CN105946896B - 一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台。本发明包括钢轨，铺设在地基上并位于钢轨下方且调节钢轨高度的调整台，分布设于钢轨两侧并调节轨距的液压系统，置于钢轨两端支撑导轨的导轨架，滑动设于钢轨上方的转向架。本发明通过独立调节各底座处调整台的调整螺旋杆和液压油缸，能够实现轨道高低不平顺、水平不平顺、轨距不平顺、方向不平顺等特定类型几何不平顺或不同类型组合不平顺的设置，并能通过垂向、横向参量的调整，实现不平顺波深、波长的控制，为更准确的轨道几何不平顺参数研究提供试验平台。

Description

一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台

技术领域

本发明涉及一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台。

背景技术

在铁路工程中，由线路施工、钢轨铺设及列车动荷载造成的轨道几何不平顺现象是铁路建设及运营过程中不可避免的。随着高速列车运行速度的不断提高和重载列车轴重的持续增大，轨道几何不平顺严重恶化了列车的走行环境，引发了更大的轮轨振动，影响了列车的乘坐舒适度、运行安全性乃至轨道结构的服役性能。而转向架作为列车的走行装置，其动力学性能将最直接地受到轨道几何不平顺的影响。因而，加强轨道几何不平顺的动态特性试验对于提高列车的运行性能与推动轨道车辆装备技术的发展具有重要作用。

鉴于此，通过建立相关的轨道不平顺试验平台，对轨道不平顺的波长、波深进行大量试验研究，掌握不同几何不平顺状态下转向架轮轨动力学特性和振动传递及衰减规律，可为铁路建设、设计及轨道车辆转向架的研发提供重要的试验场所和参考依据。

目前为止，轨道几何不平顺的试验研究所采用的试验方法主要有两种，具体是：

一、列车在线运营试验，首先选定需要考核或研究的具有典型轨道几何不平顺的线路区段，然后开行实际列车进行试验。这种试验能够真实反映列车在轨道几何不平顺激扰下的振动性能和运行品质，但涉及轨道养护要求和保障列车运行安全性的限制，轨道几何不平顺的量值几乎是一定的或者可调范围很小，且不平顺类型是以组合形式出现的，如实际轨道的几何不平顺是包括了轨道高低不平顺、方向不平顺、水平不平顺、轨距不平顺五种类型，不能按照试验人员的设想随意进行设置。另外，实车试验费用高昂，难以开展大量的针对性试验。

二、将轨道几何不平顺转换为轨道轮的位移量，通过激振器动作实现不平顺在车辆滚振试验台的再现。这一方式总体能反应轨道几何不平顺的影响。但机车车辆滚振试验台中，是将钢轨用滚轮来替代，滚轮结构和真实的具有扭曲形状的细长钢轨结构有很大差别，特别是前者难以真实反映非线性的轮轨接触几何关系和轮轨动作用力。而且滚轮在试验过程中往往也处于振动状态，其动态位移的存在进一步增加了轨道几何不平顺模拟的不准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台，该试验台能够实现沿轨道长度方向不同位置处钢轨在垂向和横向上的独立运动，通过两根钢轨不同运动量的组合，即可实现轨道高低不平顺、水平不平顺、轨距不平顺和方向不平顺的综合模拟。为铁路列车转向架在轨道几何不平顺激扰下的运行姿态、振动传递和轮轨接触试验研究提供一套较为完整试验方案，为列车运行安全、转向架悬挂系统的隔振设计和轨道几何不平顺状态的检测和维护提供重要的试验依据。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台，其特征在于：包括钢轨，铺设在地基上并位于钢轨下方且调节钢轨高度的调整台，分布设于钢轨两侧并调节轨距的液压系统，置于钢轨两端支撑导轨的导轨架，滚动设于钢轨上方的转向架。

进一步的技术方案在于，还包括铺设在地基上的底座，置于调整台上端并与之相连的承轨台；所述调整台置于底座上，所述钢轨通过扣件系统、承轨轮固定在承轨台上。

进一步的技术方案在于，还包括固定在地基上且位于钢轨左侧的电机，安装在电机端部的卷筒；所述卷筒通过钢丝绳与转向架连接。

进一步的技术方案在于，还包括位于电机右侧、导轨左侧的缓冲墙。

进一步的技术方案在于，所述液压系统包括承载墙，位于承载墙上并与调整台中部铰接的横向液压油缸。

进一步的技术方案在于，所述的扣件系统包括设于承轨台上置于钢轨两侧的扣件螺栓，对钢轨进行限位并依次被扣件螺栓上螺杆贯穿的弹条、挡块。

进一步的技术方案在于，所述承轨台包括内部为空心筒的框架和设在框架内部空心筒处承轨轮回转轴上的承轨轮；所述承轨轮上部与钢轨底部接触。

进一步的技术方案在于，所述调整台包括置于底座基架空心筒处的调整架，下端攻有与调整架上内螺纹相吻合的外螺纹的调整螺旋杆；所述基架空心筒内部左右两侧设有上下对应设置的上、下导轨，所述调整架底部左右两侧上下设有置于上、下导轨之间的上、下滚轮，所述调整螺旋杆中部为盘状结构，上部有与承轨台下部框架相配合的圆柱凸台，所述调整架底部在平行于钢轨横向的轴线上前后分布设置螺孔，所述螺孔与基架空心筒内部设有的T型槽内装有将调整架与底座固定在一起T型螺栓。

进一步的技术方案在于，所述的导轨架包括设于地基上的导轨座，安装于导轨座顶端并分布于钢轨两侧的两个横向导轨轮，以及安装于导轨座顶端中部凹槽内的垂向导轨轮；所述垂向导轨轮与钢轨底部接触。

进一步的技术方案还在于，所述缓冲墙包括与地面固结的基体以及安装于基体上部并于转向架距地面等高的缓冲弹簧。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

一、本试验台在试验时，通过独立调节各底座处调整台的调整螺旋杆和液压油缸，能够实现轨道高低不平顺、水平不平顺、轨距不平顺、方向不平顺等特定类型几何不平顺或不同类型组合不平顺的设置，并能通过垂向、横向参量的调整，实现不平顺波深、波长的控制，为更准确的轨道几何不平顺参数研究提供试验平台。

二、本试验台由于采用了实尺的钢轨和实际的转向架，能够真实再现转向架通过轨道几何不平顺区域时的轮轨接触位置、轮轨动力特性、转向架振动特性，从而能进行定量、定性试验，可为转向架结构设计、减振设计及轨道几何不平顺的管理控制提供基础数据。

三、本试验台在初始不平顺设置时才有液压油缸，之后可完全关闭液压系统，因此，在转向架振动性能试验及悬挂参数优化试验中，几何不平顺的形式及幅值是一定的，无需外部动力源，可减少动力消耗。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例的主视图结构示意图；

图2为本发明实施例A-A剖视图；

图3为本发明实施例B-B剖视图；

图4为本发明实施例调整台与底座配合主视图；

图5为本发明实施例承轨台局部结构示意图；

图6为本发明实施例调整台局部结构示意图；

图7为本发明实施例缓冲墙侧视图；

其中:1、电机；2、卷筒；3、钢丝绳；4、钢轨；5、导轨架；5a、导轨座；5b、横向导轨轮；5c、垂向导轨轮；6、承载墙；7、横向液压油缸；8、扣件系统；8a、扣件螺栓；8b、弹条；8c、挡块；9、承轨台；9a、框架；9b、承轨轮；10、调整台；10a、调整螺旋杆；10b、调整架；10c、滚轮；10d、T型螺栓；11、底座；11a、上导轨；11b、下导轨；11c、T型槽；11d、基架；12、转向架；13、缓冲墙；13a、基体；13b、缓冲弹簧。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

图1-6示出，本发明的一种具体实施方式是：一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台，包括电机(1)、卷筒(2)、钢丝绳(3)、两根钢轨(4)、导轨架(5)、承载墙(6)、横向液压油缸(7)、扣件系统(8)、承轨台(9)、调整台(10)、底座(11)、转向架(12)、缓冲墙(13)，其中，电机(1)固定在地基上，卷筒(2)安装于电机端部，钢丝绳(3)一段绕在卷筒(2)上，另一端连接于转向架(12)，转向架(12)置于钢轨(4)上，缓冲墙(13)置于电气前方。所述的两根钢轨(4)下部均通过扣件系统(8)和承轨轮(9b)固定在承轨台(9)上，承轨台(9)下端与调整台(10)相连，调整台(10)通过滚轮(10c)安装于底座(11)上，所述的扣件系统(8)、承轨台(9)、调整台(10)和底座(11)沿钢轨纵向以一定的间距布置；所述的钢轨(4)两侧分布设有承载墙(6)，各承载墙(6)上按一定间距安装有横向液压油缸(7)，液压油缸(7)的工作端与调整台(10)中部铰接；所述的导轨架(5)置于钢轨(4)的两端；所述的缓冲墙(13)置于电机(1)前方。

图2、图5示出，所述的扣件系统(8)由扣件螺栓(8a)、弹条(8b)、挡块(8c)组成，其中，弹条(8b)和挡块(8c)通过扣件螺栓(8a)固定在承轨台(9)上。

图2、图4、图5、图6示出，所述的承轨台(9)由框架(9a)和承轨轮(9b)组成，承轨轮(9b)回转轴固定于框架(9a)上，可绕钢轨(4)横向方向回转，承轨轮(9b)上部与钢轨(4)底部接触。承轨台(9)下部为空心圆筒，与调整台(10)上的调整螺旋杆(10a)上端相配合。

图2、图4、图5、图6示出，所述的调整台(10)由调整螺旋杆(10a)、调整架(10b)、滚轮(10c)、T型螺栓(10d)组成，其中，调整螺旋杆(10a)下端攻有外螺纹，与调整架上的内螺纹相配合，可绕调整架(10b)垂向回转，调整螺旋杆(10a)中部为盘状结构，上部有圆柱凸台，通过圆柱凸台与承轨台(9)下部的空心圆筒相配合；所述的调整架(10b)底部按上下位置安装8个滚轮(10c)。上方4个滚轮可沿底座(11)的上导轨(11a)滚动，下方4个滚轮可沿底座(11)的下导轨(11b)滚动。所述的调整架(10b)底部平行于钢轨(4)横向的轴线上前后分布设置螺孔，螺孔内装有T型螺栓(10d)。

图4示出，所述的底座(11)固定于地基上，由上导轨(11a)、下导轨(11b)T型槽(11c)和基架(11d)组成，底座(11)的长度方向与钢轨横向方向一致，其中，上导轨(11a)、下导轨11(b)位于基架(11d)两侧，并且关于T型槽(11c)对称布置。

图3示出，所述的导轨架(5)由导轨座(5a)、两个横向导轨轮(5b)和一个垂向导轨轮(5c)组成，其中，两个横向导轨轮(5b)安装于导轨座(5a)的立柱上，分布于钢轨(4)两侧，导轨轮(5a)可绕立柱转动，外边缘靠近钢轨(4)的轨腰了，所述的垂向导轨轮(5c)安装于导轨座(5a)的横柱上，与钢轨(4)底面接触。

图7示出，所述的缓冲墙(13)由基体(13a)和缓冲弹簧(13b)组成，基体(13a)与地面固结，缓冲弹簧(13b)安装于基体(13a)上部，且与转向架(12)距地面同高。

本发明的试验过程是：

松开扣件上的螺栓，使扣件弹条与钢轨间的压力为零即可；然后，根据轨道几何不平顺类型及数值的试验设置要求，在钢轨特定位置，首先旋转各底座处调整台中的调整螺杆，钢轨沿垂向变形，一旦各处钢轨垂向位移分别达到了要求的数值，停止旋转；之后，启动液压油缸，各底座处的液压油缸推动调整台并带动承轨台和钢轨做横向变形，直到各位置处的钢轨横向位移量达到了要求数值，便停止动作，拧紧调整台下端与底座上T型槽相连的螺栓，关闭液压油缸；其后，拧紧扣件螺栓，将钢轨固定；启动电机，电机卷筒卷绕钢丝绳，并带动转向架向前移动，通过预设的轨道几何不平顺区域。

由于钢轨自身较重，加之垂向有承轨轮、横向有挡块的限位作用，因此在轨道几何不平顺调整过程中钢轨不会掉落或松脱。

由于各调整台的调整螺杆和液压油缸独立可调，因此，可以实现不同类型、不同量值的轨道几何不平顺。一旦轨道几何不平顺设置好，便用T型槽螺栓固定调整台，关闭液压油缸，可以有效防止钢轨在自身弹性回复力下的形状复原，并能保证在长时间试验过程中，减少液压缸的负荷和对其的依赖。调整台的调整螺旋杆采用的螺纹具有自锁能力，因此，松开后即使上面作用有压力，也不会松动。

转向架通过轨道几何不平顺试验区的过程中，可测试并记录转向架的动态位移、轮轨接触位置、轮轨作用力、轮对及构架加速度等信息，转向架通过不平顺区段后，关闭电机，试验结束。测试得到的试验参数可为轨道几何不平顺激扰下的列车运行安全性、乘坐舒适性及轨道养护维修标准研究提供更加真实有效的试验数据。

与现有技术相比，本发明在试验时，通过独立调节各底座处调整台的调整螺旋杆和液压油缸，能够实现轨道高低不平顺、水平不平顺、轨距不平顺、方向不平顺等特定类型几何不平顺或不同类型组合不平顺的设置，并能通过垂向、横向参量的调整，实现不平顺波深、波长的控制，为更准确的轨道几何不平顺参数研究提供试验平台。

由于本发明采用了实尺的钢轨和实际的转向架，能够真实再现转向架通过轨道几何不平顺区域时的轮轨接触位置、轮轨动力特性、转向架振动特性，从而能进行定量、定性试验，可为转向架结构设计、减振设计及轨道几何不平顺的管理控制提供基础数据。

本发明在初始不平顺设置时才有液压油缸，之后可完全关闭液压系统，因此，在转向架振动性能试验及悬挂参数优化试验中，几何不平顺的形式及幅值是一定的，无需外部动力源，可减少动力消耗。

Claims (9)

1.一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台，其特征在于：包括钢轨(4)，铺设在地基上并位于钢轨(4)下方且调节钢轨(4)高度的调整台(10)，分布设于钢轨(4)两侧并调节轨距的液压系统，置于钢轨(4)两端支撑钢轨(4)的导轨架(5)，滚动设于钢轨(4)上方的转向架(12)；所述调整台(10)包括置于底座(11)基架(11d)空心筒处的调整架(10b)，下端攻有与调整架(10b)上内螺纹相吻合的外螺纹的调整螺旋杆(10a )；所述基架(11d)空心筒内部左右两侧设有上下对应设置的上、下导轨(11a、11b)，所述调整架底部左右两侧上下设有置于上、下导轨(11a、11b)之间的上、下滚轮，所述调整螺旋杆(10a )中部为盘状结构，上部有与承轨台(9)下部框架(9a)相配合的圆柱凸台，所述调整架(10b)底部在平行于钢轨(4)横向的轴线上前后分布设置螺孔，所述螺孔与基架(11d)空心筒内部设有的T型槽(11c)内装有将调整架(10b)与底座(11)固定在一起T型螺栓(10d)。

2.根据权利要求1所述的一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台，其特征在于：还包括铺设在地基上的底座(11)，置于调整台(10)上端并与之相连的承轨台(9)；所述调整台(10)置于底座(11)上，所述钢轨(4)通过扣件系统(8)、承轨轮(9b)固定在承轨台(9)上。

3.根据权利要求2所述的一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台，其特征在于：还包括固定在地基上且位于钢轨(4)左侧的电机(1)，安装在电机(1)端部的卷筒(2)；所述卷筒(2)通过钢丝绳( 3) 与转向架(12)连接。

4.根据权利要求3所述的一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台，其特征在于：还包括位于电机(1)右侧、钢轨(4)左侧的缓冲墙(13)。

5.根据权利要求1所述的一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台，其特征在于：所述液压系统包括承载墙(6)，位于承载墙(6)上并与调整台(10)中部铰接的横向液压油缸(7)。

6.根据权利要求2所述的一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台，其特征在于：所述的扣件系统(8)包括设于承轨台(9)上置于钢轨(4)两侧的扣件螺栓(8a)，对钢轨(4)进行限位并依次被扣件螺栓(8a)上螺杆贯穿的弹条(8b)、挡块(8c)。

7.根据权利要求2或6所述的一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台，其特征在于：所述承轨台(9)包括内部为空心筒的框架(9a)和设在框架(9a)内部空心筒处承轨轮回转轴上的承轨轮(9b)；所述承轨轮(9b)上部与钢轨(4)底部接触。

8.根据权利要求1所述的一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台，其特征在于：所述的导轨架(5)包括设于地基上的导轨座(5a)，安装于导轨座(5a)顶端并分布于钢轨(4)两侧的两个横向导轨轮(5d)，以及安装于导轨座(5a)顶端中部凹槽内的垂向导轨轮(5c)；所述垂向导轨轮(5c)与钢轨(4)底部接触。

9.根据权利要求4所述的一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台，其特征在于：所述缓冲墙(13)包括与地面固结的基体(13a)以及安装于基体(13a)上部并与 转向架(12)距地面等高的缓冲弹簧(13b)。