(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211159997.6 (22)申请日 2022.09.22 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市麓山 南路932号 (72)发明人 不公告发明人 　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 万慧华 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 用于碰撞实验的列车三维缩比等效模型构 建方法及系统 (57)摘要 本发明提供了一种用于碰撞实验的列车三 维缩比等效模 型构建方法及系统， 涉及列车碰撞 实验技术领域， 包括： 构建列车点头运动动力学 模型； 基于缩比模型和全尺寸模 型的撞击角速度 一致原则和撞击加速度一致的原则， 对列车点头 运动动力学模 型进行积分换算， 得到三维缩比因 子； 根据三维缩比因子， 确定列车碰撞三维缩比 准则； 根据列车碰撞三维缩比准则构建列车碰撞 的三维缩比等效模型。 本发明通过确定三维缩比 准则， 能够构建碰撞实验的列车三维缩比等效模 型用于列车碰撞实验， 提高列车碰撞实验的合理 性和仿真准确度。 权利要求书3页 说明书13页 附图10页 CN 115455567 A 2022.12.09 CN 115455567 A 1.一种用于 碰撞实验的列车三维缩比等效模型构建方法， 其特 征在于， 包括： 构建列车点头运动 动力学模型； 基于缩比模型和全尺寸模型的撞击角速度一致原则和撞击加速度一致的原则， 对列 车 点头运动 动力学模型进行积分换算， 得到三维缩比因子； 根据所述 三维缩比因子， 确定列车碰撞三维缩比准则； 根据所述列车碰撞三维缩比准则构建列车碰撞的三维缩比等效模型。 2.根据权利要求1所述的一种用于碰撞实验的列车三维缩比等效模型构建方法， 其特 征在于， 所述列车碰撞三维缩比准则为： 其中， [L]表示全尺寸列车三维尺寸矩阵； 表示缩比模型三维尺寸矩阵； m表示全尺寸 列车的质量； 表示缩比模型的质量； [F]表示全尺寸列车三维受力矩阵； 表示缩比模型 三维受力矩阵； α 为三维缩比因子； [S]表示全尺寸列车三维位移矩阵； 表示缩比模型三 维位移矩阵； 表示一阶微分后的全尺寸列车三维位移矩阵； 表示一阶微分后的缩比 模型三维位移矩阵； 表示二阶微分后的全尺寸列车三维位移矩阵； 表示二阶微分后 的缩比模型三维位移矩阵； t表示响应时间； [θ]表示全尺寸列车绕三维坐标轴的转动位移 矩阵； 表示缩比模型绕三维坐标轴的转动位移矩阵； 表示一阶微分后的全尺寸列车 绕三维坐标轴的转动位移矩阵； 表示一阶微分后的缩比模型绕三维坐标轴的转动位移 矩阵； 表示二阶微分后的全尺寸列车绕三维坐标轴的转动位移矩阵； 表示二阶微分 后的缩比模型绕三维坐标轴的转动位移矩阵； [J]表示全尺寸列车绕三维坐标轴的转动惯 量矩阵； 表示缩比模型绕三维坐标轴的转动惯量矩阵。 3.根据权利要求1所述的一种用于碰撞实验的列车三维缩比等效模型构建方法， 其特 征在于， 所述三维缩比等效模型包括等效缩比车体和 等效缩比吸能结构， 以及等效缩比的权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115455567 A 2转向架区域垂向与横向弹簧 ‑阻尼系统。 4.根据权利要求3所述的一种用于碰撞实验的列车三维缩比等效模型构建方法， 其特 征在于， 所述等效缩比车体的材 料为实心铁块； 所述等效缩比吸能结构的材 料为蜂窝铝或者 泡沫铝； 所述等效缩比的转向架区域垂向与横向弹簧 ‑阻尼系统为弹簧 ‑阻尼器。 5.根据权利要求1所述的一种用于碰撞实验的列车三维缩比等效模型构建方法， 其特 征在于， 在根据所述列车碰撞三维缩比准则构建列车碰撞的三维缩比等效模型之后， 还包 括： 对三维缩比等效模型进行碰撞实验， 得到列车的缩比碰撞数据； 根据所述列车碰撞三维缩比准则， 对所述缩比碰撞数据进行还原， 得到全尺寸列车碰 撞数据； 基于所述全尺寸列车碰撞数据对列车的安全性能进行优化。 6.一种用于 碰撞实验的列车三维缩比等效模型构建系统， 其特 征在于， 包括： 列车点头运动 动力学模型构建模块， 用于构建列车点头运动 动力学模型； 三维缩比因子确定模块， 用于基于缩比模型和全尺寸模型的撞击角速度一致原则和撞 击加速度一 致的原则， 对列车点头运动 动力学模型进行积分换算， 得到三维缩比因子； 列车碰撞三维缩比准则确定模块， 用于根据所述三维缩比因子， 确定列车碰撞三维缩 比准则； 三维缩比等效模型构建模块， 用于根据所述列 车碰撞三维缩比准则构建列 车碰撞的三 维缩比等效模型。 7.根据权利要求6所述的一种用于碰撞实验的列车三维缩比等效模型构建系统， 其特 征在于， 所述列车碰撞三维缩比准则为： 其中， [L]表示全尺寸列车三维尺寸矩阵； 表示缩比模型三维尺寸矩阵； m表示全尺寸 列车的质量； 表示缩比模型的质量； [F]表示全尺寸列车三维受力矩阵； 表示缩比模权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115455567 A 3