一种高速列车模型脱轨全过程试验安全防护装置

摘要

本发明提供了一种高速列车模型脱轨全过程试验安全防护装置。包括：转向架缩尺模型、钢轨缩尺模型、中心护轨、列车滚动试验台座、防护横梁和防护爪构件。转向架缩尺模型是高速列车模型的走行机构，安放于所述钢轨缩尺模型上方，保证正常状态下高速列车模型的平稳运行。钢轨缩尺模型安装于列车滚动试验台座上，为高速列车模型的运行提供导向作用。中心护轨安装于所述列车滚动试验台座上，发生脱轨后与所述防护爪构件共同作用，为列车脱轨提供地面防护。本发明装置能够在列车脱轨试验平台中，当车轮摆脱钢轨约束，完成全过程脱轨后，约束高速列车模型的横垂向运动，限制脱轨高速列车模型停止在试验平台上，达到“脱轨不脱线”的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及高速列车脱轨试验技术领域，尤其涉及一种高速列车模型脱轨全过程试验安全防护装置。

背景技术

客运列车高速化是轨道交通发展的重要方向，对于运行速度极快的高铁来说，满足安全性是最重要也是最基本的要求。但是，列车的脱轨问题在国内外时有发生，尤其是曲线地段更易发生脱轨事故。列车脱轨事故一旦发生，就会严重威胁到乘客和乘务工作人员生命安全，造成巨大的经济损失，在救援和复轨过程中也会极大的影响到正常的交通秩序，同时会产生不良的社会影响。因此，针对列车脱轨研究是保证列车安全运行，维护生命财产安全的重要内容。

但是，在以往脱轨研究中，为脱轨理论提供数据保证和试验支撑，研究人员大都进行足尺的列车脱轨测试，这样的试验测试会对列车和轨道结构造成相当大的破坏，导致经济投入过大，试验成本过高。因而，在基于轮轨滚动的高速列车试验平台上进行列车脱轨试验就显得十分必要了。

在基于轮轨滚动的高速列车试验平台上进行脱轨试验，用以高速列车脱轨全过程研究，在试验过程中需要保证列车能够在试验平台上发生脱轨，而列车脱轨本身就具有一定的随机性和破坏性，倘若在不加任何安全防护措施的情况下进行脱轨试验，列车脱轨后极有可能飞出试验平台，对列车本身造成严重损伤，也威胁着周围人员和设备的安全。因此需要在高速列车试验平台上安装安全防护装置，利用该防护装置既能完成列车脱轨全过程试验，又能控制列车停止在试验平台上，确保列车安全回收，不影响周围试验人员和试验设备，使列车脱轨试验达到“脱轨不脱线”的目的。而在既有的脱轨安全防护装置中，大多是防止列车脱轨的，不能实现列车全过程脱轨，而且应用于实验平台上适应性、安全性和可靠性不足。

公开号为CN205440382U的中国专利文献公开了一种轨道车辆转向架防脱轨装置及轨道车辆转向架，该装置在转向架底部安装两个防脱轨滑板，当轮对发生爬轨时，防脱轨滑板与钢轨接触限制转向架的横向运动，避免爬轨后的脱轨。

公开号为CN204548412U的中国专利文献公开了一种轨道车辆及其脱轨安全防护装置，该装置在转向架轴箱下方安装倒L形防脱块，当发生轮对脱轨后，利用倒L形防脱块与钢轨接触，抑制脱轨后轮对继续横移和侧滚。

以上两种防脱轨装置安装在转向架上，利用与钢轨的接触在一定程度上能够阻止轮对的横向移动，但是缺少对轮对垂直方向的约束，不能有效地对跳轨脱轨起到防护作用，列车脱线的可能性较大。

公开号为CN202200989U的中国专利文献公开了一种防火车脱轨的装置，该装置通过转向架下部固定构件的槽沟包围在第三轨轨头，限值车轮的跳动高度不超过轮缘高度。该装置虽然在横垂向都能起到脱轨防护作用，但是在脱轨事故频发的曲线地段，固定构件沟槽与第三轨轨头提前接触会影响列车正常的曲线通过运行状态。

发明内容

本发明的实施例提供了一种高速列车模型脱轨全过程试验安全防护装置，以实现为高速列车脱轨试验研究提供安全保障。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种高速列车模型脱轨全过程试验安全防护装置，包括：转向架缩尺模型(1)、钢轨缩尺模型(2)、中心护轨(3)、列车滚动试验台座(4)、防护横梁(5)和防护爪构件(6)；

所述转向架缩尺模型(1)是高速列车模型的走行机构，安放于所述钢轨缩尺模型(2)上方，保证正常状态下高速列车模型的平稳运行；

所述钢轨缩尺模型(2)安装于所述列车滚动试验台座(4)上，为高速列车模型的运行提供导向作用；

所述中心护轨(3)安装于所述列车滚动试验台座(4)上，发生脱轨后与所述防护爪构件(6)共同作用，为列车脱轨提供地面防护；

所述防护横梁(5)通过弹簧装置(7)连接在所述转向架缩尺模型(1)上，并通过中部方孔(11)将所述防护爪构件(6)连接，为所述防护爪构件(6)提供一定的扭转量；

所述防护爪构件(6)安装于所述防护横梁(5)的中部，发生脱轨后与所述中心护轨(3)共同作用，为列车脱轨提供车体防护。

优选地，所述转向架缩尺模型(1)包括一对用于安装所述防护横梁(5)的矩形凹槽(8)，该一对矩形凹槽(8)分别位于转向架缩尺模型(1)底部左侧和右侧。

优选地，所述中心护轨(3)采用工字型截面，安装在所述钢轨缩尺模型(1)的中间、所述列车滚动试验台座(4)之上，与两侧的钢轨缩尺模型(2)平行，并且所述中心护轨(3)的顶部高出所述钢轨缩尺模型(2)的轨面，所述中心护轨(3)的外侧包裹缓冲材料(13)。

优选地，所述防护横梁(5)通过弹簧装置(7)安装在所述转向架缩尺模型(1)底部两侧的矩形凹槽(8)中，每个矩形凹槽(8)中包含一个横向弹簧和两个纵向弹簧，两个纵向弹簧分别连接所述防护横梁(5)与转向架缩尺模型(1)，保证所述防护横梁(5)发生一定的横向移动和转动，并通过防护横梁(5)中部的方孔(11)带动防护爪构件(6)产生微量的横向移动和摇头转动。

优选地，所述防护爪构件(6)外套在所述中心护轨(3)上，并与所述中心护轨(3)存在一定的距离，以保证正常运行时不接触，当发生爬轨和跳轨后，车轮摆脱钢轨约束，所述转向架缩尺模型(1)发生横垂向位移，带动所述防护爪构件(6)发生横垂向运动。

优选地，所述防护爪构件(6)包括立杆部分(9)、中间连接部分(12)、左爪(16)、右爪(17)、底板(10)、移动滑槽(15)、接触感应器和控制装置，控制装置位于防护爪构件(6)的中间连接部分，通过可伸缩的活塞杆与左爪(16)和右爪(17)相连接，接触感应器安装在所述左爪(16)和所述右爪(17)的外侧，当所述左爪(16)和所述右爪(17)与所述中心护轨(3)接触时，所述接触感应器识别出接触状态，将所述接触状态传递到控制装置，所述控制装置利用继电器连通电路，通过活塞杆伸长带动所述左爪(16)和所述右爪(17)沿所述移动滑槽(15)横向移动，所述左爪(16)和所述右爪(17)夹紧所述中心护轨(3)，提供横向和垂向的约束条件，使列车脱轨后抱紧所述中心护轨(3)移动。

优选地，所述防护爪构件立杆(9)插入到所述防护横梁中心方孔(11)中，利用螺栓固定连接防护爪构件(6)与防护横梁(5)，所述防护爪构件立杆(9)上设置一列螺栓圆孔，通过改变固定螺栓圆孔位置实现改变防护爪(6)高度，进而改变所述防护爪构件(6)与所述中心护轨(3)之间的距离。

优选地，所述防护爪构件的底板(10)为半圆形结构，当通过曲线时，防护横梁(5)能带动防护爪构件(6)发生转动与一定的横向移动，避免曲线脱轨时中心护轨(3)与防护爪构件(6)发生碰撞。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的装置能够在列车脱轨试验平台中，当车轮摆脱钢轨约束，完成全过程脱轨后，约束高速列车模型的横垂向运动，限制脱轨高速列车模型停止在试验平台上，达到“脱轨不脱线”的目的，确保周围人员与设备的安全性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种高速列车模型脱轨全过程试验安全防护装置的纵向整体结构示意图。

图2为图1所示防护横梁与转向架缩尺模型连接的示意图。

图3为图1所示防护爪构件的立体图。

图4为图1所示中心护轨的立面图。

图中：1.转向架缩尺模型；2.钢轨缩尺模型；3.中心护轨；4.列车滚动试验台；5.防护横梁；6.防护爪构件；7.弹簧装置；8.矩形凹槽；9.防护爪构件立杆；10.防护爪构件底板；11.防护横梁中部方孔；12.防护爪构件中间连接部分；13.缓冲材料；14.固定螺栓；15.移动滑槽；16.左爪；17.右爪。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明提供了一种高速列车模型脱轨全过程试验安全防护装置，该装置能够在列车脱轨试验平台中，当车轮摆脱钢轨约束，完成全过程脱轨后，约束高速列车模型的横垂向运动，限制脱轨高速列车模型停止在试验平台上，达到“脱轨不脱线”的目的，确保周围人员与设备的安全性。

本发明实施例提供了一种高速列车模型脱轨全过程试验安全防护装置的纵向整体结构示意图如图1所示，包括：转向架缩尺模型(1)、钢轨缩尺模型(2)、中心护轨缩尺模型(3)、列车滚动试验台座防护横梁(5)和防护爪构件(6)。其中转向架缩尺模型(1)放置于所述钢轨缩尺模型(2)之上；钢轨缩尺模型(2)安装于所述列车滚动试验台座(4)之上；中心护轨(3)安装于所述列车滚动试验台座(4)之上；防护横梁(5)通过弹簧装置(7)相连于所述转向架缩尺模型(1)；防护爪构件(6)安装于防护横梁(5)中部，一旦发生脱轨状况，防护爪构件(6)将与中心护轨(3)接触，对脱轨车辆产生横向和垂向的限制作用，达到“脱轨不脱线”的目的。

所述转向架缩尺模型(1)包括一对用于安装所述防护横梁(5)的矩形凹槽(8)，该一对矩形凹槽(8)分别位于转向架缩尺模型(1)底部左侧和右侧。

所述中心护轨(3)采用工字型截面，牢固可靠安装在所述钢轨缩尺模型(1)中间，与两侧的钢轨缩尺模型(2)平行，并且所述中心护轨(3)的顶部高出所述钢轨缩尺模型(2)的轨面。

所述防护爪构件(6)外套在所述中心护轨(3)上，并与所述中心护轨(3)存在一定的距离，以保证正常运行时不接触。而发生爬轨和跳轨后，车轮摆脱钢轨约束，所述转向架缩尺模型(1)发生较大的横垂向位移，带动所述防护爪构件(6)发生横垂向运动。

图2为本发明实施例提供的一种高速列车模型脱轨全过程试验安全防护装置的防护横梁(5)的连接示意图。如图2所示，防护横梁(5)两端通过弹簧装置(7)与转向架缩尺模型(1)相连接，安装在所述转向架缩尺模型(1)底部两侧的矩形凹槽(8)中。防护横梁(5)通过中部方孔(11)与所述防护爪构件(6)连接。弹簧装置(7)位于转向架缩尺模型(1)底部的矩形凹槽(8)中，矩形凹槽(8)中包含三个弹簧，其中两个纵向弹簧，一个横向弹簧，两个纵向弹簧分别连接所述防护横梁(5)与转向架缩尺模型(1)。以此弹簧装置实现防护横梁(5)能够发生微量的横向移动和摇头转动，通过防护梁中部方孔(11)带动防护爪构件(6)产生微量的横向移动和摇头转动，以减少正常通过曲线地段时中心护轨(3)与防护爪构件(6)的碰撞。

图3为本发明实施例提供的一种高速列车模型脱轨全过程试验安全防护装置的防护爪构件示意图。如图3所示，防护爪构件(6)包括防护爪构件立杆(9)、防护爪构件中间连接部分(12)、防护爪构件底板(10)、左爪(16)、右爪(17)、底板(10)、移动滑槽(15)、接触感应器和控制装置(图中未标出)。其中防护爪构件立杆(9)插入到防护横梁中心方孔(11)中，利用螺栓固定连接防护爪构件(6)与防护横梁(5)，由于防护爪构件立杆(9)存在一列螺栓圆孔，因而可以改变固定螺栓圆孔位置实现改变防护爪(6)高度，进而改变所述防护爪构件(6)与所述中心护轨(3)之间的距离。防护爪构件底板(10)设计为半圆形结构，当通过曲线时，防护横梁(5)能带动防护爪构件(6)发生转动与一定的横向移动，避免曲线脱轨时中心护轨(3)与防护爪构件(6)发生猛烈的碰撞。

控制装置位于防护爪构件(6)的中间连接部分，通过可伸缩的活塞杆与左爪(16)和右爪(17)相连接。左爪(16)和右爪(17)外侧安装有接触感应器，当发生脱轨后，左右爪与中心护轨(3)发生接触，接触感应器会将此接触状态传递到控制装置，控制装置利用继电器连通电路，通过活塞杆伸长带动控制左爪(16)和右爪(17)沿所述移动滑槽(15)横向移动。所述左爪(16)和所述右爪(17)夹紧所述中心护轨(3)，提供横向和垂向的约束条件，使列车脱轨后抱紧所述中心护轨(3)移动，以抱轨形式起到安全防护作用，最终利用缓冲制动装置将列车停在试验台上，实现“脱轨不脱线”的目的。

图4为本发明实施例提供的一种高速列车模型脱轨全过程试验安全防护装置的中心护轨(3)的示意图。如图4所示，中心护轨(3)通过打孔、攻丝、固定螺栓(14)安装于列车滚动试验台座(4)之上，以保证中心护轨(3)具有很强的抗冲击、抗倾覆能力，能够起到防护作用。在中心护轨外侧包裹防冲击缓冲材料(13)，以降低曲线脱轨时中心护轨(3)与防护爪构件(6)之间的碰撞能量，减小脱轨防护时的冲击作用。

本发明实施例提供的一种高速列车模型脱轨全过程试验安全防护装置试验过程包括：

当转向架缩尺模型沿钢轨运行到脱轨地段时，通过预设的脱轨条件使得车轮摆脱钢轨约束，此时转向架缩尺模型在横向和垂向会产生较大的位移，通过防护横梁带动防护爪构件产生较大的横向和垂向位移。由于防护爪构件与中心护轨预留的距离只能保证列车正常运行，因而脱轨发生后，防护爪构件左右爪与中心护轨发生碰撞接触，位于左右爪外侧的接触感应器识别到接触状态后，将此状态传递到控制装置，由控制装置控制左右爪沿横向滑槽移动，使左右爪快速加紧中心护轨，形成抱轨形式的安全防护措施，限制列车脱轨后继续发生横向和垂向的位移，防止列车脱轨后飞出试验平台。

最终，列车通过防护爪构件沿中心护轨移动，并利用缓冲制动装置将列车停止在试验平台上，达到列车全过程脱轨试验“脱轨不脱线”目的。

综上所述，本发明实施例的装置能够保证高速列车模型完成脱轨全过程试验研究后，高速列车模型在试验台座上实现安全回收，使得脱轨列车不对试验人员和其他设备造成损害，为高速列车脱轨试验研究提供安全保障，也为高速列车试验平台的升级改造提供技术支撑。

本发明实施例的装置能够在列车脱轨试验平台中，当车轮摆脱钢轨约束，完成全过程脱轨后，约束高速列车模型的横垂向运动，限制脱轨高速列车模型停止在试验平台上，达到“脱轨不脱线”的目的，确保周围人员与设备的安全性。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。