一种车辆弹射碰撞控制装置

摘要

本发明提供了一种车辆弹射碰撞控制装置，属于轨道车辆被动安全技术领域。长气缸被气压活塞和布囊分为左右两个气室，每个气室分别设有左右两个进气单向阀和左右两个出气单向阀。导向梁与气压活塞固连，分别贯穿左右两个气缸，同时导向梁被布囊包裹，布囊的两端分别固连在气缸、气压活塞和电磁铁端部，保证气缸形成密闭气室。气压活塞在进气阀和出气阀的共同作用下实现柔性气压被挤压伸缩约束，在高压气体作用下，通过气缸内电磁铁断电实现柔性气囊的弹射释放的可控。柔性气囊推动弹射碰撞试验台车加速弹射，一种车辆弹射碰撞控制装置可实现吸能元件、车辆端部和司机室结构的弹射碰撞试验，具有弹射速度精度高、可重复多次使用特点。

权利要求

1.一种车辆弹射碰撞控制装置，包括钢筋混凝土底座（20）、弹射试验台车（14）及其轨道（22）和计算机控制装置（1），其特征在于：钢筋混凝土的底座（20）为长方形结构，左端设有凸台，凸台右端下平面设有轨道（22），轨道（22）右侧设有撞击刚性墙（17），撞击刚性墙（17）正面设有第一位移传感器（33），在撞击刚性墙（17）左下侧的底座（20）设有凹槽，凹槽内设有电机牵引装置；所述电机牵引装置包括设置在凹槽内的牵引电机（19）以及设置在两根轨道（22）之间的牵引绳索（31），牵引绳索（31）顺凹槽左壁的右张紧轮（21）延长至轨道（22）另一端下方的左导向轮（23）及绕过端部的左张紧轮（24）再回绕凹槽右顶部的右导向轮（18）与牵引电机（19）连接，牵引电磁铁（16）位于轨道（22）中点偏左位置且与牵引绳索（31）固定；底座（20）左端的凸台上设有长气缸（8），长气缸（8）的轴心设有外部套有长布囊（34）的导向梁（4），导向梁（4）的两端均穿过长气缸（8）的两端，导向梁（4）中点偏左三分之一位置设有气压活塞（28），气压活塞（28）的两侧长气缸（8）内壁均设有第二位移传感器（29），导向梁（4）的右端穿过短气缸（10）的左端与电磁铁（12)固定，短气缸（10）整体为刚柔复合结构，其左侧为刚性结构，右侧为柔性气囊（11）结构，短气缸（10）的中部密封固定，柔性气囊（11）的右侧设有与电磁铁（12)相互配合的第一电磁铁底座（13），长气缸（8）内的长布囊（34）两端固连在长气缸（8）的两端，短气缸（10）内的布囊一端与左侧刚性端固定，另一端与电磁铁（12）内侧端部固定；所述长气缸（8）通过气压活塞（28）分为左、右两个腔室，左、右两个腔室的缸壁上部分别设有左单向进气阀（5）、右单向进气阀（7），左单向进气阀（5）与右单向进气阀（7）之间设有电磁阀（6）；左、右两个腔室的缸壁下部分别设有左单向出气阀（30）、右单向出气阀（27）；所述的短气缸（10）左侧端面设有第一进气单向阀（9）和出气单向阀（25），所述的长气缸（8）和短气缸（10）之间连接第二进气单向阀（26）；空气压缩机（3）的输出分别接入第一进气单向阀（9）和电磁阀（6）的进气端；所有的单向阀或电磁阀的控制端均分别通过线路连接到信息交换器（2）。

2.根据权利要求1所述的一种车辆弹射碰撞控制装置，其特征在于：所述的弹射试验台车（14）地板设有试验台车第二电磁铁底座（15）。

3.根据权利要求1所述的一种车辆弹射碰撞控制装置，其特征在于：所述长气缸（8）与短气缸（10）之间设有第二进气单向阀（26）。

4.根据权利要求1所述一种车辆弹射碰撞控制装置，其特征在于：所述信息交换器（2）、空气压缩机（3）分别置于试验台周边。

5.根据权利要求1所述的一种车辆弹射碰撞控制装置，其特征在于：所述长气缸（8）、短气缸（10）下部通过气缸支座（32）与底座（20）的凸台固定。

6.根据权利要求1所述一种车辆弹射碰撞控制装置，其特征在于：所述导向梁（4）内圆为中空，电线通过导向梁内圆中空处连接到电磁铁（12）。

说明书

一种车辆弹射碰撞控制装置

技术领域

[0001] 本发明属于轨道车弹射测试试验技术领域，特别涉及轨道车辆的试验台车弹射碰撞控制装置。

背景技术

[0002] 机车被动安全的研究对于保护司乘人员的安全和防止货物造成损失具有十分重要的意义。吸能装置是机车车辆耐碰撞设计的关键环节，能够大幅提高列车被动安全性能，
车辆弹射碰撞控制装置对于部件级以及车辆碰撞试验研究具有重要意义，当前弹射碰撞装
置多采用机车推动、电机牵引和空气炮等弹射驱动方式，不仅能耗大、噪音大而且对吸能部
件和车辆碰撞速度控制误差大，反应速度慢，影响碰撞的响应速度，加大了弹射碰撞的试验
误差。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种车辆弹射碰撞控制装置，它能有效地解决车辆精确弹射碰撞的现实技术问题。

[0004] 本发明的目的通过以下技术方案实现：一种车辆弹射碰撞控制装置，包括钢筋混凝土底座、弹射试验台车及其轨道和计算机控制装置，钢筋混凝土的底座为长方形结构，左
端设有凸台，凸台右端下平面设有轨道，轨道右侧设有撞击刚性墙，撞击刚性墙正面设有位
移传感器，在撞击刚性墙左下侧的底座设有凹槽，凹槽内设有电机牵引装置；电机牵引装置
包括设置在凹槽内的牵引电机以及设置在两根轨道之间的牵引绳索，牵引绳索顺凹槽左壁
的右张紧轮延长至轨道另一端下方的左导向轮及绕过端部左张紧轮再回绕凹槽右顶部的
右导向轮与牵引电机连接，牵引电磁铁位于轨道中点偏左位置且与牵引绳索(31)固定；底
座左端的凸台上设有长气缸，长气缸的轴心设有外部套有长布囊的导向梁，导向梁的两端
均穿过长气缸的两端，导向梁中点偏左三分之一位置设有气压活塞，气压活塞的两侧长气
缸内壁均设有位移传感器，导向梁的右端穿过短气缸的左端与电磁铁固定，短气缸整体为
刚柔复合结构，其左侧为刚性结构，右侧为柔性气囊结构，短气缸的中部密封固定，柔性气
囊的右侧设有与电磁铁相互配合的电磁铁底座，长气缸内的长布囊两端固连在长气缸的两
端，短气缸内的布囊一端与左侧刚性端固定，另一端与电磁阀内侧端部固定；所述长气缸通
过气压活塞分为左、右两个腔室，左、右两个腔室的缸壁上部分别设有左单向进气阀、右单
向进气阀，左单向进气阀与右单向进气阀之间设有电磁阀；左、右两个腔室的缸壁下部分别
设有左单向出气阀、右单向出气阀；所述的短气缸左侧端面设有进气单向阀和出气单向阀，
所述的长气缸和短气缸之间连接单向阀；空气压缩机的输出分别接入进气单向阀和电磁阀
的进气端；所有的单向阀或电磁阀的控制端均分别通过线路连接到信息交换器。

[0005] 所述的弹射试验台车地板设有试验台车电磁铁底座。

[0006] 所述长气缸与短气缸之间设有进气单向阀。

[0007] 所述信息交换器、空气压缩机分别置于试验台周边。

[0008] 所述长气缸、短气缸下部通过气缸支座与底座的凸台固定。

[0009] 所述导向梁内圆为中空，电线通过导向梁内圆中空处连接到电磁铁。

[0010] 所述导向梁穿过布囊，并被布囊包裹留有间隙。

[0011] 所述气缸放置在气缸支座上，且气缸内设有位移传感器。

[0012] 所述弹射碰撞试验台车放置在轨道上，且电磁铁底座固连在弹射碰撞试验台车。

[0013] 通过以上技术方案，本发明提供一种车辆弹射碰撞控制装置，充分利用空气压缩机、气缸、布囊、气压活塞、电磁阀、柔性气囊的特点，并结合气体与柔性气囊相互作用对外
做功的和柔性气囊、布囊具有耐高压的特点，通过将压缩气体与柔性气囊弹射试验台车实
现对车辆碰撞的快速弹射试验，获得一种车辆弹射碰撞控制方法。

[0014] 与现有技术相比的优点和效果：

[0015] 本发明将替代传统的电力牵引、空气炮和台车推动等传统碰撞试验台，实现对部件级吸能元件、车辆端部和司机室结构的弹射碰撞试验研究。结合柔性气囊储能高压气室
释放气体做功吸能的特点，实现柔性气囊快速弹射推动实验台车加速弹射碰撞的功能，同
时高压气体具有储能效率高、反应灵敏的特点，构成了本发明的车辆弹射碰撞控制装置的
弹射与控制基础。本发明具有结构简单、实用性强，可靠性高和多次重复利用的特点，是一
种比较理想的车辆弹射碰撞控制装置。

附图说明

[0016] 图1是本发明的原理示意图；

[0017] 图2是本发明图弹射碰撞控制装置结构示意图；

[0018] 图3是本发明电机牵引装置的详细结构示意图。

具体实施方式

[0019] 为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

[0020] 如图1所示：一种车辆弹射碰撞控制装置，包括计算机控制装置1、信息交换器2和空气压缩机3、长气缸8，柔性气囊11左侧与短气缸10的右侧密闭固定，柔性气囊11的右侧设
有电磁铁底座13与电磁铁12相互配合，电磁铁12与导向梁4右端固连，导向梁4同时穿过长
气缸8、短气缸10和长气缸8内的气压活塞28，气压活塞28与导向梁4中部偏左固连，长气缸8
内、短气缸10内的导向梁4外部套有布囊34，布囊34两端固连在长气缸8的两端和短气缸10
内的电磁阀12端部，气压活塞28两侧布置有位移传感器29，长气缸8和短气缸10下部通过气
缸支座32与底座20固定。柔性气囊11右侧布置有轨道22和弹射试验台车14。轨道22右侧布
置有撞击刚性墙17，撞击刚性墙17上设有位移传感器33，在撞击刚性墙17左下侧设有电机
牵引装置，包括牵引电机19，右张紧轮21，右导向轮18、左导向轮23和左张紧轮24，牵引绳索
31和牵引电磁铁16。同时牵引电机装置位移钢筋混凝土底座20的凹槽内。所述长气缸8通过
气压活塞28分为左、右两个腔室，左、右两个腔室的缸壁上部分别设有左单向进气阀5、右单
向进气阀7，左单向进气阀5与右单向进气阀7之间设有电磁阀6；左、右两个腔室的缸壁下部
分别设有左单向出气阀30、右单向出气阀27；所述的短气缸10左侧端面设有进气单向阀9和
出气单向阀25，右侧与柔性气囊11固连；所述的长气缸8和短气缸10之间连接进气单向阀
26，所有的单向阀、电磁阀通过线路连接到信息交换器2；所述的弹射试验台车14地板设有
试验台车电磁铁底座15。导向梁4贯穿长气缸8，其右端穿过短气缸10左端，短气缸10右端与
电磁铁12左端固定，电磁铁12右端面与电磁铁底座13相配合。

[0021] 所述撞击刚性墙内嵌有加速度传感器和力传感器和位移传感器33。

[0022] 所述弹射试验台车14位于轨道22上，台车与电磁铁底座15固连。

[0023] 首先通过计算机设定短气缸10的气压，计算机则自动匹配长气缸8内的气压设置，计算机设置的信息传输到信息交换器2内，将发送控制信号到空气压缩机3和牵引电机19，
首先启动牵引电机19根据在碰撞刚性墙的位移传感器33测得弹射碰撞试验台车14的具体
位置，启动牵引电机19进行正传或反转，通过右张紧轮21、右导向轮18、左张紧轮23、左导向
轮24和牵引电磁铁16移动到弹射碰撞试验台车14的电磁铁底座15所在的位置，达到后对牵
引电磁铁16进行通电，牵引电磁铁16和电磁铁底座15吸合，通过启动牵引电机19将碰撞试
验台车14移动到碰撞前指定的位置。之后通过信息交换器2发送控制信息启动空气压缩机3
和开启电磁阀6，通过控制电磁阀6开启和关闭分别打开进左单向进气阀5、右单向进气阀7，
在打开左单向进气阀5的同时开启右单向进气阀7，在打开右单向进气阀7的同时打开单向
出气阀30，通过进气单向阀5向长气缸8的左侧腔室通入气体，气体通过作用域气压活塞28，
推动导向梁4向右可控的移动，直到电磁铁12与柔性气囊端部的电磁铁底座13相接触，此时
通过信息交换器2发送控制信号启动电磁铁12，通电后的电磁铁12与电磁铁底座13吸合，电
磁铁吸合之后切换电磁阀6，关闭左单向进气阀5和右单向出气阀27，同时打开右单向进气
阀7和左单向出气阀30、右单向出气阀27气体通过右单向进气阀7进入长气缸8右侧的气体
腔室，右侧腔室的进气气体推动气压活塞28带动导向梁4向左可控移动，电磁铁12与导向梁
4相固连，带动柔性气囊11向左移动，柔性气囊11左端达到指定位置后右单向进气阀7关闭，
保持长气缸8右侧腔室内的气压不变，在存在泄气情况下可以通过控制进气单向阀26，向短
气缸10内补充气体，实现弹射气压为设定值，保证弹射精度，同时保证柔性气囊11被约束固
定，信息交换器2向进气单向阀9发送控制信号，进气单向阀9向短气缸10内通入气体，达到
指定压强后，信息交换器2向电磁铁12发送控制信号，切断电磁铁12电源，电磁铁12和电磁
铁底座13的吸合力瞬间消失，短气缸10内的压强作用于柔性气囊11推动弹射碰撞试验台车
14加速弹射，弹射试验台车14以一定的速度撞击刚性墙17完成弹射试验。