一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统技术方案

本发明专利技术提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，包括缩尺轨道结构和缩尺列车模型，以及用于加载模拟环境的地震模拟模块、基础大变形模拟模块、隧道段模拟模块、强风模拟模块和桥梁段模拟模块。地震模拟模块具有振动台，用于向缩尺轨道结构加载振动；基础大变形模拟模块具有顶升装置，用于使缩尺轨道结构产生变形；强风模拟模块用于向缩尺列车模型施加气流；隧道段模拟模块用于获得缩尺列车模型通过时产生的噪音；隧道段模拟模块和桥梁段模拟模块分别具有用于缩尺列车模型通过的缩尺隧道结构和缩尺桥梁结构。本发明专利技术提供的系统，能够实现高速列车乘客舒适度综合测试功能，为复杂运行条件下列车运行安全状态研究提供更可靠的试验数据。

【技术实现步骤摘要】
一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统
本专利技术涉及铁路车辆轨道试验装置
，尤其涉及一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统。
技术介绍
目前，我国轨道交通事业快速发展，铁路运输交通网已覆盖我国绝大多数区域，成为最为方便快捷的交通方式，但与此同时，对出行方式的安全性与舒适性提出更高要求。因此，如何科学维护轨道交通运营线路，使其长期保持高安全的运营品质，是我国现阶段面临的重大科学问题。安全性与列车运行过程中线路条件有密切关系，目前对于列车运行安全性的研究主要集中于理论研究，一般从建立车辆/轨道耦合动力学模型，采用虚拟轨道不平顺作为激励，得出随机响应来对列车运行的安全性进行评估，但数值方法无法精确模拟复杂线路条件下列车运行安全状态，且缺少相应的实验验证，因此很难准确对复杂线路条件下列车运行安全状态实现精确评估。也有部分学者采用线路实车开展极端复杂线路条件下列车运行安全状态研究，但是实尺试验费用高、安全性无法保证，并且试验条件可重复性差，无法重复获得试验数据；很难实现极端线路条件、运行速度、不同轨下基础等复杂运行环境与列车运行安全性之间映射关系参数化的研究。因此，目前复杂运营条件下(地震、基础大变形、横风、高速通过隧道区等)高速列车运行安全性试验研究领域正把重心放到室内的高速列车复杂运行条件综合模拟试验平台这一方向上。但现有的地震模拟试验台及横风区模拟试验台大都只针对静止状态下列车安全性进行研究，无法考虑列车高速条件与地震及横风条件的耦合作用。缩尺列车高速试验平台研究重点大都集中于列车空气动力学，轮轨接触关系，并且所用牵引模式大都为空气炮、橡皮绳等瞬间加速弹射装置实现，无法准确模拟列车加速过程与制动过程，此外现有的高速列车试验平台并不能实现复杂线路条件的模拟。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，用于解决现有技术中存在的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，包括缩尺轨道结构和缩尺列车模型，以及分别向缩尺轨道结构和缩尺列车模型加载模拟环境的地震模拟模块、基础大变形模拟模块、隧道段模拟模块、强风模拟模块和桥梁段模拟模块；地震模拟模块具有振动台，用于向缩尺轨道结构加载震动；基础大变形模拟模块具有顶升装置，用于使缩尺轨道结构产生变形；强风模拟模块用于向缩尺列车模型施加气流；隧道段模拟模块和桥梁段模拟模块分别具有用于缩尺列车模型通过的缩尺隧道结构和缩尺桥梁结构；系统还具有列车运行安全状态监测子系统，用于采集：缩尺轨道结构产生的振动数据和变形数据；缩尺列车模型行驶过程中的列车加速度数据、车轮运行姿态数据和列车车厢内部声压级数据；缩尺列车模型受到的风压载荷数据。优选地，基础大变形模拟模块包括多个位于缩尺轨道结构下方的顶升装置，该多个顶升装置沿缩尺轨道结构延伸方向间隔布置，每个顶升装置包括底座、螺帽、丝杆、顶升头和位移计；底座固定安装，螺帽安装在底座的顶部，并且可相对于底座转动；丝杆一侧贯穿螺帽和底座，并且与螺帽相配合，顶升头位于丝杆另一侧，并且与缩尺轨道结构相连接，通过螺帽相对于底座转动，使丝杆相对于底座和螺帽移动，并驱动顶升头向缩尺轨道结构施加弯曲力矩；位移计用于获得顶升头的位移数据。优选地，地震模拟模块还包括：弹性顶升部件，该弹性顶升部件一侧固定安装，另一侧与振动台相连接；当弹性顶升部件被压缩，振动台与缩尺轨道结构具有间隙，当弹性顶升部件恢复形变，振动台与缩尺轨道结构紧密接触；多个高频作动器，用于分别从多个方向向振动台加载振动；多个锁定器，用于通过与振动台相连接使弹性顶升部件保持被压缩的状态，或通过脱离与振动台的连接使弹性顶升部件恢复形变。优选地，强风模拟模块包括风洞罩，该风洞罩用于盖住位于强风模拟模块区域内的缩尺轨道结构和缩尺列车模型；风洞罩内具有一个或多个风机。优选地，强风模拟模块与地震模拟模块、基础大变形模拟模块和桥梁段模拟模块的一种或多种相互组合，使风洞罩盖住位于振动台、顶升装置和缩尺桥梁结构的一种或多种的缩尺轨道结构和缩尺列车模型。优选地，缩尺桥梁结构具有多个缩尺桥墩结构，该多个缩尺桥墩结构沿缩尺轨道结构延伸方向间隔布置，桥梁段模拟模块覆盖的缩尺轨道结构区域架设在该多个缩尺桥墩结构上。优选地，还包括试验台承台，地震模拟模块、基础大变形模拟模块、桥梁段模拟模块以及隧道段模拟模块、强风模拟模块覆盖的缩尺轨道结构区域安装在该试验台承台上。优选地，缩尺轨道结构包括基座和安装在该基座上的缩尺钢轨，还包括多个等间距地安装在基座上并位于缩尺钢轨的双轨之间的直线电机；缩尺列车模型包括车体和位于车体底部的转向架、轮对和电枢装置，转向架和轮对相互连接；当缩尺列车模型行进至直线电机的位置时，直线电机导通，产生磁场并通过电枢装置牵引缩尺列车模型在缩尺钢轨上移动。优选地，缩尺列车模型包括车体和位于车体底部的相互连接的转向架和轮对，缩尺轨道结构包括基座和安装在该基座上的缩尺钢轨；列车运行安全状态监测子系统包括：缩尺列车模型的车头和/或两侧具有风压传感器，用于获取风压载荷数据；缩尺列车模型的内部具有无线声压传感器，用于获取列车车厢内部声压级数据；缩尺列车模型的侧部和轮对具有第一加速度传感器，用于获取列车加速度数据，转向架安装有高速摄像装置，用于获取缩尺列车模型车轮的车轮运行姿态数据；缩尺钢轨的轨腰位置具有第二加速度传感器，用于获取缩尺钢轨的加速度数据。优选地，第二加速度传感器为光纤传感器，沿缩尺钢轨的长度方向延伸布置。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，包括缩尺轨道结构和缩尺列车模型，以及分别向缩尺轨道结构和缩尺列车模型加载模拟环境的地震模拟模块、基础大变形模拟模块、隧道段模拟模块、强风模拟模块和桥梁段模拟模块。地震模拟模块具有振动台，用于向缩尺轨道结构加载振动；基础大变形模拟模块具有顶升装置，用于使缩尺轨道结构产生变形；强风模拟模块用于向缩尺列车模型施加气流；隧道段模拟模块用于获得缩尺列车模型通过时产生的噪音；隧道段模拟模块和桥梁段模拟模块分别具有用于缩尺列车模型通过的缩尺隧道结构和缩尺桥梁结构。本专利技术提供的系统，能够实现高速列车乘客舒适度综合测试功能，为复杂运行条件下列车运行安全状态研究提供更可靠的试验数据。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统的整体结构示意图；图2为图1的左视图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，其特征在于，包括缩尺轨道结构和缩尺列车模型，以及分别向所述缩尺轨道结构和缩尺列车模型加载模拟环境的地震模拟模块、基础大变形模拟模块、隧道段模拟模块、强风模拟模块和桥梁段模拟模块；/n所述地震模拟模块具有振动台，用于向所述缩尺轨道结构加载震动；所述基础大变形模拟模块具有顶升装置，用于使所述缩尺轨道结构产生变形；所述强风模拟模块用于向所述缩尺列车模型施加气流；所述隧道段模拟模块和桥梁段模拟模块分别具有用于所述缩尺列车模型通过的缩尺隧道结构和缩尺桥梁结构；/n所述系统还具有列车运行安全状态监测子系统，用于采集：所述缩尺轨道结构产生的振动数据和变形数据；所述缩尺列车模型行驶过程中的列车加速度数据、车轮运行姿态数据和列车车厢内部声压级数据；所述缩尺列车模型受到的风压载荷数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，其特征在于，包括缩尺轨道结构和缩尺列车模型，以及分别向所述缩尺轨道结构和缩尺列车模型加载模拟环境的地震模拟模块、基础大变形模拟模块、隧道段模拟模块、强风模拟模块和桥梁段模拟模块；
所述地震模拟模块具有振动台，用于向所述缩尺轨道结构加载震动；所述基础大变形模拟模块具有顶升装置，用于使所述缩尺轨道结构产生变形；所述强风模拟模块用于向所述缩尺列车模型施加气流；所述隧道段模拟模块和桥梁段模拟模块分别具有用于所述缩尺列车模型通过的缩尺隧道结构和缩尺桥梁结构；
所述系统还具有列车运行安全状态监测子系统，用于采集：所述缩尺轨道结构产生的振动数据和变形数据；所述缩尺列车模型行驶过程中的列车加速度数据、车轮运行姿态数据和列车车厢内部声压级数据；所述缩尺列车模型受到的风压载荷数据。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基础大变形模拟模块包括多个位于所述缩尺轨道结构下方的顶升装置，该多个顶升装置沿所述缩尺轨道结构延伸方向间隔布置，每个所述顶升装置包括底座、螺帽、丝杆、顶升头和位移计；所述底座固定安装，所述螺帽安装在所述底座的顶部，并且可相对于所述底座转动；所述丝杆一侧贯穿所述螺帽和底座，并且与所述螺帽相配合，所述顶升头位于所述丝杆另一侧，并且与所述缩尺轨道结构相连接，通过所述螺帽相对于所述底座转动，使所述丝杆相对于所述底座和螺帽移动，并驱动所述顶升头向所述缩尺轨道结构施加弯曲力矩；所述位移计用于获得所述顶升头的位移数据。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地震模拟模块还包括：
弹性顶升部件，该弹性顶升部件一侧固定安装，另一侧与所述振动台相连接；当所述弹性顶升部件被压缩，所述振动台与所述缩尺轨道结构具有间隙，当所述弹性顶升部件恢复形变，所述振动台与所述缩尺轨道结构紧密接触；
多个高频作动器，用于分别从多个方向向所述振动台加载振动；
多个锁定器，用于通过与所述振动台相连接使所述弹性顶升部件保持被压缩的状态，或通过脱离与所述振动台的连接使所述弹性顶升部件恢复形变。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述强风模拟模块包括风洞罩，该风洞罩用于盖住位于所述强风模拟模块区域内的缩尺轨道结构和缩尺列车模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亮，仝凤壮，尹辉，朱建华，蔡小培，辛涛，肖宏，许宏丽，赵闻强，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11