高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置，包括反力架以及处于反力架底部的高速铁路轨道模拟结构，反力架与高速铁路轨道模拟结构之间设有用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的垂向力的轨道垂直施力机构以及用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的横向力的轨道横向施力机构，轨道垂直施力机构和轨道横向施力机构通过用于模拟高铁列车转向架的转向架模拟机构作用至高速铁路轨道模拟结构上。可以同时模拟列车实际运行时作用于轨道结构的垂向力和横向力，使得试验结果更加贴合实际。为高速铁路轨道‑路基垂向、横向动力学分析提供可靠的加载平台，为揭示轨道结构损伤破坏经时性特征提供实验依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高速铁路模拟试验
，特别地，涉及一种高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置。
技术介绍
我国铁路建设正呈跨越式发展之势，多条客运专线和高速铁路正在建设之中。随着列车运行速度的提高，工程结构的动力学问题日益突出，而目前高速铁路动力学设计尚未形成系统的理论体系，现有设计方法已难以满足高速铁路快速发展的需要。针对高速铁路工程结构动力学关键问题，对高速列车-轨道-路基系统动力学开展模型试验，提出高速铁路轨道-路基动力性能室内模型试验和现场测试标准，对形成具有自主知识产权的我国高速铁路建造技术体系具有重大的实际意义，为我国高速铁路建设和可持续发展提供重要技术支撑。目前，高速铁路动力荷载模拟装置仅能满足垂向动力加载，而高速列车在运行时由于蛇形运动会给钢轨施加横向力作用，其亦会对轨道-结构以及列车运行的安全性造成不可忽视的影响，现有模拟装置忽略了轨道结构在实际运营过程中承受的其他方向的作用力影响，不能完整研究轨道动态特性，通过此实际尺寸模型所模拟反映的轨道-路基的经时性行为有其局限性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置，以解决现有高速铁路动力荷载模拟装置，忽略了轨道结构在实际运营过程中承受的其他方向的作用力影响，不能完整研究轨道动态特性，通过此实际尺寸模型所模拟反映的轨道-路基的经时性行为有其局限性的技术问题。本专利技术提供一种高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置，包括反力架以及处于反力架底部的高速铁路轨道模拟结构，反力架与高速铁路轨道模拟结构之间设有用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的垂向力的轨道垂直施力机构以及用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的横向力的轨道横向施力机构，轨道垂直施力机构和轨道横向施力机构通过用于模拟高铁列车转向架的转向架模拟机构作用至高速铁路轨道模拟结构上。进一步地，转向架模拟机构包括两组安装在高速铁路轨道模拟结构的轨道上用于模拟高铁列车转向架并防止在高速铁路轨道模拟结构的轨道滚动的二分之一轮对、垂直并对称固接在二分之一轮对上用于均匀传递上部荷载的刚性分配梁以及沿两组二分之一轮对的布设方向连接两组二分之一轮对用于使两组二分之一轮对固定成组并均匀传递荷载的轮对纵向连接杆。进一步地，刚性分配梁垂直并对称放置于二分之一轮对的半圆轮之上，并通过焊接固定，以防止试验过程中刚性分配梁位移超限。进一步地，轨道横向施力机构包括沿高速铁路轨道模拟结构的横向固接于反力架的斜撑上并用于向转向架模拟机构均匀施加横向力的横向作动器，横向作动器通过水平固定装置固定在反力架的斜撑上，横向作动器与反力架的横梁之间设有用于沿横向作动器的侧向固定横向作动器的垂直固定装置；横向作动器的作动头通过横向传力杆连接在二分之一轮对上，横向作动器、横向传力杆以及二分之一轮对同轴布置。进一步地，横向传力杆包括由一块钢板和四根钢制圆柱体焊接而成的传力杆前端以及由一根钢制圆柱体构成的传力杆末端。进一步地，轨道垂直施力机构包括沿竖向固接在反力架的横梁上并垂直高速铁路轨道模拟结构用于向转向架模拟机构均匀施加垂向力的垂向作动器，垂向作动器的作动头置于刚性分配梁上表面开设的凹槽中，垂向作动器的作动头与凹槽底部之间设有用于使垂向作动器产生有限的移动以适应由于横向作动器的加载对垂向作动器位置的影响的刚性滚轮，垂向作动器的作动头底部通过刚性滚轮与刚性分配梁接触。进一步地，凹槽的槽深大于垂向作动器的作动头与凹槽的槽底之间的间距，以防止作动头从凹槽内脱出。进一步地，垂向作动器的作动头与凹槽的槽侧壁之间留有3cm-5cm的间隙，以保证垂向作动器仅有底部通过刚性滚轮与刚性分配梁接触。进一步地，刚性分配梁底部向上拱起1cm-5cm，拱起边缘处设置用于防止其在垂向作动器加载时下挠接触轮轴和防止应力集中的弧形过渡。进一步地，反力架的横梁上设有用于吊装反力架的吊耳；反力架的立柱为高度可调的伸缩立柱，或者反力架的横梁在立柱上高度可调。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置，可以同时模拟列车实际运行时作用于轨道结构的垂向力和横向力，并且横向力和垂向力结合模拟其他方向的作用力，使得试验结果更加贴合实际。转向架模拟机构模拟高速列车转向架，垂向力和横向力传递至转向架模拟机构，可以模拟列车实际运行中垂向力和横向力对轨道结构的作用。通过反力架可以自由调节模拟装置的安装高度，向轨道垂直施力机构以及轨道横向施力机构输入预设的动力荷载时程，可以对不同的轨道结构形式进行加载。为高速铁路轨道-路基垂向、横向动力学分析提供可靠的加载平台，为揭示轨道结构损伤破坏经时性特征提供实验依据。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置的结构示意图；图2是本专利技术优选实施例的高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置沿线路纵向断面的结构示意图；图3是本专利技术优选实施例的高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置的俯视结构示意图；图4是本专利技术优选实施例的高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置的立体结构示意图；图5是本专利技术优选实施例的刚性分配梁的立体结构示意图。图例说明：1、反力架；2、横向作动器；3、垂向作动器；4、刚性分配梁；5、水平固定装置；6、垂直固定装置；7、横向传力杆；8、二分之一轮对；9、纵向连接杆；10、刚性滚轮；11、横梁；12、斜撑；13、传力杆前端；14、传力杆末端。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。图1是本专利技术优选实施例的高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置的结构示意图；图2是本专利技术优选实施例的高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置沿线路纵向断面的结构示意图；图3是本专利技术优选实施例的高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置的俯视结构示意图；图4是本专利技术优选实施例的高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置的立体结构示意图；图5是本专利技术优选实施例的刚性分配梁的立体结构示意图。如图1所示，本实施例的高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置，包括反力架1以及处于反力架1底部的高速铁路轨道模拟结构，反力架1与高速铁路轨道模拟结构之间设有用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的垂向力的轨道垂直施力机构以及用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的横向力的轨道横向施力机构，轨道垂直施力机构和轨道横向施力机构通过用于模拟高铁列车转向架的转向架模拟机构作用至高速铁路轨道模拟结构上。本专利技术高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置，可以同时模拟列车实际运行时作用于轨道结构的垂向力和横向力，并且横向力和垂向力结合模拟其他方向的作用力，使得试验结果更加贴合实际。转向架模拟机构模拟高速列车转向架，垂向力和横向力传递至转向架模拟机构，可以模拟列车实际运行中垂向力和横向力对轨道结构的作用。通过反力架1可以自由调节模拟装置的安装高度，向轨道垂直施力机构以及轨道横向施力机构输入预设的动力荷载时程，可以对不同的轨道结构形式进行加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置，包括反力架(1)以及处于所述反力架(1)底部的高速铁路轨道模拟结构，其特征在于，所述反力架(1)与高速铁路轨道模拟结构之间设有用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的垂向力的轨道垂直施力机构以及用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的横向力的轨道横向施力机构，轨道垂直施力机构和轨道横向施力机构通过用于模拟高铁列车转向架的转向架模拟机构作用至高速铁路轨道模拟结构上。

【技术特征摘要】
1.一种高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置，包括反力架(1)以及处于所述反力架(1)底部的高速铁路轨道模拟结构，其特征在于，所述反力架(1)与高速铁路轨道模拟结构之间设有用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的垂向力的轨道垂直施力机构以及用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的横向力的轨道横向施力机构，轨道垂直施力机构和轨道横向施力机构通过用于模拟高铁列车转向架的转向架模拟机构作用至高速铁路轨道模拟结构上。2.根据权利要求1所述的高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置，其特征在于，所述转向架模拟机构包括两组安装在高速铁路轨道模拟结构的轨道上用于模拟高铁列车转向架并防止在高速铁路轨道模拟结构的轨道滚动的二分之一轮对(8)、垂直并对称固接在所述二分之一轮对(8)上用于均匀传递上部荷载的所述刚性分配梁(4)以及沿两组二分之一轮对(8)的布设方向连接两组所述二分之一轮对(8)用于使两组所述二分之一轮对(8)固定成组并均匀传递荷载的轮对纵向连接杆(9)。3.根据权利要求2所述的高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置，其特征在于，所述刚性分配梁(4)垂直并对称放置于所述二分之一轮对(8)的半圆轮之上，并通过焊接固定，以防止试验过程中所述刚性分配梁(4)位移超限。4.根据权利要求2所述的高速铁路轮轨垂横向力耦合加载模拟装置，其特征在于，所述轨道横向施力机构包括沿高速铁路轨道模拟结构的横向固接于所述反力架(1)的斜撑(12)上并用于向转向架模拟机构均匀施加横向力的所述横向作动器(2)，所述横向作动器(2)通过水平固定装置(5)固定在所述反力架(1)的斜撑(12)上，所述横向作动器(2)与所述反力架(1)的横梁(11)之间设有用于沿所述横向作动器(2)的侧向固定所述横向作动器(2)的垂直固定装置(6)；所述横向作动器(2)的作动头通过横向传力杆(7)连接在所述二分之一轮对(8)上，所述横向作动器(2)、所述横向传力杆(7)以及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：余志武，罗俊，陈智，谈遂，毛建锋，何贤丰，宋善义，曾志平，
申请(专利权)人：中南大学，高速铁路建造技术国家工程实验室，
类型：发明
国别省市：湖南;43