用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟系统及方法，包括模型箱和分配梁；承载框架，固定安装在所述模型箱上，用于承载加载时的反作用力；加载装置，包括液压源和按照设定间距布置的多组加载单元，每个所述加载单元包括伺服阀、作动器和伺服阀块，所述伺服阀块固定在所述承载框架上，作动器安装在伺服阀块，所述液压源依次通过伺服阀块和伺服阀给作动器提供液压力；传感单元，包括力传感器和位移传感器，力传感器用于采集所述作动器的输出荷载，位移传感器用于采集作动器作动的行程；数据采集模块，用于接收力传感器和位移传感器采集的数据；控制器，用于接收所述数据和控制所述伺服阀工作，解决了深埋土体与结构模拟难题。结构模拟难题。结构模拟难题。

【技术实现步骤摘要】
用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟系统及方法


[0001]本申请涉及轨道交通
，尤其涉及一种用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟系统及方法。

技术介绍

[0002]我国轨道交通发展迅速，目前铁路网规模已超15万公里，地铁网规模已达7500公里。轨道交通建成后在长期列车荷载下基础会出现沉降问题，影响列车乘坐舒适性，过大的沉降还会危及列车运行安全。在我国东南沿海广泛存在深厚软弱土地基，因软弱土具有低强度、高压缩性、高含水和结构性特点，在列车的长期荷载作用下软土地基更易于发生沉降变形，而目前学术界和工业界对沉降发生和发展的机理认识还不充分，需要进一步结合有效的实验手段开展相关研究。
[0003]相比于现场测试，室内模型试验可以较好的重现轨道交通地质条件和加载工况而被广泛采用，且不会威胁到列车安全运行。目前国内外已有学者利用作动器组合搭建了缩尺模型试验装置和全比尺物理模型试验装置，均可以较好地模拟列车运行荷载下轨道结构及下部路堤的服役性能，但因装置尺寸的限制无法对深厚软土地基开展试验研究。土工离心机可以通过转臂旋转而产生超重力场，使得土体在有限的高度下还原深厚地基的高地应力条件。因在离心机内开展的轨道交通基础沉降研究需要数倍提高列车运行对应的加载频率，受到加载设备的影响，多数试验采用的是近似列车荷载，与实际的列车荷载仍有较大的差异。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的是提供一种用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟系统及方法，以解决现有技术不能等效还原轨道交通荷载下深厚软土地基土体受力问题。
[0005]根据本申请实施例的第一方面，提供一种用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟系统，包括：
[0006]模型箱和多组分配梁；
[0007]承载框架，固定安装在所述模型箱上，用于承载加载时的反作用力；
[0008]加载装置，包括液压源和按照设定间距布置的多组加载单元，所述加载单元与所述分配梁一一对应，每个所述加载单元包括伺服阀、作动器和伺服阀块，所述伺服阀块固定在所述承载框架上，所述作动器安装在所述伺服阀块，所述液压源依次通过所述伺服阀块和伺服阀给所述作动器提供液压力；
[0009]传感单元，包括与所述加载单元数量相同的力传感器和位移传感器，每个所述力传感器安装在一所述作动器和一所述分配梁之间，用于采集所述作动器的输出荷载，每个所述位移传感器用于采集一所述作动器作动的行程；
[0010]数据采集模块，用于接收所述力传感器和所述位移传感器采集的数据；
[0011]控制器，用于接收所述数据和控制所述伺服阀工作。
[0012]进一步地，所述液压源包括油源、蓄能器，所述油源、蓄能器和伺服阀块依次连通。
[0013]进一步地，还包括分油器，所述蓄能器具有多个，所述油源通过所述分油器与多个所述蓄能器相连。
[0014]进一步地，还包括配流阀和蓄能器底座，所述蓄能器通过所述蓄能器底座安装在所述配流阀上，所述配流阀通过管路与所述伺服阀块相连通。
[0015]进一步地，还包括：
[0016]导向装置，通过反力梁固定于所述伺服阀块上，用于约束各分配梁沿离心力加速度方向运动且相互之间不存在干涉。
[0017]进一步地，所述导向装置包括导向凹槽和导向轨，所述导向轨与所述分配梁刚性连接，所述导向轨可嵌入所述导向凹槽且沿凹槽方向自由滑动。
[0018]进一步地，还包括路基模型，所述路基模型设置在所述模型箱内，所述路基模型上具有轨道模型，所述分配梁设置在所述轨道模型上。
[0019]根据本申请实施例的第二方面，提供一种用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟方法，该方法在第一方面所述的用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟系统中实现，包括：
[0020]将模型箱放置在离心机转臂一侧；
[0021]逐渐调整作动器使作动器与分配梁接触，调整承载框架高度使得分配梁与轨道模型接触，并保持力传感器的数值在预定范围内；
[0022]启动离心机；
[0023]通过控制器独立设定每组加载单元的加载波形、加载频率、各组加载单元间的相位差、最大位移值和加载次数；
[0024]施加设定的列车移动荷载，数据采集模块获得力传感器数值后比对输入的列车移动荷载，不满足输入荷载波形、频率和幅值的条件下通过控制器自动调整，直至输出荷载与设定荷载一致；
[0025]控制器通过位移传感器获得的位移值监测路基变形的发展，当累积的位移值达到设定的最大位移值时停止列车移动荷载加载，试验完成，离心机停机。
[0026]本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0027]由上述实施例可知，本申请利用离心机产生的超重力场重现了深厚软土地基的地应力条件，通过多组加载单元设定合理的动力荷载和相位差，还原了轨道交通列车移动荷载，克服了实验室内无法真实还原深厚软土地基土体受力问题。通过多组加载单元的相位差控制可以实现列车移动轮轴对轨枕的加载，大大降低了轨枕数量少时边界条件的对土体受力的影响，最高可模拟324km/h的列车移动荷载，最大轴重可达40t，基本涵盖了我国乃至全世界轨道交通列车运行工况。该系统将为轨道交通深厚软弱土地基和深埋地下结构服役性能研究提供重要实验手段。
[0028]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0029]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施
例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0030]图1是根据一示例性实施例示出的一种用于超重力环境下的轨道交通列车运行荷载模拟系统的斜视图。
[0031]图2是根据一示例性实施例示出的一种用于超重力环境下的轨道交通列车运行荷载模拟系统沿A
‑
A方向的剖面示意图。
[0032]图3是根据一示例性实施例示出的一种用于超重力环境下的轨道交通列车运行荷载模拟系统加载装置的侧视图。
[0033]图4是根据一示例性实施例示出的一种用于超重力环境下的轨道交通列车运行荷载模拟系统加载装置中20组加载单元的分布示意图。
[0034]图5是根据一示例性实施例示出的一种用于超重力环境下的轨道交通列车运行荷载模拟系统中油源与加载装置连接示意图。
[0035]图6是根据一示例性实施例示出的一种用于超重力环境下的轨道交通列车运行荷载模拟系统中分配梁与导向装置连接示意图。
[0036]图中的附图标记有：
[0037]1、模型箱；2、承载框架；3、控制器；4、数据采集模块；5、蓄能器；6、路基模型；7、伺服阀块；8、管路；9、伺服阀；10、位移传感器；11、力传感器；12、分配梁；13、轨道模型；14、作动器；15、导向装置；16、反力梁；17、阀台底座；18、配流阀台；19、蓄能器底座；20、分油器；21、油源；22、油路管线；23、蓄能器接头；24、油源管线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟系统，其特征在于，包括：模型箱和多组分配梁；承载框架，固定安装在所述模型箱上，用于承载加载时的反作用力；加载装置，包括液压源和按照设定间距布置的多组加载单元，所述加载单元与所述分配梁一一对应，每个所述加载单元包括伺服阀、作动器和伺服阀块，所述伺服阀块固定在所述承载框架上，所述作动器安装在所述伺服阀块，所述液压源依次通过所述伺服阀块和伺服阀给所述作动器提供液压力；传感单元，包括与所述加载单元数量相同的力传感器和位移传感器，每个所述力传感器安装在一所述作动器和一所述分配梁之间，用于采集所述作动器的输出荷载，每个所述位移传感器用于采集一所述作动器作动的行程；数据采集模块，用于接收所述力传感器和所述位移传感器采集的数据；控制器，用于接收所述数据和控制所述伺服阀工作。2.根据权利要求1所述的用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟系统，其特征在于，所述液压源包括油源、蓄能器，所述油源、蓄能器和伺服阀块依次连通。3.根据权利要求2所述的用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟系统，其特征在于，还包括分油器，所述蓄能器具有多个，所述油源通过所述分油器与多个所述蓄能器相连。4.根据权利要求1所述的用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模拟系统，其特征在于，还包括配流阀和蓄能器底座，所述蓄能器通过所述蓄能器底座安装在所述配流阀上，所述配流阀通过管路与所述伺服阀块相连通。5.根据权利要求1所述的用于超重力环境的轨道交通列车运行荷载模...

【专利技术属性】
技术研发人员：边学成，赵闯，秦峰，林伟岸，陈云敏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：