輪輪緣的高度，兩條防護軌道6之間的水平距離為L1，兩條走行軌道2之間的水平距離為L2，兩條防護軌道6可以同時安裝在兩條走行軌道2的內側，也可以同時安裝在兩條走行軌道2的外側，即L1可以大于L2，也可以小于L2，本實施例中，優選將兩條防護軌道6設置在走行軌道2的內側，L1和L2之間的差值不宜過大，過大時導致車輪跳出后偏移角度較大的時候防護軌道6才能起作用，應控制L1和L2之間的差值在200mm以內較為合適，以保證在車輪跳起時，無論車輪朝向左右哪個方向偏移，只要車輪跳起高度不高于防護軌道6軌面的高度，防護軌道6都可以別住車輪，進而有效地抑制車輪的偏轉，利用防護軌道6發揮軌道導向的作用，阻止車輪脫線。在正常試驗時，防護軌道6可以用于走行牽引車輛的驅動裝置。
[0035]第二級防護裝置為兩個防護基9，兩個防護基9分設在走行軌道2和測試車輛3的兩側，將走行軌道2和測試車輛3包圍在其中，防護基9的上表面距離走行軌道2軌面的高度為H2，防護基9的上表面高于防護軌道6的軌面，即H2大于H1，同時防護基9的上表面也要高于測試車輛3轉向架的高度，H2的高度確定為小于車輪直徑的一半，優選采用為300mm,主要目的是一旦車輛脫出時能夠別住車輪而不是別住轉向架，因為設計時，防護基9為廠房地面，如果深度高于轉向架時，就太深了，左右走動不方便，而300_高度時能夠別住車輪，同樣能夠起到足夠的防護作用。當車輪跳起的高度高于H1時(或者車輛傾覆時)，防護軌道6已無法別住車輪，此時利用兩側的防護基9阻擋轉向架橫向運動，進而抑制車體橫向偏移，使車輛脫軌后在有限的空間內運動。
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