一種列車空氣阻力測量的方法和裝置的製作方法
2023-06-27 03:57:26 2
專利名稱：一種列車空氣阻力測量的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及軌道交通技術領域，涉及列車運行阻力的測量，尤其涉及一種列車空氣阻カ測量的方法以及採用這種方法的裝置。
背景技術：
列車的運行阻力與其動カ性及經濟性緊密 相關，是列車的基礎技術參數，運行阻カ測試也是機車車輛整車型式試驗的重要項目，體系化的試驗結果-既有各種型號機車、車輛的運行阻カ計算公式在我國持續修訂的鉄路基礎技術規範《列車牽引計算規程》中給出，用於運行圖編制、牽引動力配置、操縱優化等。運行阻力包括基本阻力和附加阻力兩大類，基本阻力反映了機車車輛的基本的阻力特性，附加阻力則是在特殊條件如曲線運行下對基本阻力的補充。和大多數國家類似，我國現行《列車牽引計算規程》中，基本阻力用単位重量對應的単位基本阻力來表徵，且用一個關於速度的二次方程f = A+Bv+Cv2表示，其中v為列車運行速度，A、B、C為由實車運行阻カ測試確定的常數。採用單位基本阻力來表徵列車阻力特性最大的問題是可擴展性差，由於高速區間空氣阻力佔總阻カ比例的快速増加，質量變化導致的阻カ變化顯然不能簡單地用線性關係表示。解決該問題的ー個較好方法是，採用列車總阻力的形式進行表徵且將總阻カ公式與物理過程相結合，如德國結合列車小尺寸風洞模擬試驗給出的ICE/V阻力公式為F =
11.4M+(0. 025M+17. 86p )v+(0. 17+0. 0428N) P v2，其中 F 為總阻力(N), M 為列車質量⑴，P為空氣密度(kg/m3)，N為中間車輛數，V為列車速度(km/h)。2006年以來，我國鉄路通過引進吸收再創新的模式，推出了一系列CRH高速動車組(CRH1、CRH2、CRH5、CRH2C、CRH3、CRH380A、CRH380B 等)，速度等級達到 380km/h。這些動車組均進行了實車的運行阻カ測試，部分車型還進行了全面的風洞試驗，但未能提出較為合理的阻力公式。其原因一方面是風洞試驗與實際情況有差距，更重要的是在實車運行阻力測試中列車空氣阻力與列車其它阻カ是緊密耦合的，目前還沒用途徑以及可借鑑的方法在實車運行阻力測試中有效分離空氣阻力。這樣，解決實車列車空氣阻力的測量問題，實現列車空氣阻力與列車其它阻力的解耦，將為中、高速旅客列車運行阻力公式的完善、列車節能設計的評估、高速列車動カ配置以及列車空氣動力學的基礎研究等提供有效手段，具有重要工程意義。
發明內容
基於上述現有技術的問題，本發明的發明目的在於提供ー種列車空氣阻カ測量的方法和以及採用這種方法的裝置，用以在列車實車阻力測試中有效分離列車空氣阻力與列車其它阻力。一方面，本發明提供了ー種列車空氣阻カ測量的方法，依據列車總阻カ中列車空氣阻カ與列車質量基本無關以及其它阻カ與列車質量成正比的特性，根據至少兩個不同載重狀態下列車惰行阻力測試以及列車總阻力的聯合分析，測量列車空氣阻力，該方法包括a.在至少兩種列車載重狀態下，分別進行列車惰行阻カ測試，得到同步的時間、速度、裡程數據；列車總質量以及旋轉部件的總附加質量，列車總質量與總附加質量相加得到列車等效質量；b.由上步得到的不同載重狀態下的時間、速度、裡程、列車質量、列車等效質量數據，得到不同載重狀態下列車單位等效質量阻カ隨速度變化曲線；c.不同載重狀態下列車單位等效質量阻カ隨速度變化曲線乘以相應列車等效質量，得到不同載重狀態下列車總阻カ隨速度變化曲線；d.根據上述步驟獲得不同載重狀態下列車總阻カ隨速度變化曲線，得到列車空氣阻カ隨速度變化曲線。進ー步地，所述列車載重狀態一般包括空載狀態與額定滿載狀態，可以包括其他介於空載狀態與最大載荷狀態之間的載重狀態。根據列車總阻カ中列車空氣阻力與列車質量基本無關以及其它阻カ與列車質量成正比的特性，獲得所述列車空氣阻力，該列車空氣阻カ隨速度變化曲線具有過零點且單調遞增的特性。另ー方面，列車空氣阻カ隨速度變化曲線具有的過零點且單調遞增特性的可以在步驟b中通過不同載重狀態下列車單位等效質量阻カ隨速度變化曲線的聯立求解實現。列車空氣阻カ隨速度變化曲線具有的過零點且單調遞增特性也可以在步驟d中通過曲線擬合實現。在所述步驟a中需要得到旋轉部件的總附加質量，旋轉部件的附加質量！Iirt表示為
權利要求
1.一種列車空氣阻力測量的方法，其特徵在於，所述方法包括 a.在至少兩種列車載重狀態下，分別進行列車惰行阻力測試，得到同步的時間、速度、裡程數據；列車總質量以及旋轉部件的總附加質量，列車總質量與總附加質量相加得到列車等效質量； b.由上步得到的不同載重狀態下的時間、速度、裡程、列車質量、列車等效質量數據，得到不同載重狀態下列車單位等效質量阻力隨速度變化曲線； c.不同載重狀態下列車單位等效質量阻力隨速度變化曲線乘以相應列車等效質量，得到不同載重狀態下列車總阻力隨速度變化曲線； d.根據上述步驟獲得不同載重狀態下列車總阻力隨速度變化曲線，得到列車空氣阻力隨速度變化曲線。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，根據列車總阻力中列車空氣阻力與列車質量基本無關以及其它阻力與列車質量成正比的特性，獲得所述列車空氣阻力，該列車空氣阻力隨速度變化曲線具有過零點且單調遞增的特性。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，列車空氣阻力隨速度變化曲線具有的過零點且單調遞增特性在步驟b中通過不同載重狀態下列車單位等效質量阻力隨速度變化曲線的聯立求解實現。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，列車空氣阻力隨速度變化曲線具有的過零點且單調遞增特性可以在步驟d中通過曲線擬合實現。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，在所述步驟a中需要得到旋轉部件的總附加質量，旋轉部件的附加質量HV1表示
6.一種採用如權利要求1-5所述方法的列車空氣阻力測量的裝置，其特徵在於，該裝置包括 載重狀態控制模塊，所述載重狀態控制模塊用於控制列車空氣阻力測試中列車的載重狀態； 惰行阻力測試模塊，所述惰行阻力測試模塊用於在列車某載重狀態下進行惰行阻力測試，得到同步的時間、速度、裡程數據； 質量模塊，所述質量模塊用於得到列車某載重狀態下，列車質量、旋轉附加質量及列車等效質量； 單位等效質量阻力模塊，所述單位等效質量阻力模塊用於得到某載重狀態下，列車單位等效質量阻力隨速度變化曲線； 總阻力模塊，所述總阻力模塊用於得到某載重狀態下，列車總阻力隨速度變化曲線；以及 空氣及其它阻力模塊，所述空氣及其它阻力模塊用於得到列車空氣阻力以及其它與列車質量成正比的阻力。
全文摘要
本發明公開了一種列車空氣阻力測量的方法和裝置，依據列車總阻力中列車空氣阻力與列車質量基本無關以及其它阻力與列車質量成正比的特性，通過不同載重條件下的列車惰行測量和總阻力聯合分析，本發明實現了列車空氣阻力與列車其它阻力的解耦，解決了列車空氣阻力的測量問題，為中、高速旅客列車運行阻力公式的完善、列車節能設計的評估、高速列車動力配置、列車空氣動力學研究等提供了有效手段，具有重要工程意義。
文檔編號G01M9/06GK102628732SQ201210107020
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月12日 優先權日2012年4月12日
發明者於衛東, 康熊, 張波, 扈海軍, 曾宇清 申請人:中國鐵道科學研究院機車車輛研究所, 北京縱橫機電技術開發公司