专利名称：一种车辆、桥梁模型风洞试验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆模型风洞试验系统，尤其涉及一种车辆、桥梁模型风洞试验 系统。
背景技术：
为保证机车的安全运行，需要研究机车在侧向风作用下车辆和桥梁的气动力状 态。现已有的车辆模型风洞试验装置中的车辆模型都是静止的，实验系统都仅针对桥梁或 静止的车辆单个物体进行实验，没有考虑车辆和桥梁间的相互气动作用，然后通过迭代使 车辆和桥梁满足耦合关系，没有将二者组合进行实验。而实际情况二者是相互关联的。由 于实际工况中，列车处于桥梁的气动绕流之中，列车的运行必然影响桥梁的气动力，同样桥 梁也处于列车的气动绕流中，桥梁也必然影响列车的气动力，而现有的试验装置均忽略这 些影响，这使得测试的结果与实际情况相差较远，从而使试验结果误差较大。

发明内容
本发明的目的在提供一种车辆、桥梁模型风洞试验系统，本系统可方便地进行不 同风向、不同风速下侧向风对不同车速的车辆的气动力风洞试验，其测试精度高，误差小； 操作简易、方便；并用可适用于多种交通车辆、多种形式的桥梁的气动力风洞试验，适用范 围广。本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是一种车辆、桥梁模型风洞试验系 统，其组成是由设置在风洞内的车辆模型、桥梁模型及动力装置组成；所述的桥梁模型沿长度为等截面，通过桥梁模型支架固定在风洞底板上，桥梁模 型由前、后辅助梁段及前、后辅助梁段中间的测力梁段组成，测力梁段下方设置有桥梁测力 天平，桥梁测力天平下端与风洞底板相连，上端通过桥梁模型支架与测力梁段相连；所述的动力装置的具体组成为固定于地面的导轨支架的上部设有滑槽导轨，滑 槽导轨位于桥梁模型的上方，且与桥梁模型的长度相同，滑槽导轨与滑块匹配，滑块与其下 部的横向支架相连，横向支架通过车辆测力天平和连接杆与车辆模型相连；滑块还连接牵 引绳，牵引绳另一端通过滑轮、滚筒与驱动电机的输出端相连；所述的车辆测力天平和桥梁测力天平还与数据采集及处理装置相连。本发明的工作过程和工作原理是工作时，由风洞提供垂直于桥梁方向的侧向风， 作用在车辆模型上，电机转动通过牵引绳带动滑块沿滑槽导轨的滑槽运动，进而带动车辆 模型运行。通过控制电机转速可使车辆模型在指定时间内加速到预定的速度。在车辆模型 运行过程中，安装在在车辆模型上部的车辆测力天平测试车辆所受的侧向风的作用力，安 装在在桥梁下部的桥梁测力天平测试桥梁所受的侧向风的作用力。测力天平的信号经放大 后由数据采集及处理装置处理。测力梁段两侧的辅助梁段，用于模拟桥道对车辆气动绕流的影响；测力梁段用于 测试桥道梁段的气动力系数。当车辆运行在辅助梁段时，测力梁段处的天平测量的为无车
3情况下桥梁的气动力；当车辆运行于测力梁段正上方时，测量的是车桥组合状态下的气动 力。通过调节驱动电机及滚筒转速方便地实现不同车速的设定。与现有技术相比，本发明的有益效果是由于本发明的车辆处于运动中，因此测试的结果中包括了列车的运行对桥梁的气 动力影响，也包括了处于列车的气动绕流中的桥梁对列车运行的影响，因此测试的结果与 实际情况相符，测试准确可靠，误差小。本发明的系统可以方便地改变风速、风向和车辆速 度，操作简易、方便。同时，通过车辆模型的选择，既可模拟多节的轨道交通车辆(如火车、 轻轨)，也可模拟单一的公路交通车辆(如汽车)。而采用不同结构形式的桥梁模型，可模 拟各种结构的梁桥如刚构桥、斜拉桥、悬索桥和上承式拱桥等与车辆之间的气动作用。因 此本发明的风洞试验系统适用于多种车辆模型和多种桥梁模型，其适用范围广。上述的的车辆模型由前段、中间段和后段三段车体组成，且中间段与前段和后段 不接触；中间段通过连杆、车辆测力天平与横向支架相连，前段和后段通过连接杆与横向支 架相连，中间段与桥梁模型的测力梁段等长。这样，中间段用于模拟列车中部的车辆，车辆模型的前段和后段分别模拟头车和 尾车。对于中间段而言，前段和后段两车相当于气动力过渡段。通过在前段和后段设置气 动过渡段，以保证作为测力段的中间段的气动力稳定，减弱车头和车尾处端部三维绕流的 影响，从而可以更准确地测试中间段所受侧风的影响，提高测试的准确度。上述的驱动电机为伺服电机。这样，伺服电机的转速可通过编程控制，可在指定时间内加速到设定的速度，加速 完成后能精确设定转速，并以恒定的转速转动。从而模拟在某一指定牵引力作用下车辆所 受侧风的影响。下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步详细的说明。


图1本发明实施例的主视结构示意图。图2是图1去掉风洞后的放大A-A剖视图。
具体实施例方式实施例图1、2示出，本发明的一种具体实施方式
是，一种车辆、桥梁模型风洞试验系统， 其组成是由设置在风洞3内的车辆模型1、桥梁模型2及动力装置组成；所述的桥梁模型2沿长度为等截面，通过桥梁模型支架21固定在风洞底板31上， 桥梁模型2由前、后辅助梁段22、23及前、后辅助梁段22、23中间的测力梁段24组成，测力 梁段24下方设置有桥梁测力天平4，桥梁测力天平4下端与风洞底板31相连，上端通过桥 梁模型支架21与测力梁段24相连；动力装置的具体组成为固定于地面的导轨支架52的上部设有滑槽导轨51，滑槽 导轨51位于桥梁模型2的上方，且与桥梁模型2的长度相同，滑槽导轨51与滑块53匹配， 滑块53与其下部的横向支架54相连，横向支架54通过车辆测力天平6和连接杆59与车 辆模型1相连；滑块53还连接牵引绳55，牵引绳55另一端通过滑轮56、滚筒57与驱动电
4机58的输出端相连；车辆测力天平6和桥梁测力天平4还与数据采集及处理装置相连。本例的的车辆模型1由前段11、中间段12和后段13三段车体组成，且中间段12 与前段11和后段13不接触；中间段12通过连杆59、车辆测力天平6与横向支架54相连， 前段11和后段13通过连接杆59与横向支架54相连，中间段12与桥梁模型2的测力梁段 24等长。本例的的驱动电机58为伺服电机。由于车轮挡风作用较小，因此，本发明的车辆模型上未设置车轮。本发明中滚筒的作用是，牵引绳绕滚筒转动的同时亦发生平动，从而使牵引绳均 勻地单层缠绕在滚筒上，以避免牵引绳重叠缠绕导致真实缠绕周长的变化。本发明的车辆测力天平和连接杆可以连接在横向支架下的不同横向位置上，从而 可以实现车辆模型在桥梁模型上方的不同横向位置上进行纵向行使的风洞试验。
权利要求
一种车辆、桥梁模型风洞试验系统，其组成是由设置在风洞(3)内的车辆模型(1)、桥梁模型(2)及动力装置组成；所述的桥梁模型(2)沿长度为等截面，通过桥梁模型支架(21)固定在风洞底板(31)上，桥梁模型(2)由前、后辅助梁段(22、23)及前、后辅助梁段(22、23)中间的测力梁段(24)组成，测力梁段(24)下方设置有桥梁测力天平(4)，桥梁测力天平(4)下端与风洞底板(31)相连，上端通过桥梁模型支架(21)与测力梁段(24)相连；所述的动力装置的具体组成为固定于地面的导轨支架(52)的上部设有滑槽导轨(51)，滑槽导轨(51)位于桥梁模型(2)的上方，且与桥梁模型(2)的长度相同，滑槽导轨(51)与滑块(53)匹配，滑块(53)与其下部的横向支架(54)相连，横向支架(54)通过车辆测力天平(6)和连接杆(59)与车辆模型(1)相连；滑块(53)还连接牵引绳(55)，牵引绳(55)另一端通过滑轮(56)、滚筒(57)与驱动电机(58)的输出端相连；所述的车辆测力天平(6)和桥梁测力天平(4)还与数据采集及处理装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种车辆、桥梁模型风洞试验系统，其特征在于所述的车辆 模型(1)由前段(11)、中间段(12)和后段(13)三段车体组成，且中间段(12)与前段(11) 和后段(13)不接触；中间段(12)通过连杆(59)、车辆测力天平(6)与横向支架(54)相 连，前段(11)和后段(13)通过连接杆(59)与横向支架(54)相连，中间段(12)与桥梁模 型⑵的测力梁段(24)等长。
3.根据权利要求1所述的一种车辆、桥梁模型风洞试验系统，其特征在于所述的驱动 电机(58)为伺服电机。全文摘要
一种车辆、桥梁模型风洞试验系统，由设置在风洞内的车辆模型、桥梁模型及动力装置组成。桥梁模型由前、后辅助梁段及中间的测力梁段组成，通过支架固定在风洞底板上。测力梁段下方连接桥梁测力天平，桥梁测力天平的下端与风洞底板相连；固定于地面的导轨支架的上部设有滑槽导轨，滑槽导轨位于桥梁模型的上方，滑槽导轨与滑块匹配，滑块与其下部的横向支架相连，横向支架通过车辆测力天平和连接杆与车辆模型相连；滑块还通过牵引绳、滑轮、滚筒与驱动电机相连；车辆测力天平和桥梁测力天平还与数据采集及处理装置相连。本系统的测试精度高，误差小；操作简易、方便；可用于多种交通车辆、多种形式的桥梁的风洞试验，适用范围广。
文档编号G01M9/02GK101968399SQ20101050972
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者廖海黎, 李永乐, 高宏力 申请人:西南交通大学