CN105043906A - 路面加载试验机 - Google Patents

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Abstract

进行路面材料及路面结构研究对公路路面进行加载试验的设备，由导引车、加载车轮单元、轨道、驱动加载车轮单元运行的动力单元、产生加载力的加载砝码等组成，导引车的一端似单轨铁路列车骑跨在轨道上，另一侧伸到被试路面上方，加载车轮单元似集装箱拖车其前端与导引车通过铰链连接，正向行驶导引车在前，动力单元设置在加载车轮单元上并将动力传送给加载车轮单元，加载砝码坐落在加载车轮单元上，可模拟道路行驶路面上的横向载荷，惯性质量载荷。

Description

路面加载试验机
技术领域
本发明涉及交通运输行业、交通运输道路建设，路面材料及路面结构研究等领域。
背景技术
人民交通出版社股份有限公司出版的由田泽峰等著作的《MLS足尺沥青路面加速加载试验》中对路面加速加载试验做了较全面的介绍，这部著作中阐述了路面加速加载试验(AcceleratedPavementTesting，APT)的3个发展阶段——试验路阶段、车道试验阶段、现代APT阶段，根据Larson等提出的标准将APT分为三类——可控车道试验、固定线型APT、其他类，本发明属于其归属的固定线型APT类型中的采用专用加载装置的环形车道试验，西班牙CEDEX环道是全欧洲自动化程度较高，规模较大的实验环道，用于路面材料、路面养护，路面喷涂、铺装方法的性能及耐久性实验评估与研究，环道总长约300m，半轴载5.5～7.5吨，载重车速40km/h，最大设计时速60km/h，对比本发明的特征，将APT的载荷形式分为恒定载荷和惯性质量载荷，恒定载荷即无论路面平整度如何，载荷都是恒定的，这种载荷对于平整度很好的路面其载荷与实际路况区别不大，但当路面出现损伤后或研究的路面为凹面或凸面或凹凸不平时，恒定载荷就不能准确的再现实际路况的载荷，惯性质量载荷在平整路面与恒定载荷一样，但在路面不平整的情况下，惯性质量载荷可以很好的再现实际路况的载荷，即在下坡面由于惯性的原因载荷较小而在上坡面或在谷底则会有较大的惯性负荷，西班牙CEDEX环道载荷为恒定载荷，其加载装置在运行方向内侧似单轨铁路车辆骑跨在轨道墙上为加载装置的导引部分，外侧为加载试验的加载轮及其车架等，对试验路面的加载载荷依靠整车的重量和液压缸的作用力，整车的重量必须大于最大试验载荷，加载装置在弯道处的离心力由轨道墙承担没有作用到路面上，不符合汽车在路面上的实际载荷状况，同时，要提高加载载荷必须增加整车自重，在弯道处其对轨道墙的依赖程度却限制了进一步提高路面加载载荷。
发明内容
为了解决CEDEX环道APT在弯道处没有横向载荷、对轨道墙的依赖性强以及非惯性质量载荷的缺陷等问题，本发明针对西班牙CEDEX环道的APT进行再创造，引入其导引方式即采用导轨导向，将加载装置分解成导引车和加载车轮单元，导引车与加载车轮单元采用铰接连接，导引车好似三轮车的方向轮，加载车轮单元好似三轮车的载重车轮，导引车仅导向不输出动力，不承受加载车轮单元加载砝码产生的横向载荷，弯道处导引车自身的离心力仍依赖于轨道，但因导引车无动力其重量可以较轻，离心力较小，为此轨道可以是相对单薄的结构形式，而加载车轮单元的离心力由路面对轮胎的摩擦力抵消，为此，弯道路面上将会出现由摩擦力产生的横向剪切力，符合实际路况，如果使加载车轮单元与导引车的铰接连接点在横向上移动，可以模拟汽车在路面上从一个车道向另一个车道并线时对路面的工况，除此之外，在加载车轮单元上设置车厢以放置加载砝码，如同汽车轮胎通过车架承载货物一样，实现与实际路况车辆载荷相符的惯性质量载荷的加载，加载砝码的重量可以调整，从而可以按需调整加载力，加载砝码可以是离散的颗粒物质如砂子可以是液体如水可以是固体块状砝码，采用惯性质量载荷可真实地再现实际道路汽车运行时的路面载荷路况。
附图说明
图1导引车、加载车轮单元及轨道等主要部件相对关系示意图
图2集电系统结构组成示意图
图3轨道实施例之一
图中代号说明：
1.轨道；2.导向轮；3.导引车架；4.支撑轮；5.载重车架；6.滑动铰支座；7.横移机构；8.加载轮；9.后桥；10.动力单元；11.集电刷；12.供电滑线；13.集电杆；14.配重；15.集电支杆
具体实施方案
下面结合附图对本发明技术方案进行进一步详细说明：
图1以单线表示了轨道(1)、导引车、加载车轮单元及其相互间的关系，轨道(1)的导向轨迹为两端半圆中间直线，直线与半圆之间通过近似椭圆的变径圆弧连接，导引车包括导向轮(2)、支撑轮(4)、导引车架(3)、横移机构(7)、滑动铰支座(6)和集电支杆(15)等，导引车架(3)是其他零部件的载体，导向轮(2)通过轴承固定在导引车架(3)上，导引车架(3)的前后各有3个导向轮(2)，导向轮(2)的踏面与轨道(1)轨面接触，导向轮(2)分布在轨道(1)的内侧、上方和外侧(内外侧由环道而论)，导引车架(3)由轨道(1)向外侧延伸，导引车外侧端部设置一个支撑轮(4)，与前、后上方导向轮(2)构成稳定的3点支撑，横移机构(7)用于调节滑动铰支座(6)的位置，在正向行驶中可以模拟汽车方向盘的并线转向，逆行时作为纠偏的功能执行机构保障沿着行走路线后退，前、后内外侧导向轮(2)除了导引沿轨道(1)运行的作用外还用以承载加载车轮单元对导引车的作用力，正向行驶为推力，逆行时为拉力，集电支杆(15)用于支撑集电杆(13)，由集电杆(13)端部集电刷(11)从供电滑线(12)上取电，为导引车和加载车轮单元上的电器和电机供电，集电杆(13)与集电支杆(15)铰接，集电刷(11)在集电杆(13)的一端，集电杆(13)的另一端是配重(14)，配重(14)不仅保证重力平衡同时还保证弯道处产生离心力情况下集电杆(13)仍然是平衡的，从而保证集电刷(11)对供电滑线(12)的作用力无论在直道还是弯道都是一致的只有弹簧的作用力；加载车轮单元似集装箱拖车，前端通过一个球铰与导引车的滑动铰支座(6)连接，球铰保证传递的只有力而没有力矩，区别于集装箱拖车的是加载车轮单元上有动力，加载车轮单元包括载重车架(5)、后桥(9)、加载轮(8)等，载重车架(5)是其他零部件的载体，加载车轮单元、动力单元(10)、以及加载砝码的合重心要求在加载轮(8)的轴心位置或偏向前方的位置，载重车架(5)的前端为球铰，载重车架(5)通过板簧与后桥(9)连接，后桥(9)的两端与加载轮(8)连接，动力单元(10)固定在载重车架(5)上其输出轴与后桥(9)的输入轴连接，载重车架(5)上除去后桥(9)等以外空余位置设置加载砝码，加载砝码由箱体和箱体内容纳的物质组成，箱体内可以充装液体、颗粒或块状固体，箱体固定在加载车轮单元上或是加载车轮单元的载重车架(5)的一个组成部分，箱体沿着被试路面的横向也即垂直于前进方向以隔板分隔，以避免箱体内充装的物质在离心力的作用下向外侧滑移。
图2所示集电支杆(15)的一端固定在导引车架(3)上，另一端通过铰接与集电杆(13)连接，集电支杆(15)的作用是把集电杆(13)支撑到尽可能离滑线近，以缩短集电杆(13)触线探臂的长度，集电杆(13)在集电支杆(15)连接的铰接点的一端为触线探臂，另一端设置一个配重(14)，集电刷(11)与滑线的接触力由弹簧(图中为表示)控制，配重(14)仅平衡惯性力和重力。
图3表示的是轨道(1)的一种，轨道(1)采用圆柱形面，导引车导向轮(2)在重力方向的左右两侧各一个，上方一个，前后两组，导引车外侧端部设置一个支撑轮(4)，与前、后上方导向轮(2)共同构成在铅垂方向的3点稳定支撑，使得导引车在重力作用下只有沿着轨道(1)方向具有自由度。

Claims (4)

1.一种路面加载试验机，其特征在于包括导引车、加载车轮单元、轨道(1)、驱动加载车轮单元运行的动力单元(10)、产生加载力的加载砝码，导引车的一端似单轨铁路列车骑跨在轨道(1)上，另一端伸到被试路面上方，加载车轮单元的前端与导引车通过铰链连接，正向行驶导引车在前，动力单元(10)设置在加载车轮单元上并将动力传送给加载车轮单元，导引车无动力，加载砝码坐落在加载车轮单元上。
2.根据权利要求1所述的路面加载试验机，其特征在于导引车伸到被试路面上方的一端由支撑轮(4)支撑在路面上，导引车包括导向轮(2)、导引车架(3)、滑动铰支座(6)、支撑轮(4)、横移机构(7)和集电支杆(15)，导引车架(3)是其他零部件的载体，导向轮(2)通过轴承固定在导引车架(3)上，导引车架(3)的前后各有3个导向轮(2)，导向轮(2)的踏面与轨道(1)轨面接触，并分布在轨道(1)的内侧、上方和外侧，导引车外侧端部设置一个支撑轮(4)与前、后上方导向轮(2)共同构成在铅垂方向的3点稳定支撑，横移机构(7)用于调节滑动铰支座(6)在导引车上垂直于轨道(1)方向的位置，以调节加载车轮单元在路面上的横向位置，集电支杆(15)用于支撑集电杆(13)，其一端固定在加载车轮单元上，另一端通过铰支与集电杆(13)连接，集电杆(13)为两端悬伸中间铰支结构，其一端为集电刷(11)，另一端是配重(14)，集电刷(11)与供电滑线(12)贴靠接触，集电刷(11)从供电滑线(12)上取电，配重(14)用以平衡集电刷(11)端的重量使铰支的两端力平衡，使集电刷(11)与供电滑线(12)的接触仅依赖弹簧的作用力不依赖重力。
3.根据权利要求1或2所述的路面加载试验机，其特征在于加载车轮单元包括载重车架(5)、后桥(9)、加载轮(8)，载重车架(5)的前端是一个球铰与导引车的滑动铰支座(6)连接，球铰保证传递的只有力而没有力矩，载重车架(5)是其他零部件的载体，后桥(9)通过板簧与载重车架(5)连接，加载轮(8)固定在后桥(9)的两端，载重车架(5)上还固定动力单元(10)、加载砝码。
4.根据权利要求1或2所述的路面加载试验机，其特征在于加载砝码由箱体和箱体内容纳的物质组成，箱体内可以充装液体、颗粒或块状固体，箱体固定在加载车轮单元上或是加载车轮单元的一个组成部分，箱体沿着被试路面的横向以隔板分隔。
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