本發明專利技術公開了一種高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置，包括反力架以及處于反力架底部的高速鐵路軌道模擬結構，反力架與高速鐵路軌道模擬結構之間設有用于模擬高鐵列車實際運行時作用于軌道結構的垂向力的軌道垂直施力機構以及用于模擬高鐵列車實際運行時作用于軌道結構的橫向力的軌道橫向施力機構，軌道垂直施力機構和軌道橫向施力機構通過用于模擬高鐵列車轉向架的轉向架模擬機構作用至高速鐵路軌道模擬結構上?？梢酝瑫r模擬列車實際運行時作用于軌道結構的垂向力和橫向力，使得試驗結果更加貼合實際。為高速鐵路軌道?路基垂向、橫向動力學分析提供可靠的加載平臺，為揭示軌道結構損傷破壞經時性特征提供實驗依據。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及高速鐵路模擬試驗
，特別地，涉及一種高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置。
技術介紹
我國鐵路建設正呈跨越式發展之勢，多條客運專線和高速鐵路正在建設之中。隨著列車運行速度的提高，工程結構的動力學問題日益突出，而目前高速鐵路動力學設計尚未形成系統的理論體系，現有設計方法已難以滿足高速鐵路快速發展的需要。針對高速鐵路工程結構動力學關鍵問題，對高速列車-軌道-路基系統動力學開展模型試驗，提出高速鐵路軌道-路基動力性能室內模型試驗和現場測試標準，對形成具有自主知識產權的我國高速鐵路建造技術體系具有重大的實際意義，為我國高速鐵路建設和可持續發展提供重要技術支撐。目前，高速鐵路動力荷載模擬裝置僅能滿足垂向動力加載，而高速列車在運行時由于蛇形運動會給鋼軌施加橫向力作用，其亦會對軌道-結構以及列車運行的安全性造成不可忽視的影響，現有模擬裝置忽略了軌道結構在實際運營過程中承受的其他方向的作用力影響，不能完整研究軌道動態特性，通過此實際尺寸模型所模擬反映的軌道-路基的經時性行為有其局限性。
技術實現思路
本專利技術提供了一種高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置，以解決現有高速鐵路動力荷載模擬裝置，忽略了軌道結構在實際運營過程中承受的其他方向的作用力影響，不能完整研究軌道動態特性，通過此實際尺寸模型所模擬反映的軌道-路基的經時性行為有其局限性的技術問題。本專利技術提供一種高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置，包括反力架以及處于反力架底部的高速鐵路軌道模擬結構，反力架與高速鐵路軌道模擬結構之間設有用于模擬高鐵列車實際運行時作用于軌道結構的垂向力的軌道垂直施力機構以及用于模擬高鐵列車實際運行時作用于軌道結構的橫向力的軌道橫向施力機構，軌道垂直施力機構和軌道橫向施力機構通過用于模擬高鐵列車轉向架的轉向架模擬機構作用至高速鐵路軌道模擬結構上。進一步地，轉向架模擬機構包括兩組安裝在高速鐵路軌道模擬結構的軌道上用于模擬高鐵列車轉向架并防止在高速鐵路軌道模擬結構的軌道滾動的二分之一輪對、垂直并對稱固接在二分之一輪對上用于均勻傳遞上部荷載的剛性分配梁以及沿兩組二分之一輪對的布設方向連接兩組二分之一輪對用于使兩組二分之一輪對固定成組并均勻傳遞荷載的輪對縱向連接桿。進一步地，剛性分配梁垂直并對稱放置于二分之一輪對的半圓輪之上，并通過焊接固定，以防止試驗過程中剛性分配梁位移超限。進一步地，軌道橫向施力機構包括沿高速鐵路軌道模擬結構的橫向固接于反力架的斜撐上并用于向轉向架模擬機構均勻施加橫向力的橫向作動器，橫向作動器通過水平固定裝置固定在反力架的斜撐上，橫向作動器與反力架的橫梁之間設有用于沿橫向作動器的側向固定橫向作動器的垂直固定裝置；橫向作動器的作動頭通過橫向傳力桿連接在二分之一輪對上，橫向作動器、橫向傳力桿以及二分之一輪對同軸布置。進一步地，橫向傳力桿包括由一塊鋼板和四根鋼制圓柱體焊接而成的傳力桿前端以及由一根鋼制圓柱體構成的傳力桿末端。進一步地，軌道垂直施力機構包括沿豎向固接在反力架的橫梁上并垂直高速鐵路軌道模擬結構用于向轉向架模擬機構均勻施加垂向力的垂向作動器，垂向作動器的作動頭置于剛性分配梁上表面開設的凹槽中，垂向作動器的作動頭與凹槽底部之間設有用于使垂向作動器產生有限的移動以適應由于橫向作動器的加載對垂向作動器位置的影響的剛性滾輪，垂向作動器的作動頭底部通過剛性滾輪與剛性分配梁接觸。進一步地，凹槽的槽深大于垂向作動器的作動頭與凹槽的槽底之間的間距，以防止作動頭從凹槽內脫出。進一步地，垂向作動器的作動頭與凹槽的槽側壁之間留有3cm-5cm的間隙，以保證垂向作動器僅有底部通過剛性滾輪與剛性分配梁接觸。進一步地，剛性分配梁底部向上拱起1cm-5cm，拱起邊緣處設置用于防止其在垂向作動器加載時下撓接觸輪軸和防止應力集中的弧形過渡。進一步地，反力架的橫梁上設有用于吊裝反力架的吊耳；反力架的立柱為高度可調的伸縮立柱，或者反力架的橫梁在立柱上高度可調。本專利技術具有以下有益效果：本專利技術高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置，可以同時模擬列車實際運行時作用于軌道結構的垂向力和橫向力，并且橫向力和垂向力結合模擬其他方向的作用力，使得試驗結果更加貼合實際。轉向架模擬機構模擬高速列車轉向架，垂向力和橫向力傳遞至轉向架模擬機構，可以模擬列車實際運行中垂向力和橫向力對軌道結構的作用。通過反力架可以自由調節模擬裝置的安裝高度，向軌道垂直施力機構以及軌道橫向施力機構輸入預設的動力荷載時程，可以對不同的軌道結構形式進行加載。為高速鐵路軌道-路基垂向、橫向動力學分析提供可靠的加載平臺，為揭示軌道結構損傷破壞經時性特征提供實驗依據。除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本專利技術還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本專利技術作進一步詳細的說明。附圖說明構成本申請的一部分的附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，本專利技術的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的不當限定。在附圖中：圖1是本專利技術優選實施例的高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置的結構示意圖；圖2是本專利技術優選實施例的高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置沿線路縱向斷面的結構示意圖；圖3是本專利技術優選實施例的高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置的俯視結構示意圖；圖4是本專利技術優選實施例的高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置的立體結構示意圖；圖5是本專利技術優選實施例的剛性分配梁的立體結構示意圖。圖例說明：1、反力架；2、橫向作動器；3、垂向作動器；4、剛性分配梁；5、水平固定裝置；6、垂直固定裝置；7、橫向傳力桿；8、二分之一輪對；9、縱向連接桿；10、剛性滾輪；11、橫梁；12、斜撐；13、傳力桿前端；14、傳力桿末端。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術的實施例進行詳細說明，但是本專利技術可以由下述所限定和覆蓋的多種不同方式實施。圖1是本專利技術優選實施例的高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置的結構示意圖；圖2是本專利技術優選實施例的高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置沿線路縱向斷面的結構示意圖；圖3是本專利技術優選實施例的高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置的俯視結構示意圖；圖4是本專利技術優選實施例的高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置的立體結構示意圖；圖5是本專利技術優選實施例的剛性分配梁的立體結構示意圖。如圖1所示，本實施例的高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置，包括反力架1以及處于反力架1底部的高速鐵路軌道模擬結構，反力架1與高速鐵路軌道模擬結構之間設有用于模擬高鐵列車實際運行時作用于軌道結構的垂向力的軌道垂直施力機構以及用于模擬高鐵列車實際運行時作用于軌道結構的橫向力的軌道橫向施力機構，軌道垂直施力機構和軌道橫向施力機構通過用于模擬高鐵列車轉向架的轉向架模擬機構作用至高速鐵路軌道模擬結構上。本專利技術高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置，可以同時模擬列車實際運行時作用于軌道結構的垂向力和橫向力，并且橫向力和垂向力結合模擬其他方向的作用力，使得試驗結果更加貼合實際。轉向架模擬機構模擬高速列車轉向架，垂向力和橫向力傳遞至轉向架模擬機構，可以模擬列車實際運行中垂向力和橫向力對軌道結構的作用。通過反力架1可以自由調節模擬裝置的安裝高度，向軌道垂直施力機構以及軌道橫向施力機構輸入預設的動力荷載時程，可以對不同的軌道結構形式進行加本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置，包括反力架(1)以及處于所述反力架(1)底部的高速鐵路軌道模擬結構，其特征在于，所述反力架(1)與高速鐵路軌道模擬結構之間設有用于模擬高鐵列車實際運行時作用于軌道結構的垂向力的軌道垂直施力機構以及用于模擬高鐵列車實際運行時作用于軌道結構的橫向力的軌道橫向施力機構，軌道垂直施力機構和軌道橫向施力機構通過用于模擬高鐵列車轉向架的轉向架模擬機構作用至高速鐵路軌道模擬結構上。
【技術特征摘要】
1.一種高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置，包括反力架(1)以及處于所述反力架(1)底部的高速鐵路軌道模擬結構，其特征在于，所述反力架(1)與高速鐵路軌道模擬結構之間設有用于模擬高鐵列車實際運行時作用于軌道結構的垂向力的軌道垂直施力機構以及用于模擬高鐵列車實際運行時作用于軌道結構的橫向力的軌道橫向施力機構，軌道垂直施力機構和軌道橫向施力機構通過用于模擬高鐵列車轉向架的轉向架模擬機構作用至高速鐵路軌道模擬結構上。2.根據權利要求1所述的高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置，其特征在于，所述轉向架模擬機構包括兩組安裝在高速鐵路軌道模擬結構的軌道上用于模擬高鐵列車轉向架并防止在高速鐵路軌道模擬結構的軌道滾動的二分之一輪對(8)、垂直并對稱固接在所述二分之一輪對(8)上用于均勻傳遞上部荷載的所述剛性分配梁(4)以及沿兩組二分之一輪對(8)的布設方向連接兩組所述二分之一輪對(8)用于使兩組所述二分之一輪對(8)固定成組并均勻傳遞荷載的輪對縱向連接桿(9)。3.根據權利要求2所述的高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置，其特征在于，所述剛性分配梁(4)垂直并對稱放置于所述二分之一輪對(8)的半圓輪之上，并通過焊接固定，以防止試驗過程中所述剛性分配梁(4)位移超限。4.根據權利要求2所述的高速鐵路輪軌垂橫向力耦合加載模擬裝置，其特征在于，所述軌道橫向施力機構包括沿高速鐵路軌道模擬結構的橫向固接于所述反力架(1)的斜撐(12)上并用于向轉向架模擬機構均勻施加橫向力的所述橫向作動器(2)，所述橫向作動器(2)通過水平固定裝置(5)固定在所述反力架(1)的斜撐(12)上，所述橫向作動器(2)與所述反力架(1)的橫梁(11)之間設有用于沿所述橫向作動器(2)的側向固定所述橫向作動器(2)的垂直固定裝置(6)；所述橫向作動器(2)的作動頭通過橫向傳力桿(7)連接在所述二分之一輪對(8)上，所述橫向作動器(2)、所述橫向傳力桿(7)以及所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：余志武，羅俊，陳智，談遂，毛建鋒，何賢豐，宋善義，曾志平，
申請(專利權)人：中南大學，高速鐵路建造技術國家工程實驗室，
類型：發明
國別省市：湖南;43
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