一种高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统，包括试验平台库体、大型步入式温湿度控制系统、板式无砟轨道结构、移动式原型疲劳试验加载机系统、传感监测检测系统以及辅助设置及设备保障系统。本发明专利技术可用以模拟真实复杂气候环境条件，能分析复杂温度循环、雨水、冻融、列车荷载等外界因素对高速铁路无砟轨道结构、下部基础的影响以及轨道结构服役状态等，还可应用于桥梁、路基、路面、材料等其他领域的多种结构、部件、设备的相关试验与测试，使用范围广泛，具有良好的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统
本专利技术涉及铁路维护
，尤其涉及一种高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统。
技术介绍
随着交通和运输业的快速发展，我国高速铁路技术迅速发展，高速铁路以稳定性、可靠性、平顺性更好的无砟轨道为主。截止2017年底，我国高铁里程已突破2.2万公里，位居世界之首。我国高铁发展速度之快，规模之大，成果之突出，效益之广泛，举世瞩目，高铁已成为中国走向世界、站在世界舞台中央的亮丽名片。随着高速铁路无砟轨道线路运营里程的增多，如何对其进行科学的养护维修管理成为亟待解决的问题，备受国内外相关学者的关注。然而由于我国地域广阔、气候条件差异大、高铁工程建设周期短、建造规模大、早期技术积累和运营经验不足，高速铁路无砟轨道作为置于自然环境中的混凝土结构工程，经受各种复杂气候条件变化和往复列车荷载等多因素耦合的影响，统计表明国内几乎所有高铁都出现了不同程度、不同类型的无砟轨道病害，病害的出现破坏了轨道的完整性，引发无砟轨道结构破坏及失效，影响了无砟轨道的正常服役性能，有的地段甚至已经危及行车安全不得不进行限速。病害的频繁发生同时带来了繁重的无砟轨道养护维修作业，部分区域维修耗时较长而不得不中断线路正常运营，长此以往将阻碍我国高速铁路的健康发展。未来，我国高速铁路无砟轨道体量将会更加庞大，为满足高铁发展需求，建设复杂气候条件高速铁路无砟轨道综合试验与检测设施，对新研发轨道型式设计的科学性、合理性等进行模拟真实环境下的试验验证并提出优化建议，对既有高速铁路无砟轨道在服役过程中的力学性能、损伤机理、劣化机制、疲劳特性等进行研究并推出创新的科学维护理论，对未来高速铁路无砟轨道新型材料应用进行可行性、使用效果等检测认证，以期更好的服务于我国高铁的发展，全面提升我国高速铁路无砟轨道工程的核心竞争力，势在必行。目前针对高速铁路无砟轨道的综合试验或检测，无论是室内平台还是室外试验线，主要是轨道结构部件强度、动力性能等相关测试，缺少对复杂气候条件的考虑，如高低温循环、极端高低温、持续高温，高温下降雨、低温下表面结冰等的真实考虑，以及复杂温度环境与列车荷载耦合作用对轨道结构影响的考虑，难以满足我国幅员辽阔、高铁运营条件气候差异大的国情需求。因此，克服现有高速铁路综合试验平台的不足和技术缺陷是本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统，以解决上述问题。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统，包括试验平台库体、大型步入式温湿度控制系统、板式无砟轨道结构、移动式原型疲劳试验加载机系统；其中：所述试验平台库体包括由多个库体面围成的库体本体、设置在库体本体侧面的大门和观测窗以及设置在所述库体库体本体底部的换气装置和试验平台底座；所述大型步入式温湿度控制系统设置在所述试验平台库体的侧壁处；所述大型步入式温湿度控制系统用于对所述试验平台库体内空气实施升温控制操作、降温控制操作以及加湿控制动作；所述板式无砟轨道结构设置在所述试验平台库体的内部；所述移动式原型疲劳试验加载机系统包括疲劳试验加载机和移动式加力架；所述移动式加力架设置在所述试验平台库体的外部，且所述疲劳试验加载机设置在所述试验平台库体的所述板式无砟轨道结构上部；所述移动式加力架用于将所述疲劳试验加载机连接布置在所述板式无砟轨道结构的上部。优选的，作为一种可实施方案；所述试验平台库体的所述库体面包括由内至外依次设置的内胆层、中间夹层、外胆结构层；所述内胆层采用优质不锈钢板；所述外胆层采用优质彩钢板，所述中间夹层为聚氨脂硬质发泡填充层；所述大门为彩钢板门，所述大门上装有观测窗。优选的，作为一种可实施方案；所述试验平台底座包括由多根槽钢焊接而成的网式框架和设置在网式框架表面上的底座板；所述底座板包括彩钢板和不锈钢板；所述试验平台底座的宽度大于所述试验平台库体的宽度；在所述试验平台底座的宽度上两侧预留有用于所述移动式加力架移动通过的通道，且所述试验平台底座上还预留有排水沟。优选的，作为一种可实施方案；在所述板式无砟轨道结构的具体结构中；所述板式无砟轨道结构由钢轨、弹性扣件、预制轨道板、水泥乳化沥青砂浆调整层以及支承层组成。优选的，作为一种可实施方案；在所述移动式原型疲劳试验加载机系统的具体结构中；所述疲劳试验加载机具体为50吨级伺服驱动机；所述移动式加力架还包括反力架横梁1根、反力架立柱2根、自平衡反力梁2根、分配梁8根。优选的，作为一种可实施方案；在所述大型步入式温湿度控制系统具体结构中；所述大型步入式温湿度控制系统包括制冷系统、加湿系统、加热系统、送风系统和PID控制系统和温湿度彩色液晶触摸显示屏；所述制冷系统包括制冷机组、水泵、水池；所述制冷机组通过所述水泵与所述水池相连通；所述制冷机组用于使用环保冷媒产生冷冻水并输出实现所述试验平台库体内部的空气降温操作；所述加热系统包括蒸汽加热装置；所述蒸汽加热装置包括蒸发器和钛管电加热器、风机、风机涡轮、被控加热电路；所述蒸发器和所述钛管电加热器连接，且所述被控加热电路分别与PID控制系统以及钛管电加热器电连接；所述风机和所述风机涡轮设置在送风系统上；所述PID控制系统用于控制对实现被控加热电路的接通和断开；所述送风系统包括由上送风管道，下回风管道构成的循环送风系统；所述加热系统与所述送风系统连通；所述送风系统用于通过上送风和下回风方式将室内空气经过空气调节腔加热处理后送入所述试验平台库体的试验室内；所述温湿度彩色液晶触摸显示屏用于与制冷系统、加湿系统、加热系统、送风系统以及所述移动式原型疲劳试验加载机系统电连接。优选的，作为一种可实施方案；所述高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统还包括空气调节柜10；所述空气调节柜10设置在所述试验平台库体1的边侧处；所述空气调节柜10内设置有由蒸发器、钛管电加热器、风机、风机涡轮、被控加热电路构成的蒸汽加热装置。优选的，作为一种可实施方案；所述板式无砟轨道结构上方设置有液体喷淋装置。优选的，作为一种可实施方案；所述高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统还包括所述传感监测检测系统和辅助设置及设备保障系统；其中，所述传感监测检测系统包括多个温度、应力应变、位移传感器以及动态测试仪、单片机和数据接收装置；所述传感监测检测系统用于对所述试验平台库体内的温湿度进行实时和长期监测；还用于对所述试验平台库体内的板式无砟轨道结构在荷载作用下的应力、应变、位移进行实时和长期监测；还用于对所述移动式原型疲劳试验加载机系统的位移量以及实施载荷数值进行实时和长期监测；所述辅助设置及设备保障系统设置有多重安全保护装置；所述辅助设置及设备保障系统包括蜂鸣器、用于提供声光报警的指示灯、接地保护装置、加热器短路保护装置、鼓风电机超载保护、独立超温保护系统、漏电断路器、室内急停按钮控制开关、应急灯、消防设备。优选的，作为一种可实施方案；所述高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统还包括计算机装置；所述计算机装置设置在所述试验平台库体的外部；所述计算机装置分别与所述大型步入式温湿度控制系统、所述移动式原型疲劳试验加载机系统和所述传感监测检测系统连接。与现有技术相比，本专利技术实施例的优点在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统，其特征在于，包括试验平台库体(1)、大型步入式温湿度控制系统(2)、板式无砟轨道结构(3)、移动式原型疲劳试验加载机系统(4)；其中：所述试验平台库体(1)包括由多个库体面围成的库体本体、设置在库体本体侧面的大门(7)和观测窗(8)以及设置在所述库体库体本体底部的换气装置和试验平台底座(9)；所述大型步入式温湿度控制系统(2)设置在所述试验平台库体(1)的侧壁处；所述大型步入式温湿度控制系统(2)用于对所述试验平台库体(1)内空气实施升温控制操作、降温控制操作以及加湿控制动作；所述板式无砟轨道结构(3)设置在所述试验平台库体(1)的内部；所述移动式原型疲劳试验加载机系统(4)包括疲劳试验加载机和移动式加力架；所述移动式加力架设置在所述试验平台库体(1)的外部，且所述疲劳试验加载机设置在所述试验平台库体(1)的所述板式无砟轨道结构(3)上部；所述移动式加力架用于将所述疲劳试验加载机连接布置在所述板式无砟轨道结构(3)的上部。

【技术特征摘要】
1.一种高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统，其特征在于，包括试验平台库体(1)、大型步入式温湿度控制系统(2)、板式无砟轨道结构(3)、移动式原型疲劳试验加载机系统(4)；其中：所述试验平台库体(1)包括由多个库体面围成的库体本体、设置在库体本体侧面的大门(7)和观测窗(8)以及设置在所述库体库体本体底部的换气装置和试验平台底座(9)；所述大型步入式温湿度控制系统(2)设置在所述试验平台库体(1)的侧壁处；所述大型步入式温湿度控制系统(2)用于对所述试验平台库体(1)内空气实施升温控制操作、降温控制操作以及加湿控制动作；所述板式无砟轨道结构(3)设置在所述试验平台库体(1)的内部；所述移动式原型疲劳试验加载机系统(4)包括疲劳试验加载机和移动式加力架；所述移动式加力架设置在所述试验平台库体(1)的外部，且所述疲劳试验加载机设置在所述试验平台库体(1)的所述板式无砟轨道结构(3)上部；所述移动式加力架用于将所述疲劳试验加载机连接布置在所述板式无砟轨道结构(3)的上部。2.如权利要求1所述的高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统，其特征在于，所述试验平台库体(1)的所述库体面包括由内至外依次设置的内胆层、中间夹层、外胆结构层；所述内胆层采用优质不锈钢板；所述外胆层采用优质彩钢板，所述中间夹层为聚氨脂硬质发泡填充层；所述大门为彩钢板门，所述大门上装有观测窗。3.如权利要求1所述的高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统，其特征在于，所述试验平台底座(9)包括由多根槽钢焊接而成的网式框架和设置在网式框架表面上的底座板；所述底座板包括彩钢板和不锈钢板；所述试验平台底座(9)的宽度大于所述试验平台库体(1)的宽度；在所述试验平台底座(9)的宽度上两侧预留有用于所述移动式加力架移动通过的通道，且所述试验平台底座(9)上还预留有排水沟。4.如权利要求1所述的高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统，其特征在于，在所述板式无砟轨道结构(3)的具体结构中；所述板式无砟轨道结构(3)由钢轨、弹性扣件、预制轨道板、水泥乳化沥青砂浆调整层以及支承层组成。5.如权利要求1所述的高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统，其特征在于，在所述移动式原型疲劳试验加载机系统(4)的具体结构中；所述疲劳试验加载机具体为50吨级伺服驱动机；所述移动式加力架还包括反力架横梁1根、反力架立柱2根、自平衡反力梁2根、分配梁8根。6.如权利要求1所述的高速铁路无砟轨道复杂环境模拟试验系统，其特征在于，在所述大型步入式温湿度控制系统(2)具体结构中；所述大型步入式温湿度控制系统(2)包括制冷系统(21)、加湿系统(22)、加热系统(23)、送风系统(24)和PID控制系统(25)和温湿度彩色液晶触摸显示屏；所述制冷系统(21)包括制冷机组(211)、水泵(212)、水池(213)；所述制冷机组(211)通过所述水泵(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亮，蔡小培，钟阳龙，何宁，罗必成，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11