專利名稱：高速鐵路實尺軌道結構的動態特性試驗臺的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高速鐵路實尺軌道結構的動態特性試驗臺。
背景技術：
隨著既有鐵路列車的不斷提速，以及高速重載鐵路的快速發展，鐵路輪軌系統動力學問題變得更加突出，輪軌關系更趨復雜，輪軌動態相互作用亦越來越強。鐵路軌道作為列車運行的基礎設備，直接承受由車輪傳來的荷載，并將其傳遞給路基及橋隧等建筑物，因此，軌道結構的承載能力及穩定性直接影響到輪軌動態相互作用，進而影響鐵路列車安全性和舒適性，因而加強對現代鐵路軌道結構的研究至關重要。鑒于此，通過建立相關的軌道結構試驗裝置，對軌道結構特性進行大量的試驗研究，系統研究不同類型軌道結構-路基的動態特性、穩定性及長期服役性能，全面掌握現代鐵路典型的幾種類型軌道結構動靜態應力、位移、振動及剛度等綜合性能，探明軌道結構振動的傳遞關系，獲取軌道結構部件參數，為鐵路建設與設計提供重要的參數選取依據。目前為止，鐵路軌道結構試驗研究所采用的試驗方法主要有兩種，具體是一、裝有激振裝置的轉向架置于軌道上，研究特定激振下引起的軌道振動特性及荷載傳遞規律，但轉向架不完整，缺少了許多懸掛系統，荷載傳遞及分布與實際有較大的差別，并且施加的荷載受限。同時軌道結構僅為有砟軌道，不能試驗研究無砟軌道的動態特性，并且未考慮路基基礎，不能滿足重載或高速加載試驗的要求。二、不采用轉向架，通過作動器直接將荷載施加在軌道結構或部件上，進行試驗研究。這種試驗往往只能針對特定的軌道結構部件(如鋼軌或者扣件)或單一類型的軌道結構(如板式無砟軌道)進行試驗，不能試驗研究完整的軌道結構動態特性。此外，這類試驗臺所設軌道結構較短，不能較好的消除邊界效應，且軌道試驗臺也未設置路基基礎，導致實驗結構也不能真實反映實際情況，無法用來研究軌道-路基系統的耐久性。
發明內容
本發明的目的是提供一種高速鐵路實尺軌道結構的動態特性試驗臺，該試驗臺能更真實的模擬不同類型軌道結構的鐵路車軌運行工況，能對不同類型軌道結構的強度及動力特性進行試驗，以全面掌握高速鐵路典型的幾種類型軌道結構動靜態應力、位移、剛度等綜合性能，分析車輛走行部對軌道結構的動力作用特性及輪軌動作用力傳遞特性，分析軌道-路基系統的耐久性，考核軌道結構的使用壽命，從而為軌道結構的研制與改進提供實驗依據。本發明實現其發明目的，所采用的技術方案是一種高速鐵路實尺軌道結構的動態特性試驗臺，包括加載反力架、軌道，其中加載反力架的立柱設于軌道的兩側、加載反力架的橫梁上縱向設置有兩根垂向加載梁，兩根垂向加載梁分別位于軌道的左鋼軌、右鋼軌的正上方，兩根垂向加載梁的下部均連有可縱向移動的前、后垂向加載作動器，其特征在于
所述的加載反力架的兩立柱的內側面上均縱向設置有橫向加載梁，橫向加載梁上設置有可縱向移動的前、后橫向加載作動器；所述的軌道由有路基基礎的、實尺的兩種以上的軌道段組成，所述的軌道段為普通有砟軌道段、浮置板軌道段、CRTS III型板式無砟軌道段、CRTS II型板式無砟軌道段、CRTS I型板式無砟軌道段和CRTS I型雙塊式砟軌道段。本發明的試驗過程是根據所要試驗研究的軌道結構類型，將加載反力架移動到相應軌道段的位置；垂向加載作動器及橫向加載作動器按試驗加載方案分別沿垂向加載梁和橫向加載梁縱向移動到指定位置，垂向作動器和橫向作動器同時作動，對軌道系統同時實施垂向加載和橫向加載。在試驗過程中測試并記錄垂向激擾力、橫向激擾力、鋼軌加速度、軌枕或軌道板振動加速度、基床振動加速度等分析指標，即得出軌道動態特性的試驗數據。當垂向作動器和橫向作動器施加恒力靜載荷(不進行動態作動)，即可得出軌道靜態特性的試驗數據。與現有技術相比，本發明的有益效果是一、本試驗臺在試驗時，可同時由左前、左后、右前、右后四個特定位置的橫向作動器和垂向作動器對軌道系統施加垂向載荷和橫向載荷，四個加載點的垂向和橫向載荷可以獨立調節，且加載范圍寬、可控。較之單純的垂向加載方式，能夠更真實的模擬不同實尺車輛與軌道結構的耦合振動特性，其測試結果也更準確可靠。二、本試驗臺可以對比研究普通有砟軌道和浮置板軌道段、CRTS III型板式無砟軌道段、CRTS II型板式無砟軌道段、CRTS I型板式無砟軌道段、CRTSI型雙塊式砟軌道段多種軌道結構部件連接件的剛度和阻尼特性，功能多樣，使用范圍廣。能對高速鐵路及地鐵使用的各種軌道結構的整體剛度與阻尼特性以及軌道結構的動力特性進行試驗與分析。三、各軌道段均為有路基基礎的軌道段，更好的模擬了真實的軌道狀況，且各軌道段連接構成的整體軌道結構長，也能有效的消除邊界效應，進一步提高了試驗的準確性與可靠性。四、在試驗過程中通過更換軌道的關鍵零部件，可試驗研究不同參數條件下的軌道整體結構動態特性及軌道-路基系統的耐久性。上述的軌道上設置有試驗用轉向架。試驗時，將每個垂向加載梁的一個垂向加載作動器(兩個垂向加載梁則共有兩個垂向加載作動器)縱向移動至轉向架搖枕端部的正上方；兩個垂向加載作動器通過搖枕兩端部及轉向架向軌道系統施加載荷，從而模擬車輛通過轉向架向軌道系統施加載荷的實際工況。這種試驗方式與車輛懸掛及運行的實際情況更加接近，從而其試驗結果更加真實可靠。上述的普通有砟軌道段的路基基礎由基床表層、基床底層和地基組成。上述的CRTS III型板式無砟軌道段、CRTS II型板式無砟軌道段、CRTS I型板式無砟軌道段和CRTS I型雙塊式砟軌道段的路基基礎由基床表層和基床表層組成。這樣，試驗時的軌道及其路基基礎與真實的軌道結構及其基礎相同，在試驗時可以既測試軌道結構的動力學特性也測試軌下基礎的動力學特性，從而可以分析荷載從輪軌界面-軌道結構內部-路基的傳遞規律；以試驗與分析出軌道-路基系統的耐久性及長期服役性能，并能更真實的再現軌道結構失效(扣件松動失效、道床下沉、膠墊老化等)的特征，為有砟及無砟鐵路軌道養護維修提供更加可靠有效的指導。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的詳細說明。
圖1為本發明實施例的主視圖結構示意圖。圖2為本發明實施例的附視圖結構示意圖。圖3為本發明實施例的左視圖結構示意圖。圖4為本發明實施例的右視圖結構示意圖。
具體實施例方式實施例。圖1 4示出，本發明的一種具體實施方式
是一種高速鐵路實尺軌道結構的動態特性試驗臺，包括加載反力架1、軌道6，其中加載反力架1的立柱Ia設于軌道6的兩側、加載反力架1的橫梁Ib上縱向設置有兩根垂向加載梁3，兩根垂向加載梁3分別位于軌道6 的左鋼軌13、右鋼軌14的正上方，兩根垂向加載梁3的下部均連有可縱向移動的前、后垂向加載作動器4。所述的加載反力架1的兩立柱Ia的內側面上均縱向設置有橫向加載梁5， 橫向加載梁5上設置有可縱向移動的前、后橫向加載作動器12 ；所述的軌道6由有路基基礎的、實尺(即與實際軌道結構尺寸規格完全相同)的兩種以上的軌道段組成，所述的軌道段為普通有砟軌道段601、浮置板軌道段602、CRTS(中國鐵路軌道系統)III型板式無砟軌道段603、CRTS II型板式無砟軌道段604、CRTS I型板式無砟軌道段605和CRTS I型雙塊式砟軌道段605。圖1、圖3和圖4示出，軌道6上設置有試驗用轉向架2。圖1還示出，普通有砟軌道段601的路基基礎由基床表層7、基床底層8和地基9 組成。圖1還示出，CRTS III型板式無砟軌道段603、CRTS II型板式無砟軌道段604、 CRTS I型板式無砟軌道段605和CRTS I型雙塊式砟軌道段605的路基基礎由基床表層10 和基床表層11組成。
權利要求
1.一種高速鐵路實尺軌道結構的動態特性試驗臺，包括加載反力架(1)、軌道(6)，其中加載反力架⑴的立柱(Ia)設于軌道(6)的兩側、加載反力架⑴的橫梁(Ib)上縱向設置有兩根垂向加載梁(3)，兩根垂向加載梁(3)分別位于軌道(6)的左鋼軌(13)、右鋼軌(14)的正上方，兩根垂向加載梁(3)的下部均連有可縱向移動的前、后垂向加載作動器 (4)，其特征在于:所述的加載反力架(1)的兩立柱(Ia)的內側面上均縱向設置有橫向加載梁(5)，橫向加載梁(5)上設置有可縱向移動的前、后橫向加載作動器(12)；所述的軌道(6)由有路基基礎的、實尺的兩種以上的軌道段組成，所述的軌道段為普通有砟軌道段(601)、浮置板軌道段(602)、CRTS III型板式無砟軌道段(603)、CRTS II型板式無砟軌道段(604)、CRTS I 型板式無砟軌道段(60 和CRTS I型雙塊式砟軌道段(605)。
2.根據權利要求1所述的一種高速鐵路實尺軌道結構的動態特性試驗臺，其特征在于所述的軌道(6)上設置有試驗用轉向架(2)。
3.根據權利要求1所述的一種高速鐵路實尺軌道結構的動態特性試驗臺，其特征在于所述的普通有砟軌道段(601)的路基基礎由基床表層(7)、基床底層(8)和地基(9)組成。
4.根據權利要求1所述的一種高速鐵路實尺軌道結構的動態特性試驗臺，其特征在于所述的CRTS III型板式無砟軌道段(60 、CRTS II型板式無砟軌道段(604)、CRTS I 型板式無砟軌道段(60 和CRTS I型雙塊式砟軌道段(605)的路基基礎由基床表層(10) 和基床表層(11)組成。
全文摘要
一種高速鐵路實尺軌道結構的動態特性試驗臺，其加載反力架的兩立柱的內側面上均縱向設置有橫向加載梁，橫向加載梁上設置有可縱向移動的前、后橫向加載作動器。軌道由有路基基礎的實尺的兩種以上的軌道段組成，軌道段為普通有砟軌道段浮置板軌道段、CRTS II型板式無砟軌道段、CRTS II型板式無砟軌道段、CRTS I型板式無砟軌道段和CRTS I型雙塊式砟軌道段。該試驗臺能更真實的模擬不同類型軌道結構的鐵路車軌運行工況，以分析車輛走行部對軌道結構的動力作用特性及輪軌動作用力傳遞特性，分析軌道-路基系統的耐久性，考核軌道結構的使用壽命，從而為軌道結構的研制與改進提供實驗依據。
文檔編號E01B35/00GK102345258SQ201110163560
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月17日 優先權日2011年6月17日
發明者劉鵬飛, 王開云, 翟婉明, 蔡成標, 趙春發, 高建敏 申請人:西南交通大學