鋼軌橫向激振設備的制作方法

本發明屬于鐵道工程技術領域，涉及一種鋼軌橫向激振設備。

背景技術：

隨著我國經濟的突飛猛進，我國交通基礎設施建設進入一個大發展時期，列車的運營里程達到前所未有的程度，因此，開展鐵路線路動力學試驗研究，尤其是對軌道結構的激振效應研究是必不可少的。而其中最為關鍵的技術難點是如何精確模擬列車荷載的特性，經查詢相關的專利和科技文獻數據庫，目前，尚未發現對鋼軌橫向激振進行研究的具有真實輪軌幾何形狀的加載單元。在現場原位測試中，模擬真實輪軌幾何形狀對于試驗精確性至關重要。

技術實現要素：

為了克服現有室內模型試驗和現場原位測試在輪軌關系模擬精確度上的不足，本發明的目的在于為研究鐵路鋼軌在橫向列車荷載下產生的激振效應，提供一種能夠模擬列車運營時產生的鋼軌激振的加載單元，不僅可以更加精確地模擬輪軌關系，而且操作方便，單人即可完成試驗，從而實現在現場能夠簡易有效地進行鋼軌橫向激振模擬試驗。

為實現上述目的，本發明的解決方案是：提供一種鋼軌橫向激振設備，包括反力系統、加載單元以及傳感器，所述反力系統包括勢能轉換架以及限位反力架，所述勢能轉換架上設有向下延伸的滑道，所述滑道的末端橫向伸出所述勢能轉換架，所述加載單元滑設于所述滑道上，所述滑道穿過所述限位反力架并伸向鋼軌，所述限位反力架上設有限位反力面，所述限位反力面設于所述鋼軌的正上方，所述加載單元包括用于激振所述鋼軌的加載頭，所述限位反力面與所述鋼軌的軌枕之間具有用于限位所述加載頭的空間，所述傳感器安裝于所述加載單元上以供記錄并傳輸加載數據。

優選地，所述傳感器與外部控制系統連接，通過所述傳感器配合所述外部控制系統控制所述加載單元模擬荷載的大小和速率。

優選地，所述加載單元設有滑輪以及配重塊，所述加載單元通過所述滑輪滑設于所述滑道上，所述加載單元通過所述配重塊調節自身配重。

優選地，所述加載單元包括基礎塊以及轉換連接塊，所述滑輪固設于所述基礎塊上，所述轉換連接塊通過螺栓連接于所述基礎塊上，多塊所述配重塊通過螺栓相互疊加且連接于所述轉換連接塊上，所述傳感器安裝于任意兩塊相互間隔的所述配重塊之間，所述加載頭與所述配重塊通過螺栓連接。

優選地，所述加載頭為落錘，所述落錘具有供與所述軌枕外表面緊密契合的弧形撞擊面。

優選地，所述勢能轉換架的頂部設有動力源，所述滑道的始端起始于所述動力源下，所述加載單元與所述動力源連接。

優選地，所述滑道包括分設于兩側的多根承托曲桿，每根所述承托曲桿沿自身長度方向設有滑槽，所述加載單元沿所述滑槽上下滑動。

優選地，所述滑道的末端設有加固撐桿進而豎向加固所述滑道，所述加載單元通過鋼絲繩與所述動力源連接。

優選地，所述限位反力架為框架結構且跨設于所述鋼軌，所述限位反力架的高度低于所述勢能轉換架，所述滑道由所述限位反力架的一側伸向所述鋼軌，所述限位反力架的頂面設有掛架，所述限位反力面位于所述掛架的底面。

優選地，所述限位反力架包括分別位于所述鋼軌兩側的多根限位撐桿，任意一側所述限位反力架的相鄰兩根所述限位撐桿的間距等于所述滑道的寬度進而所述滑道的兩側限位于相鄰兩根所述限位撐桿之間。

本發明鋼軌橫向激振設備的有益效果包括：

1)本發明提供的鋼軌橫向激振裝置的輪軌關系模擬精確，適用范圍廣，加載用的落錘選擇了更接近真實輪軌的幾何形狀，解決了現有試驗裝置由于采用簡化輪軌形狀而導致試驗不精確的問題，能夠提供更精確的模擬方法與試驗結果，更好地反映鐵路鋼軌在橫向列車荷載下產生的激振效應；

2)本發明提供的鋼軌橫向激振裝置操作方便，試驗裝置尺寸合理，橫縱梁之間以高強螺栓連接，安裝及拆卸方便，解決了現有試驗裝置尺寸過大的問題，從而實現了單人現場原位測試；

3)本發明提供的鋼軌橫向激振裝置能夠實現模擬列車對鋼軌的激振效應，并能更精確地模擬輪軌關系，且試驗裝置操作方便，單人即可進行現場原位測試，為進一步開展鐵路線路動力學試驗研究，尤其是對軌道結構的激振效應研究提供了精確便捷的加載單元；

4)本發明提供的鋼軌橫向激振裝置能夠提供更精確的模擬方法與試驗結果，更好地反映鐵路鋼軌在橫向列車荷載下產生的激振效應，同時具有極好的便攜性，具有重要的工程應用價值；

5)本發明提供的鋼軌橫向激振裝置由于采用可拆卸且輕質高強的橫縱梁，使得整體裝置拆卸方便，能夠完成單人原位測試。

附圖說明

圖1為本發明鋼軌橫向激振設備的整體結構示意圖；

圖2為對應于圖1的主視結構示意圖；

圖3為對應于圖2的右視結構示意圖；

圖4為對應于圖1中加載單元的爆炸分解結構示意圖。

其中：1為落錘，21為基礎塊，22為轉換連接塊，23為配重塊，3為滑輪，411為第一加載曲桿，412為第二加載曲桿，413為第三加載曲桿，414為第四加載曲桿，421為第一加載豎桿，422為第二加載豎桿，423為第三加載豎桿，424為第四加載豎桿，425為第五加載豎桿，51為第一反力橫梁，52為第二反力橫梁，53為第三反力橫梁，54為第四反力橫梁，611為第一豎桿，612為第二豎桿，613為第一橫桿，614為第二橫桿，621為第三豎桿，622為第四豎桿，623為第三橫桿，624為第四橫桿，631為第五豎桿，632為第六豎桿，633為第五橫桿，641為第七豎桿，642為第八豎桿，643為第六橫桿，7為軌枕，8為動力源裝置，9為高強螺栓，10為鋼絲繩，11為軌道板，12為傳感器。

具體實施方式

以下結合附圖所示實施例對本發明進一步加以說明。

結合圖1至圖3所示，本發明首先提供了一種鋼軌橫向激振設備，包括控制系統、反力系統和加載單元，所述加載單元分別與所述控制系統和所述反力系統連接。

所述控制系統為計算機控制系統，通過線路與加載單元相連以進行控制。

所述反力系統包括：框架結構；由第一加載曲桿411、第二加載曲桿412、第三加載曲桿413、第四加載曲桿414所構成的滑道；由第一加載豎桿421、第二加載豎桿422、第三加載豎桿423、第四加載豎桿424所構成的勢能轉換架；由第五加載豎桿425和第六加載豎桿加固上述滑道。

其中，所述第一加載曲桿411、所述第二加載曲桿412、所述第三加載曲桿413和所述第四加載曲桿414分別與框架結構以高強螺栓進行連接。

所述第一加載曲桿411、所述第二加載曲桿412、所述第三加載曲桿413和所述第四加載曲桿414的相對內側均設有用于滑動嵌設滑輪3的凹槽。

所述第一加載曲桿411、所述第二加載曲桿412、所述第三加載曲桿413和所述第四加載曲桿414的材質為方形鋼管。

具體地，所述框架結構為一個前面、后面、左面、右面圍成的結構以用于限位加固滑道，所述框架結構包括：由第一反力橫梁51、第二反力橫梁52、第一左反力縱框和第一右反力縱框所構成的限位反力架；由第三反力橫梁53、第四反力橫梁54、第二左反力縱框和第二右反力縱框所構成的掛架。

所述第一左反力縱框位于框架結構的左面，所述第一右反力縱框位于框架結構的右面，所述第一反力橫梁51的兩端分別與所述第一左反力縱框和所述第一右反力縱框以高強螺栓進行連接；所述第一反力橫梁51所在平面為前面，所述第二反力橫梁52的兩端分別與所述第一左反力縱框和所述第一右反力縱框以高強螺栓進行連接，所述第二反力橫梁52所在平面為后面，所述第二左反力縱框的兩端分別與所述第一反力橫梁51和所述第二反力橫梁52以高強螺栓連接，所述第二右反力縱框的兩端分別與所述第一反力橫梁51和所述第二反力橫梁52以高強螺栓連接，所述第三反力橫梁53的兩端分別與所述第二左反力縱框和所述第二右反力縱框以高強螺栓連接，所述第四反力橫梁54的兩端分別與所述第二左反力縱框和所述第二右反力縱框以高強螺栓連接，從而，通過第三反力橫梁53第四反力橫梁54配合在掛架的底面形成限位反力面。較為優選地，所述框架結構的材質為方形鋼管。

所述第一左反力縱框是由四根桿組成的結構，包括第一豎桿611、第二豎桿612、第一橫桿613和第二橫桿614，所述第一豎桿611和所述第二豎桿612平行設置，所述第一豎桿611和所述第二豎桿612之間設有間隔設置的所述第一橫桿613和所述第二橫桿614，所述第一橫桿613的兩端分別與所述第一豎桿611和所述第二豎桿612的一端連接，所述第二橫桿613的兩端分別與所述第一豎桿611和所述第二豎桿612的另一端連接。

所述第一右反力縱框是由四根桿組成的結構，包括第三豎桿621、第四豎桿622、第三橫桿623和第四橫桿624，所述第三豎桿621和所述第四豎桿622平行設置，所述第三豎桿621和所述第四豎桿622之間設有間隔設置的所述第三橫桿623和所述第四橫桿624，所述第三橫桿623的兩端分別與所述第三豎桿621和所述第四豎桿622的一端連接，所述第四橫桿623的兩端分別與所述第三豎桿621和所述第四豎桿622的另一端連接。

所述第二左反力縱框是由三根桿組成的結構，包括第五豎桿631、第六豎桿632和第五橫桿633，所述第五豎桿631和所述第六豎桿632平行設置，所述第五橫桿633分別與所述第五豎桿631和所述第六豎桿632的一端連接。

所述第二右反力縱框是由三根桿組成的結構，包括第七豎桿641、第八豎桿642和第六橫桿643，所述第七豎桿641和所述第八豎桿642平行設置，所述第六橫桿643分別與所述第七豎桿641和所述第八豎桿642的一端連接。

細看圖4，所述加載單元包括落錘1、基礎塊21、轉換連接塊22、配重塊23和動力源裝置8，所述基礎塊21通過鋼絲繩10與所述動力源裝置8進行連接，所述基礎塊21的兩個側面上分別間隔設有兩個滑輪3，所述落錘1與所述基礎塊21之間設有一個轉換連接塊22和若干個所述配重塊23，所述配重塊23的中央設有一個圓孔，用于盛放傳感器12，所述基礎塊21、所述轉換連接塊22、所述配重塊23和所述落錘1依次固定連接，所述傳感器12與所述控制系統連接。所述落錘1、所述轉換連接塊22和所述配重塊23上通過對應的若干個連接孔配合螺栓依次緊靠連接到一起。所述滑輪3分別滑設于所述第一加載曲桿411、所述第二加載曲桿412、所述第三加載曲桿413和所述第四加載曲桿414的凹槽內。較為優選地，所述動力源裝置8為小型卷揚機。所述基礎塊21、所述轉換連接塊22和所述配重塊23均由鑄鐵制成。

在具有上述結構特征后，結合圖1至圖4所示，本發明便攜式鋼軌橫向激振裝置的工作過程如下：

先將框架結構設置于地面上，并將軌道板11水平縱向放置在一個基礎面上。

再于軌枕7兩側對稱布置第一左反力縱框和第一右反力縱框，用第一反力橫梁51、第二反力橫梁52、第三反力橫梁53、第四反力橫梁54將第一右反力縱框和第一左反力縱框、第二右反力縱框和第二左反力縱框連接起來組成框架結構，第一加載曲桿411、第二加載曲桿412、第三加載曲桿413、第四加載曲桿414、第一加載豎桿421、第二加載豎桿422、第三加載豎桿423、第四加載豎桿424、第五加載豎桿425、第六加載豎桿分別固定放置在框架結構上，然后安裝動力源裝置8，調整第一左反力縱框、第一右左反力縱框、第二左反力縱框、第二右左反力縱框的位置，使動力源裝置8下端對準軌道板11上的軌枕7的上表面，安裝落錘1、基礎塊21、轉換連接塊22、配重塊23和傳感器12，配重塊23根據需要可以安裝多個，調整基礎塊21的位置，使其上端與動力源裝置8對齊并通過鋼絲繩13連接，下端沿軸線對齊軌道板11上的軌枕7的上表面，調整傳感器12的位置，使其上端固定在配重塊23上，下端對齊軌道板11上的軌枕7的上表面，調整落錘1的位置，使其上端固定在傳感器12上，下端對齊軌道板11上的軌枕7的上表面。

然后，通過動力源裝置8將落錘1、基礎塊21、轉換連接塊22、配重塊23和傳感器12提升至滿足要求的加載高度，使其在第一加載曲桿411、第二加載曲桿412、第三加載曲桿413、第四加載曲桿414的軌道上自由落下，對鋼軌產生預定的激振作用；其中，落錘1呈L形，落錘1的下表面為類L形的弧形撞擊面以供緊密契合于軌枕7的上表面。

而后，通過傳感器12和外部計算機軟件可實現對加載單元模擬荷載大小的控制，即可對鋼軌結構實現激振作用，并即時記錄加載情況；

最后，通過測量裝置可收集數據，分析鋼軌結構在激振作用下的承載及變形特性。綜上所述，便攜式鋼軌橫向激振裝置依據所需要模擬的荷載大小和速率，控制落錘1的落下間隔和提升高度，實現鋼軌橫向激振的模擬。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。