一种防爬器错位对撞性能测试工装的制作方法

1.本技术属于轨道交通被动安全技术领域，更具体地说，是涉及一种防爬器错位对撞性能测试工装。


背景技术：

2.轨道交通车辆是一种快捷、高效的大承载公共交通工具，其普遍速度较快且人员密集。在发生碰撞时，如果相撞列车间发生爬车堆叠现象，将极大地压缩乘员生存空间，通常会造成严重的人员伤亡及财产损失。从事故统计角度看，两列列车追尾碰撞发生概率最高，因此在规范en15227《轨道交通车体的耐撞性要求》中规定了该工况—对撞工况，为了减轻轨道交通车辆相互撞击时发生骑爬的风险，通常在列车车厢首尾两端设计防爬器。
3.防爬器是安装在轨道列车车端且用以防止碰撞时发生骑爬的关键部件，为了考核防爬器的力学性能，需要按照en15227进行一项错位对撞试验。同时，考虑到两列列车重量不一致、轮对的损耗以及在运行过程中的抖动，认为两列列车在进行对撞时具有40mm的高度差，即该项试验需要两个试验件，同时对试验场地和试验条件提出了较高的要求。为了测试防爬器在对撞工况中的可靠性，需要通过对撞工况进行测试，一般采用台车碰撞试验来测试防爬器在错位对撞工况中的可靠性。
4.具体地，在台车上安装一个防爬器，在刚性墙上安装一个防爬器，通过台车加速并撞向刚性墙，以模拟对撞工况，从而评价防爬器在对撞工况中的性能。然而，由于国内可以进行台车试验的试验室较少，且台车试验费用高昂，即导致试验准备周期长、试验成本高，从而使得防爬器的开发周期长。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种防爬器错位对撞性能测试工装，以解决现有防爬器错位对撞性能测试实验需两个试验件、对试验场地高及开发周期长的技术问题。
6.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种防爬器错位对撞性能测试工装，所述的防爬器错位对撞性能测试工装包括支撑框架、偏心冲击装置和试件安装座；
7.所述试件安装座安装于所述支撑框架的内部，所述试件安装座用于安装待测试件；
8.所述偏心冲击装置连接于所述支撑框架，所述偏心冲击装置位于所述试件安装座的上方；所述偏心冲击装置的中垂线和所述试件安装座的中垂线偏置设置，所述偏心冲击装置用于承接落锤的冲击力并将落锤的冲击力转换为施加于待测试件的偏心冲击力。
9.一实施例中，所述偏心冲击装置支撑于所述支撑框架的顶端上。
10.一实施例中，所述支撑框架包括底板板组和支撑于所述底板板组上的支撑框，以及支撑于所述支撑框顶端的支撑顶板；
11.所述试件安装座安装于所述底板板组，所述试件安装座位于所述支撑框的内部，所述偏心冲击装置连接于所述支撑顶板。
12.一实施例中，所述底板板组包括固定底板和叠设于所述固定底板上的支撑底板，所述固定底板用于连接落锤试验台，且所述固定底板用于安装所述试件安装座，所述支撑框支撑于所述支撑底板上。
13.一实施例中，所述支撑框架的底部开设有支撑腔，所述试件安装座包括管座和支撑板，所述管座的底端穿过所述支撑腔且连接于所述支撑框架，所述支撑板支撑于所述管座的顶端，所述支撑板用于连接待测试件。
14.一实施例中，所述偏心冲击装置包括安装板、导向机构和锲形头；
15.所述安装板连接于所述支撑框架，所述导向机构设置于所述安装板上，所述导向机构开设有导向孔，所述锲形头置于所述导向孔中，所述锲形头的头部朝向待测试件。
16.一实施例中，所述导向机构为导向法兰；所述安装板上开设有腰形孔，所述导向法兰通过所述腰形孔连接于所述安装板。
17.一实施例中，所述偏心冲击装置还包括缓冲吸能块，所述缓冲吸能块支撑于所述支撑框架的顶端，所述缓冲吸能块设置于所述导向机构的周侧。
18.一实施例中，所述偏心冲击装置包括至少两个缓冲吸能块，至少两个所述缓冲吸能块沿所述锲形头的径向相对设置。
19.一实施例中，所述偏心冲击装置包括两个缓冲吸能块，
20.与现有技术相比，本技术提供的防爬器错位对撞性能测试工装的有益效果在于：
21.其一，本技术采用一个待测试件即可，降低了试验成本和试验难度；
22.其二，本技术将待测试件的数量由两个减少为一个，降低了产品在开发过程中的开发成本；
23.其三，本技术降低了对试验室能力的要求，比如冲击能量、安装空间等；可不仅限于台车试验室进行对撞性能的验证，也可采用落锤试验台。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本技术实施例提供的防爬器错位对撞性能测试工装的示意图；
26.图2为图1所示防爬器错位对撞性能测试工装的支撑框架的示意图；
27.图3为图1所示防爬器错位对撞性能测试工装的试件安装座的示意图；
28.图4为图1所示防爬器错位对撞性能测试工装的偏心冲击装置的示意图；
29.图5为图1所示防爬器错位对撞性能测试工装的总剖视图；
30.图6为两个防爬器错位对撞的受力分析图；
31.图7为图6所示的受力分析图的等效受力图；
32.图8为本技术提供的防爬器错位对撞性能测试方法的流程图。
33.其中，图中各附图标记：
34.1、偏心冲击装置；2、支撑框架；3、试件安装座；4、固定底板；5、支撑底板；6、支撑框；7、支撑顶板；8、管座；9、支撑板；10、安装板；11、导向机构；12、楔形头；13、缓冲吸能块；
14、待测试件。
具体实施方式
35.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术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仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
36.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
37.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.现对本技术实施例提供的防爬器错位对撞性能测试工装及方法进行说明。
40.请参阅图1至图5所示，本技术实施例提供的防爬器错位对撞性能测试工装，包括支撑框架2、偏心冲击装置1和试件安装座3；所述试件安装座3安装于所述支撑框架2的内部，所述试件安装座3用于安装待测试件14；所述偏心冲击装置1连接于所述支撑框架2，所述偏心冲击装置1位于所述试件安装座3的上方；所述偏心冲击装置1的中垂线和所述试件安装座3的中垂线偏置设置，所述偏心冲击装置1用于承接落锤的冲击力并将落锤的冲击力转换为施加于待测试件14的偏心冲击力。
41.与现有技术相比，本技术提供的防爬器错位对撞性能测试工装的有益效果在于：
42.其一，本技术采用一个待测试件即可，降低了试验成本和试验难度；
43.其二，本技术将待测试件的数量由两个减少为一个，降低了产品在开发过程中的开发成本；
44.其三，本技术降低了对试验室能力的要求，比如冲击能量、安装空间等；可不仅限于台车试验室进行对撞性能的验证，也可采用落锤试验台。
45.一实施例中，所述偏心冲击装置1支撑于所述支撑框架2的顶端上。
46.其他实施例中，所述偏心冲击装置1可安装于所述支撑框架2的顶端的下方，且位于待测试件14的上方。
47.在本实施例中，偏心冲击装置1将落锤冲击力转换为施加在待测试件14上的偏心冲击力，使待测试件14产生与台车错位对撞时等效的受力情况。由于偏心冲击装置1与支撑框架2连接，支撑框架2承担在偏心冲击下偏心冲击装置1产生的横向力，从而保护落锤试验机，试件安装座3安装在支撑框架2底部，用以承载和安装待测试件14。
48.请参阅图2，一实施例中，所述支撑框架2包括底板板组和支撑于所述底板板组上的支撑框6，以及支撑于所述支撑框6顶端的支撑顶板7；所述试件安装座3安装于所述底板
61.根据力平衡原理：
62.f1＝f263.对o点处列弯矩平衡方程：
64.f1e＝m1 m2。
65.因此：
[0066][0067]
根据受力分析结果，错位对撞可等效成如图7所示的受力形式，其中，a点为集中施力点：
[0068]
在等效模型中，冲击力f等于防爬器的缓冲力，防爬器端部受到的弯矩为：
[0069][0070]
由于防爬器的结构形式和材料不变，因此，在相同的弯矩下，防爬齿的偏转角度θ也相同。通过上述对防爬齿板施加e/2偏心距的集中荷载，可以模拟相同防爬器错位e的碰撞试验。
[0071]
基于上述原理，设计了本技术的防爬器错位对撞性能测试工装。
[0072]
在试验过程中，落锤砸下，落锤直接与偏心冲击装置1接触，偏心冲击装置1受到落锤的冲击后，其中的楔型头12受导向机构11的导向作用而垂直落下，并按照设定好的偏心位移与待测试件14发生碰撞。因楔形头12与待测试件14轴心位置有偏移，待测试件14会受到轴向力和弯矩的作用，而按照本发明技术方案计算得到偏心位移，可保证待测试件14受到的轴向力和弯矩与台车错位对撞试验时的受力情况完全一致，从而实现替代台车错位对撞试验。起固定支撑作用的支撑框架2，承受了楔形头12与待测试件14碰撞时产生的横向力，从而避免了因横向力的产生而导致落锤锤头发生偏移破坏落锤试验台的情况发生，且本工装可以多次使用。
[0073]
基于以上工装及其测试原理，请参阅图8，本技术实施例提供的适用于如上所述的防爬器错位对撞性能测试工装的测试方法包括：
[0074]
步骤一：确定当前待测试件所需进行测试的试验工况参数，所述试验工况参数至少包括碰撞速度参数v0和碰撞偏置位移参数e；
[0075]
步骤二：根据当前待测试件的所述试验工况参数计算得出当前待测试件的吸能参数e；
[0076]
步骤三：根据当前待测试件的所述试验工况参数和所述吸能参数e，计算得出落锤试验机中落锤的升起高度h和配重m；其中，
[0077][0078][0079]
步骤四：调整落锤的配重并使该配重为m，安装当前待测试件，并调整测试工装的
偏心冲击装置，使所述偏心冲击装置的中垂线和当前待测试件的中垂线之间的间距满足碰撞偏置位移参数e；
[0080]
步骤五：将落锤升起至升起高度h，并释放落锤使之冲击所述偏心冲击装置。
[0081]
本技术提供的防爬器错位对撞性能测试方法相比于现有技术的有益效果，同于本技术提供的防爬器错位对撞性能测试工装相比于现有技术的有益效果，此处不再赘述。
[0082]
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。