專利名稱：鐵路貨車篷布氣動性能測試分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵路貨車篷布的測試技術(shù)，具體涉及一種用于鐵路貨車篷布的實車測試及氣動力分析方法。
背景技術(shù)：
貨車篷布是鐵路貨車輔助用具，用于苫蓋敞車裝運的怕濕、易燃貨物和其他需要苫蓋的貨物，在鐵路貨運中占有重要的地位。長期以來，由于我國鐵路貨運集裝化程度不高，棚車數(shù)量相對有限，大部分貨物(如糧食、化肥等)運輸都是采用敞車苫蓋篷布的運輸方式。篷布、篷布繩索和繩網(wǎng)的受力直接取決于貨車運行過程中的空氣動力效應(yīng)，我國鐵路運輸已經(jīng)進行了六次大提速，普通客車時速160km/h以上，既有線路的動車組時速250km/h以上，貨車的時速也將達到120km/h以上，加之風(fēng)害嚴(yán)重，客貨混運和取消車長等因素影響，使得貨車的空氣動力效應(yīng)急劇增大，如果貨車上苫蓋篷布時，由于運行過程中列車氣動效應(yīng)的作用，加之貨 物自然下沉后篷布腰繩、邊繩松動、開扣，導(dǎo)致發(fā)生篷布苫蓋不嚴(yán)，篷布向一側(cè)位移以及篷布蓋住車號或手閘等問題，造成貨物濕損，甚至發(fā)生篷布墜落，嚴(yán)重危及行車安全。目前，我國鐵路篷布、篷布繩索和篷布繩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件主要依據(jù)國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場經(jīng)驗制定，然而，國外鐵路貨運八十年代中期之后實現(xiàn)了集裝箱化，已逐步取消了苫蓋篷布貨車運輸貨物的運輸方式。迄今為止，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者從未對貨車篷布、篷布繩索和篷布繩網(wǎng)在復(fù)雜工況下的受力進行過系統(tǒng)研究和綜合試驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于鐵路貨車篷布氣動性能測量和處理的鐵路貨車篷布氣動性能測試分析方法。其通過各種工況下鐵路貨車及篷布的各項采集數(shù)據(jù)的實時獲取，得到不同工況下篷布、篷布繩索或繩網(wǎng)的氣動性能，用于鐵路貨車篷布的安全性能評估和篷布、繩索、繩網(wǎng)的安全科學(xué)評估。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:—種鐵路貨車篷布氣動性能測試分析方法，其特征在于所述方法包括:通過在鐵路貨車及篷布上設(shè)置數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采集獲取包括篷布應(yīng)力、篷布表面壓力分布、篷布繩索和繩網(wǎng)拉力、貨車速度以及環(huán)境風(fēng)速在內(nèi)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)匯總和處理，得到篷布、篷布繩索和篷布繩網(wǎng)在不同工況下的氣動性能。
具體實施方式
中，所述方法進一步包括:在篷布上關(guān)鍵部位設(shè)置應(yīng)變片，獲得篷布在不同工況下的動態(tài)應(yīng)力變化數(shù)據(jù)；在貨車篷布內(nèi)外表面設(shè)置壓力傳感器，獲得篷布在不同工況下的動態(tài)壓力變化數(shù)據(jù)；在篷布繩索和繩網(wǎng)上分別設(shè)置拉力傳感器，獲得篷布在不同運行工況下的氣動力分布數(shù)據(jù)。一實施方式中，所述方法進一步包括:在貨車上設(shè)置速度傳感器，獲得貨車的運行速度；在貨車上裝設(shè)紅外光電測速儀，獲得兩列車交會時的相對速度；在貨車上設(shè)置紅外光電測距儀，獲得該貨車與其他列車交會時兩車車壁之間的距離；在貨車上設(shè)置風(fēng)速傳感器，獲得貨車運行過程中的環(huán)境風(fēng)速；在貨車上安裝攝像頭，獲取貨車篷布在不同工況下的運行姿態(tài)。一實施方式中，所述方法進一步包括:將各數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過一多通道數(shù)據(jù)采集裝置傳送到一分析計算機，該計算機對所述數(shù)據(jù)進行處理和分析，給出篷布、篷布繩索和篷布繩網(wǎng)在不同工況下的氣動性能。另一實施方式中，所述不同工況包括貨車明線運行及交會工況，貨車通過隧道及隧道內(nèi)交會工況，通過 大風(fēng)區(qū)域工況和遠距離運輸工況。該鐵路貨車篷布氣動性能測試分析方法通過在貨車、篷布、繩索和繩網(wǎng)上設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，能夠獲取不同工況下篷布應(yīng)力、篷布表面壓力分布、篷布繩索和繩網(wǎng)拉力、貨車速度、環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向、會車間距以及會車相對車速和實時影像信息等等。根據(jù)動態(tài)的上述各種數(shù)據(jù)信息，可以通過計算機進行數(shù)據(jù)計算處理和分析，為篷布和篷布繩索、繩網(wǎng)運用安全評估，提出篷布安全運輸條件，制定提速后篷布、篷布繩索和篷布繩網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。另外，通過數(shù)值計算確定篷布繩索和繩網(wǎng)在運行和交會過程中的動態(tài)拉力，能檢驗篷布、篷布繩索和繩網(wǎng)強度是否滿足貨車安全運行要求，為制定相關(guān)技術(shù)條件提供依據(jù)。通過實驗室測試手段，對不同工況下使用前后的篷布、篷布繩索的材料及結(jié)構(gòu)進行理化性能試驗，能夠完善篷布的實驗室檢測標(biāo)準(zhǔn)和試驗方法，提出修改建議，更能優(yōu)化篷布維修工藝，采用新技術(shù)、新設(shè)備，提高篷布維修質(zhì)量。同時還能確定影響篷布使用壽命的主要因素，提出報廢條件建議。本發(fā)明的有益效果在于，該鐵路貨車篷布氣動性能測試分析方法設(shè)計合理、實用性強，可用于鐵路貨車篷布氣動性能測量和處理。其通過各種工況下鐵路貨車及篷布的各項采集數(shù)據(jù)的實時獲取，得到不同工況下篷布、篷布繩索和繩網(wǎng)的氣動性能，用于鐵路貨車篷布的安全性能評估和篷布、繩索、繩網(wǎng)的安全科學(xué)評估。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的闡述。


圖1A是本發(fā)明具體實施方式
中D型篷布動態(tài)壓力測點布置示意圖；圖1B是本發(fā)明具體實施方式
中X型篷布動態(tài)壓力測點布置示意圖；圖2A是本發(fā)明具體實施方式
中超車幫大于Im的無網(wǎng)X型篷布的敞車上層篷布的繩索測點分布示意圖；圖2B是本發(fā)明具體實施方式
中超車幫大于Im的無網(wǎng)X型篷布的敞車下層篷布的繩索測點分布示意圖；圖3是本發(fā)明具體實施方式
中貨車以不同速度與CRH2動車組200km/h交會時，篷布氣動升力與貨車運行速度的關(guān)系曲線圖4是本發(fā)明具體實施方式
中貨車時速120km/h與不同運行速度的CRH2動車組交會時，篷布繩索受到的最大拉力與動車組運行速度之間的關(guān)系曲線圖。
具體實施例方式該鐵路貨車篷布氣動性能測試分析方法是通過在鐵路貨車及篷布上設(shè)置數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采集獲取包括篷布應(yīng)力、篷布表面壓力分布、篷布繩索或繩網(wǎng)拉力、貨車速度以及環(huán)境風(fēng)速在內(nèi)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)匯總和處理，得到篷布、篷布繩索和篷布繩網(wǎng)在不同工況下的氣動性能。數(shù)據(jù)采集設(shè)備具體包括:在篷布上關(guān)鍵部位設(shè)置應(yīng)變片，獲得篷布在不同工況下的動態(tài)應(yīng)力變化數(shù)據(jù)；在貨車篷布內(nèi)外表面設(shè)置壓力傳感器，獲得篷布在不同工況下的動態(tài)壓力變化數(shù)據(jù)；在篷布繩索和繩網(wǎng)上分別設(shè)置拉力傳感器，獲得篷布在不同運行工況下的氣動力分布數(shù)據(jù)；在貨車上設(shè)置速度傳感器，獲得貨車的運行速度；在貨車上裝設(shè)紅外光電測速儀，獲得兩列車交會時的相對速度；在貨車上設(shè)置紅外光電測距儀，獲得該貨車與其他列車交會時兩車車壁之間的距離；在貨車上設(shè)置風(fēng)速傳感器，獲得貨車運行過程中的環(huán)境風(fēng)風(fēng)速；

在貨車上安裝攝像頭，獲取貨車篷布在不同工況下的運行姿態(tài)。將各數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過一多通道數(shù)據(jù)采集裝置傳送到一分析計算機，該計算機對所述數(shù)據(jù)進行處理和分析，給出篷布、篷布繩索或篷布繩網(wǎng)受到的氣動力在不同工況下的氣動性能。不同工況包括貨車明線運行及交會工況，貨車通過隧道及隧道內(nèi)交會工況，通過大風(fēng)區(qū)域工況和遠距離運輸工況。下面以苫蓋D型篷布貨車、苫蓋X型篷布貨車與動車組以不同速度交會時，篷布、篷布繩索和篷布繩網(wǎng)氣動力測量為實例進行氣動性能的測試獲取實驗。該項試驗分兩次在膠濟線進行，分別為不同運行速度貨車與200km/h等級動車組和250km/h等級動車組進行交會實驗。第一次實驗安排了由CRH2型動車組與韶7電力機車牽引的貨物列車進行交會試驗。共進行10次交會試驗，其中CRH2型動車組速度分別為200km/h、205km/h和210km/h，貨車速度分別為80km/h、100km/h和120km/h。第二次試驗安排了由CRH2型動車組與DFll機車牽引的貨物列車進行交會試驗，共進行20次交會試驗，其中CRH2型動車組速度分別為220km/h和250km/h，貨車速度分別為 80km/h、100km/h 和 120km/h。1.篷布應(yīng)變片及壓力測點分布為測量貨車正常運行和交會時篷布受到的氣動力，分別在兩種不同類型的篷布上布置了動態(tài)壓力測點，D型篷布上共布置了 24個動態(tài)壓力測點，X型篷布上共布置了 20個動態(tài)壓力測點。具體測點布置情況見圖1A和圖1B。2.篷布繩索、篷布繩網(wǎng)測點布置對敞車不同裝載方案下的D型篷布、X型篷布在有網(wǎng)和無網(wǎng)情況下總共12輛車進行測試。由于試驗車是在即墨-高密區(qū)間往返運行，敞車兩側(cè)都有可能成為交會側(cè)，故在考慮測點布置方案時，盡可能保證兩個方向交會時交會側(cè)都有測點。第一次試驗共布置196個繩索和繩網(wǎng)拉力測點，其中無網(wǎng)X型篷布58個測點(3節(jié)車)，有網(wǎng)X型篷布46個測點(3節(jié)車)，無網(wǎng)D型篷布38個測點(3節(jié)車)和有網(wǎng)D型篷布44個測點(3節(jié)車)。第二次試驗共布置202個繩索和繩網(wǎng)拉力測點，其中無網(wǎng)X型篷布58個測點(3節(jié)車)，有網(wǎng)X型篷布56個測點(3節(jié)車)，無網(wǎng)D型篷布51個測點(3節(jié)車)和有網(wǎng)D型篷布47個測點(3節(jié)車)。例如，第一次試驗中，超車幫大于Im的無網(wǎng)X型篷布的敞車的繩索測點分布如下圖2A和圖2B。其他貨車的測點布置可以根據(jù)類似繩索安置點進行相應(yīng)的設(shè)置。3.客貨交會時篷布氣動力測試數(shù)據(jù)及分析對布置在D型篷布和X型篷布上動態(tài)壓力傳感器測得的交會壓力波進行積分計算，得到篷布的氣動升力如下表I所示。表I貨車以不同速度與CRH2動車組交會時篷布所受氣動力表
權(quán)利要求
1.一種鐵路貨車篷布氣動性能測試分析方法，其特征在于所述方法包括: 通過在鐵路貨車及篷布上設(shè)置數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采集獲取包括篷布應(yīng)力、篷布表面壓力分布、篷布繩索或繩網(wǎng)拉力、貨車速度以及環(huán)境風(fēng)速在內(nèi)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)匯總和處理，得到篷布、篷布繩索或篷布繩網(wǎng)在不同工況下的氣動性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路貨車篷布氣動性能測試分析方法，其特征在于所述方法進一步包括: 在篷布上關(guān)鍵部位設(shè)置應(yīng)變片，獲得篷布在不同工況下的動態(tài)應(yīng)力變化數(shù)據(jù)； 在貨車篷布內(nèi)外表面設(shè)置壓力傳感器，獲得篷布在不同工況下的動態(tài)壓力變化數(shù)據(jù)； 在篷布繩索和繩網(wǎng)上分別設(shè)置拉力傳感器，獲得篷布在不同運行工況下的氣動力分布數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路貨車篷布氣動性能測試分析方法，其特征在于所述方法進一步包括: 在貨車上設(shè)置速度傳感器，獲得貨車的運行速度； 在貨車上裝設(shè)紅外光電測速儀，獲得兩列車交會時的相對速度； 在貨車上設(shè)置紅外光電測距儀，獲得該貨車與其他列車交會時兩車車壁之間的距離； 在貨車上設(shè)置風(fēng)速傳感器，獲得貨車運行過程中的環(huán)境風(fēng)風(fēng)速； 在貨車上安裝攝像頭，獲取貨車篷布在不同工況下的運行姿態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的鐵路貨車篷布氣動性能測試分析方法，其特征在于所述方法進一步包括: 將各數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過一多通道數(shù)據(jù)采集裝置傳送到一分析計算機，該計算機對所述數(shù)據(jù)進行處理和分析，給出篷布、篷布繩索和篷布繩網(wǎng)在不同工況下的氣動性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路貨車篷布氣動性能測試分析方法，其特征在于所述不同工況包括貨車明線運行及交會工況，貨車通過隧道及隧道內(nèi)交會工況，通過大風(fēng)區(qū)域工況和遠距離運輸工況。
全文摘要
一種鐵路貨車篷布氣動性能測試分析方法，其特征在于所述方法包括通過在鐵路貨車及篷布上設(shè)置數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采集獲取包括篷布應(yīng)力、篷布表面壓力分布、篷布繩索或繩網(wǎng)拉力、貨車速度以及環(huán)境風(fēng)速在內(nèi)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)匯總和處理，得到篷布、篷布繩索或篷布繩網(wǎng)在不同工況下的氣動性能。本發(fā)明設(shè)計合理、實用性強，可用于鐵路貨車篷布氣動性能測量和處理。其通過各種工況下鐵路貨車及篷布的各項采集數(shù)據(jù)的實時獲取，獲得不同工況下篷布、篷布繩索或繩網(wǎng)的氣動性能，用于鐵路貨車篷布的安全性能評估和篷布、繩索、繩網(wǎng)的安全科學(xué)評估。
文檔編號G01M9/06GK103245484SQ20131020294
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月28日
發(fā)明者田紅旗, 梁習(xí)鋒, 熊小慧, 劉堂紅, 姚松, 劉國偉, 許平, 張健, 楊志剛 申請人:中南大學(xué)