CN107132160A - 一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统 - Google Patents

一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107132160A
CN107132160A CN201710441639.7A CN201710441639A CN107132160A CN 107132160 A CN107132160 A CN 107132160A CN 201710441639 A CN201710441639 A CN 201710441639A CN 107132160 A CN107132160 A CN 107132160A
Authority
CN
China
Prior art keywords
roadbed
fall
model
recurs
shakes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710441639.7A
Other languages
English (en)
Inventor
肖军华
张骁
张德
王炳龙
熊聪聪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN201710441639.7A priority Critical patent/CN107132160A/zh
Publication of CN107132160A publication Critical patent/CN107132160A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N2015/1027Determining speed or velocity of a particle

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明涉及一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统,该系统包括:模型试验箱:用以模拟有砟轨道路基形式和无砟轨道路基形式;分布式高频加载装置:用以模拟高速列车行进过程中产生的动载荷,并调节动载荷的波形、幅值、频率和相位差;路基不均匀变形调节装置:用以定量控制并模拟路基纵向不均匀变形;可视化监测装置,包括与模型试验箱相对设置的高速摄像机和光源,用以拍摄模型试验箱内的路基纵断面图像;工作站:分别与分布式高频加载装置、路基不均匀变形调节装置、高速摄像机和光源连接,实现试验的控制以及获取路基纵断面图像进行分析处理。与现有技术相比,本发明具有精确模拟、直观准确等优点。

Description

一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统
技术领域
本发明涉及路基动力学领域,尤其是涉及一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统。
背景技术
路基作为一种普遍的轨道支承结构形式,广泛应用于我国的高铁线路建设中。随着列车速度及舒适度要求不断提高,铁路路基在运营过程中的变形问题也日益受到关注。研究发现,当高速列车在380km/h至400km/h速度区间内运行时铁路路基会显现拟共振态,不均匀变形显著增加,严重影响列车运行安全。且路基维养存在周期间隔,导致其实际服役中产生的劣化并不能及时发现,因此十分有必要对路基在高频动载作用下既存劣化进一步发展的规律进行深入研究。
本发明所述的可视化高铁路基灾害重演模型试验系统,利用分布式高频加载装置和不均匀变形调节装置重演路基在实际运营中的工作状态,利用可视化监测系统对路基在高频动载作用下的变形过程进行监测,为路基灾害萌生演化过程研究提供一定试验依据。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精确模拟、直观准确的可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统,该系统包括:
模型试验箱:为一矩形箱体,其内部填筑路基材料,用以模拟有砟轨道路基形式和无砟轨道路基形式,其顶部设置有试验轨道;
分布式高频加载装置:沿试验轨道延伸方向设置,用以模拟高速列车行进过程中产生的动载荷,并调节动载荷的波形、幅值、频率和相位差;
路基不均匀变形调节装置:设置在模型试验箱的底部,用以定量控制并模拟路基纵向不均匀变形;
可视化监测装置,包括与模型试验箱相对设置的高速摄像机和光源,用以拍摄模型试验箱内的路基纵断面图像;
工作站:分别与分布式高频加载装置、路基不均匀变形调节装置、高速摄像机和光源连接,实现试验的控制以及获取路基纵断面图像进行分析处理。
所述的分布式高频加载装置包括多个沿试验轨道延伸方向依次设置的激振器,所述的工作站通过同步器统一控制激振器。
所述的模型试验箱内取相似比为1:5,依次填筑基床表层、基床底层和路基土。
当需模拟有砟轨道路基时,则在基床表层上方加铺设道砟层。
所述的路基不均匀变形调节装置包括多个沿试验轨道延伸方向依次设置可进行升降调节的液压顶块,所述的工作站通过同步器统一控制多个液压顶块的下移高度。
所述的液压顶块上方设置一层柔性橡胶垫,相邻的液压顶块间的接触面涂设润滑油。
所述的模型试验箱的宽度为1000mm,高度为600mm,厚度为300mm。
所述的激振器的最大激振频率为60Hz。
所述的液压顶块的厚度为300mm,宽度为100mm,高度为200mm。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
一、本发明分布式高频加载装置可以通过控制激振频率,幅值及相邻激振器波形相位差模拟列车在不同行车速度下产生的动载,更加精确地模拟高速列车行进过程产生的高频动载作用;
二、不均匀变形调节装置可通过控制各液压顶块位移量控制不均匀变形曲线的形态,实现路基不均匀变形定量控制,使路基模型更接近于实际服役状态。
三、采用可视化监测手段,结合先进的图像处理软件进行分析,实现试验过程的可视化,使得试验过程更加直观、准确。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明的目的是提供一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统。依照高铁路基铺设方式制作铁路路基模型,将其置于高频振动加载装置中进行试验,利用高速图像处理软件对已经存在不均匀变形的基础上进一步劣化的过程进行分析,研究路基灾害萌生发展。为达到此目的,采用如下技术方案:
如图1和2所示,本系统包括:
分布式高频加载装置1:利用分布式高频加载装置1可模拟高速列车行进过程中产生的动载,并可调节荷载波形、幅值、频率和相位差等参数,分布式加载装置1由六个高频激振装置组成,可以通过控制其激振频率,幅值及相邻激振器波形相位差模拟列车在不同行车速度下产生的动载,激振器可自定义波形,最大激振频率60Hz,利用同步器对六个激振器实现统一控制。
模型试验箱2:试验箱内部按照一定相似比填筑路基材料,模拟有砟轨道路基形式和无砟轨道路基形式。路基不均匀变形调节装置:本装置可定量控制路基纵向不均匀变形,模拟路基在实际运营中可能发生的灾害;
试验模型箱尺寸为:宽度1000mm,高度600mm,厚度300mm。选取相似比1:5依次对基床表层、基床底层,路堤,路基土进行填筑。若需模拟有砟轨道路基,需在基床表层上侧加设一层道砟。每层填料压实系数与实际路基压实要求保持一致。
路基不均匀变形调节装置3:该装置可定量控制路基纵向不均匀变形,重演路基在实际运营中可能发生的灾害,不均匀变形调节装置3位于模型试验箱2底部,设置10个可进行升降调节的液压顶块,顶块之间涂抹润滑油进行密封处理,顶块尺寸:厚度300mm,宽度100mm,高度200mm,下部连接液压装置,可实现竖向位移定量控制,模拟路基不均匀变形,可通过控制各液压顶块位移量控制不均匀变形曲线的形态。顶块上方放置一层厚度为20mm的柔性橡胶垫,使变形曲线更加平滑,同时避免小粒径碎石进入顶块间隙。
可视化监测装置:该装置可对试验箱进行高频影像采集,并可利用粒子成像检测技术和高速运动图像分析对将图像数据进行分析处理。对该模型试验系统的使用方法也做了一定说明,可视化监测装置4主要由三部分组成:高速摄像机、光源和工作站。利用高速摄像机对纵断面进行高频拍摄,时序控制器保证摄像机与光源动作同步。获取的图像数据先储存于高速摄像机缓存设备中,之后再导入工作站,利用高速图像处理软件对图像进行分析。
使用装置进行测试的主要步骤有:
(1)铺设路基模型;
(2)计算激振器输出控制参数;
(3)调节各液压顶块不均匀沉降量,模拟实际不均匀沉降;
(4)待路基模型稳定,开启激振器进行动荷载试验,利用可视化监测系统对路基进一步变形演化过程进行记录;
(5)将图像数据导入工作站,利用粒子成像软件对颗粒试样断面的位移场、速度场进行分析,探究高频振动波在颗粒材料中的传播规律;利用高速运动图像分析软件对单个颗粒位置调整过程进行统计分析,得出颗粒材料在高频动载下的细观运动特征。
实施例:
下面以模拟的试验为例进行具体说明
(1)制备路基模型:在尺寸为1000mm×600mm×300mm的试验箱内按照有砟轨道路基铺设形式填筑试验模型,每层材料压实度根据《高速铁路设计规范》TB10621-2009规定进行压实。
(2)激振器加载力幅值根据相似比取2.2kN,波形为自定义M形波。激振器控制参数计算:假设模型中相邻扣件间距为L,列车速度为V,激振器加载频率为f,相邻激振器振动波形相位差为已知一个轮轴荷载由5个扣件承担,则根据下式计算出激振器频率:
相邻激振器相位差
(3)现利用路基不均匀变形调节装置模拟一个最大变形0.5mm的沉降槽,分别输入每个顶块下移高度值,利用同步器控制10个液压顶块,保证沉降槽形成过程中路基的整体性。
(4)待路基变形稳定后,开启分布式加载装置对路基模型进行动力加载,同时开启可视化监测系统,对路基模型在动力加载过程中振动情况进行监测。根据现场光线条件选择适当的光源,保证光强度与图像采集频率匹配。
(5)将图像数据导入工作站,利用粒子成像软件对颗粒试样断面的位移场、速度场进行分析,得出高频振动波在颗粒材料中的传播机理;利用高速运动图像分析软件对单个颗粒位置调整过程进行统计分析。

Claims (9)

1.一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统,其特征在于,该系统包括:
模型试验箱(2):为一矩形箱体,其内部填筑路基材料,用以模拟有砟轨道路基形式和无砟轨道路基形式,其顶部设置有试验轨道;
分布式高频加载装置(1):沿试验轨道延伸方向设置,用以模拟高速列车行进过程中产生的动载荷,并调节动载荷的波形、幅值、频率和相位差;
路基不均匀变形调节装置(3):设置在模型试验箱(2)的底部,用以定量控制并模拟路基纵向不均匀变形;
可视化监测装置,包括与模型试验箱(2)相对设置的高速摄像机和光源,用以拍摄模型试验箱(2)内的路基纵断面图像;
工作站:分别与分布式高频加载装置(1)、路基不均匀变形调节装置(3)、高速摄像机和光源连接,实现试验的控制以及获取路基纵断面图像进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统,其特征在于,所述的分布式高频加载装置(1)包括多个沿试验轨道延伸方向依次设置的激振器,所述的工作站通过同步器统一控制激振器。
3.根据权利要求1所述的一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统,其特征在于,所述的模型试验箱(2)内取相似比为1:5,依次填筑基床表层、基床底层和路基土。
4.根据权利要求3所述的一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统,其特征在于,当需模拟有砟轨道路基时,则在基床表层上方加铺设道砟层。
5.根据权利要求1所述的一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统,其特征在于,所述的路基不均匀变形调节装置(3)包括多个沿试验轨道延伸方向依次设置可进行升降调节的液压顶块,所述的工作站通过同步器统一控制多个液压顶块的下移高度。
6.根据权利要求5所述的一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统,其特征在于,所述的液压顶块上方设置一层柔性橡胶垫,相邻的液压顶块间的接触面涂设润滑油。
7.根据权利要求1所述的一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统,其特征在于,所述的模型试验箱(2)的宽度为1000mm,高度为600mm,厚度为300mm。
8.根据权利要求2所述的一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统,其特征在于,所述的激振器的最大激振频率为60Hz。
9.根据权利要求5所述的一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统,其特征在于,所述的液压顶块的厚度为300mm,宽度为100mm,高度为200mm。
CN201710441639.7A 2017-06-13 2017-06-13 一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统 Pending CN107132160A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710441639.7A CN107132160A (zh) 2017-06-13 2017-06-13 一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710441639.7A CN107132160A (zh) 2017-06-13 2017-06-13 一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107132160A true CN107132160A (zh) 2017-09-05

Family

ID=59733830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710441639.7A Pending CN107132160A (zh) 2017-06-13 2017-06-13 一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107132160A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109001027A (zh) * 2018-05-11 2018-12-14 华北水利水电大学 一种图像相关的车载作用下采动岩土体变形试验模型装置
CN109030033A (zh) * 2018-06-21 2018-12-18 浙江大学城市学院 一种模拟双线地铁列车运营工况的试验装置
CN109580401A (zh) * 2018-11-27 2019-04-05 中南大学 测试板式无砟轨道结构水泥基材料性能演变的试验方法
CN110006793A (zh) * 2019-05-08 2019-07-12 中南大学 用于振动荷载下颗粒材料运动特性研究的试验装置和方法
CN110207915A (zh) * 2019-05-14 2019-09-06 武汉工程大学 一种道砟散体与基床动力响应模型及试验方法
CN111472396A (zh) * 2020-06-28 2020-07-31 西南交通大学 基于长曝光观测的旋转双曲桩土模型试验装置及试验方法
CN111562077A (zh) * 2020-07-14 2020-08-21 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 高速铁路路基综合试验系统和方法
CN113189308A (zh) * 2021-05-11 2021-07-30 西安建筑科技大学 一种用于盐渍土地基的变形测试装置
CN113465510A (zh) * 2021-06-18 2021-10-01 浙江大学 一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002016695A1 (en) * 2000-08-19 2002-02-28 Hyperlast Limited Method of stabilizing particulates
CN102108656A (zh) * 2010-12-18 2011-06-29 浙江大学 高速铁路无砟轨道路基动力学模型试验系统
CN102914632A (zh) * 2012-10-16 2013-02-06 武汉理工大学 一种多功能土工模型试验箱
CN105527389A (zh) * 2016-03-02 2016-04-27 山东交通学院 一种基于千斤顶的模拟地基不均匀沉降的试验模型及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002016695A1 (en) * 2000-08-19 2002-02-28 Hyperlast Limited Method of stabilizing particulates
CN102108656A (zh) * 2010-12-18 2011-06-29 浙江大学 高速铁路无砟轨道路基动力学模型试验系统
CN102914632A (zh) * 2012-10-16 2013-02-06 武汉理工大学 一种多功能土工模型试验箱
CN105527389A (zh) * 2016-03-02 2016-04-27 山东交通学院 一种基于千斤顶的模拟地基不均匀沉降的试验模型及方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109001027A (zh) * 2018-05-11 2018-12-14 华北水利水电大学 一种图像相关的车载作用下采动岩土体变形试验模型装置
CN109001027B (zh) * 2018-05-11 2021-04-23 华北水利水电大学 一种图像相关的车载作用下采动岩土体变形试验模型装置
CN109030033A (zh) * 2018-06-21 2018-12-18 浙江大学城市学院 一种模拟双线地铁列车运营工况的试验装置
CN109580401A (zh) * 2018-11-27 2019-04-05 中南大学 测试板式无砟轨道结构水泥基材料性能演变的试验方法
CN110006793A (zh) * 2019-05-08 2019-07-12 中南大学 用于振动荷载下颗粒材料运动特性研究的试验装置和方法
CN110006793B (zh) * 2019-05-08 2020-02-07 中南大学 用于振动荷载下颗粒材料运动特性研究的试验装置和方法
CN110207915A (zh) * 2019-05-14 2019-09-06 武汉工程大学 一种道砟散体与基床动力响应模型及试验方法
CN111472396A (zh) * 2020-06-28 2020-07-31 西南交通大学 基于长曝光观测的旋转双曲桩土模型试验装置及试验方法
CN111562077A (zh) * 2020-07-14 2020-08-21 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 高速铁路路基综合试验系统和方法
CN111562077B (zh) * 2020-07-14 2020-11-20 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 高速铁路路基综合试验系统和方法
CN113189308A (zh) * 2021-05-11 2021-07-30 西安建筑科技大学 一种用于盐渍土地基的变形测试装置
CN113465510A (zh) * 2021-06-18 2021-10-01 浙江大学 一种用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107132160A (zh) 一种可视化高铁路基颗粒体振陷重演模型试验系统
CN105855548A (zh) 一种粉末分配装置及增材制造装置
US9747395B2 (en) Simulated loading method and apparatus for moving load of wheel axle in rail transportation
CN107389790B (zh) 一种平面应变条件下路基高频振动的可视化试验装置
CN108267564B (zh) 一种模拟地裂缝扩展装置及其使用方法
CN105628893B (zh) 一种模拟岩溶地区地铁振动引发岩溶覆土塌陷的模型试验装置
CN109736554A (zh) 一种瓷砖全自动铺贴设备及方法
CN109898391B (zh) 基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统
CN103954738A (zh) 一种测量土体振动传播特性的室内试验装置
EA039680B1 (ru) Способ измерения уплотнения щебёночной постели рельсового пути и устройство для уплотнения щебёночной постели рельсового пути
CN103364315B (zh) 一种烧结固体燃料粒度在线检测方法及检测装置
CN105758757A (zh) 一种煤岩截割试验装置及方法
CN106424729A (zh) 一种铺粉装置及增材制造装置
CN110207915B (zh) 一种道砟散体与基床动力响应模型及试验方法
CN205673590U (zh) 一种粉末分配装置及增材制造装置
CN107761701A (zh) 用于土石方碾压的无人驾驶智能振动碾压机及系统
CN113465510B (zh) 用于测量铁路有砟轨道道砟颗粒运移的装置及方法
CN115034697A (zh) 基于多域分析的多元智能压实指标分级优选方法及系统
CN110006793B (zh) 用于振动荷载下颗粒材料运动特性研究的试验装置和方法
CN112267357A (zh) 路基沉降抬升控制设备和方法
CN106706478A (zh) 颗粒结拱特性试验装置及试验方法
CN112122117A (zh) 一种变椭圆等厚筛分过程料群分布检测与调控系统及方法
CN210262602U (zh) 基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实设备
CN206083860U (zh) 一种铺粉装置及增材制造装置
CN202347405U (zh) 智能型单钢轮压路机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170905

RJ01 Rejection of invention patent application after publication