CN111413114A - 一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置、系统及方法，其技术方案为：包括基座组成，所述基座组成的两端分别滑动连接有多个升降机构；位于基座组成不同端的升降机构顶部安装轨道梁组成，通过升降机构直接控制轨道梁组成的升降高度；所述基座组成上方安装变轨传动机构，变轨传动机构能够带动升降机构沿基座组成横向移动以调节轨道梁组成之间的距离。本发明解决了现有脱轨扭转试验方法与实际存在差异的问题，通过直接控制轨道的升降高度来达到脱轨扭转的效果；试验过程中车轮始终受到轨道的约束而使转向架无法横向偏移；且轨距可变适用范围更加广泛。

Description

一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及铁道车辆车体强度试验技术领域，尤其涉及一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置、系统及方法。

背景技术

脱轨扭转是铁道车辆车体静强度试验中，为了验证车辆在运行过程中转向架发生脱轨事故时，载重铁道车辆发生倾覆以及局部的结构应力强度而开展的一项试验，是衡量车辆运行安全性的一项重要评价指标，实际脱轨扭转力的传递由转向架最先的脱轨而激发。

既有的脱轨扭转试验方法，是将载重被试车辆的一端在其顶车位垂直向上顶起，当车辆带动转向架轮对脱离轨道一定的高度后，在该转向架同一侧的车轮下放置高度相同的刚性垫块后再降下车辆，使该转向架两侧的车轮产生高度差来模拟未放置垫块侧的车轮发生了脱轨，从而达到观察车辆发生倾覆以及获取此时局部的结构应力强度的目的。

发明人发现，上述试验方法虽然使被试车辆最终达到了脱轨扭转的状态，但因试验设备受限，其过程与实际相比较却存在较大的差异。为了达到脱轨扭转的效果，既有方法使被试车辆顶车位或其它部位在试验过程中首先受到了外部载荷的作用，而这在实际的脱轨扭转过程中是不存在的，如此便带来了一个很重要的问题是该过程对最终试验数据的影响不可避免。其次顶起的被试车辆在下降的过程中，转向架会因为增加了垫块侧的车轮先受力而发生横向偏移，使另外一侧的车轮无法回到原来的轨道上大大增加了试验失败的几率，或引起其它试验安全隐患。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置、系统及方法，解决了现有脱轨扭转试验方法与实际存在差异的问题，通过直接控制轨道的升降高度来达到脱轨扭转的效果；试验过程中车轮始终受到轨道的约束而使转向架无法横向偏移；且轨距可变适用范围更加广泛。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置，包括基座组成，所述基座组成的两端分别滑动连接有多个升降机构；位于基座组成不同端的升降机构顶部安装轨道梁组成，通过升降机构直接控制轨道梁组成的升降高度；所述基座组成上方安装变轨传动机构，变轨传动机构能够带动升降机构沿基座组成横向移动以调节轨道梁组成之间的距离。

第二方面，本发明实施例还提供了一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验系统，包括所述的铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置。

作为进一步的限定，还包括不同轨距的试验轨道，所述脱轨扭转试验装置作为试验轨道的其中一段。

第三方面，本发明实施例还提供了一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验方法，采用所述的铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置，被试车体的转向架设置于脱轨扭转试验装置上方，控制一侧的升降机构同步起升设定高度时，转向架的两侧车轮产生高度差，达到另一侧车轮脱轨效果。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

(1)本发明的一个或多个实施方式在基座上方安装升降机构，脱轨扭转直接通过控制轨道的升降来完成，消除了顶车等中间环节，与实际的脱轨扭转机理更加贴近，试验效率提高，试验数据更加的准确、可信；避免现有试验技术通过增加垫块进行试验造成转向架横向移动而带来的试验失败风险以及安全隐患；

(2)本发明的一个或多个实施方式设置变轨传动机构，通过变轨传动机构实现轨距的调整，能够满足不同轨距的铁道车辆开展脱轨扭转试验的需要，降低试验成本；变轨传动机构采用涡轮蜗杆机构，蜗杆安装调整接口，通过旋转蜗杆即可实现升降机构的移动，调整轨距快速便捷，提高试验效率；

(3)本发明的一个或多个实施方式的脱轨扭转试验装置能够作为正常轨道的其中一段进行安装，不开展脱轨扭转试验时，亦可充当普通的轨道来使用，节省空间，降低试验成本。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的支撑盖板组成示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的试验装置安装示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的使用状态示意图；

其中，1、基座组成，100、基座，101、第一导向压板，102、第二导向压板，103、吊环螺栓，2、伺服作动器，200、位移传感器，201、力传感器，3、变轨传动机构，300、蜗杆，301、蜗杆固定架，302、纵向传动轴，303、纵向锥齿轮，304、涡轮，305、纵向轴承座，306、横向传动螺杆，307、横向锥齿轮，308、横向轴承座，4、轨道梁组成，400、轨道支架，401、轨道，402、轨道压板，403、活页，5、支撑盖板组成，500、支撑架，501、轴承，502、第一盖板，503、第二盖板，6、脱轨扭转试验装置，7、试验轨道，8、地基，9、被试车体，10、转向架。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

实施例一：

下面结合附图1-图2对本发明进行详细说明，具体的，结构如下：

本实施例提供了一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置，包括基座组成1、升降机构、变轨传动机构3、轨道梁组成4和支撑盖板组成5，变轨传动机构3和多个升降机构安装于基座组成1上方，变轨传动机构3能够调节升降机构之间的距离。轨道梁组成4固定于升降机构上方，通过升降机构调整轨道梁组成4高度。所述支撑盖板组成5与轨道梁组成4可拆卸连接。

在本实施例中，所述升降机构采用伺服作动器2，其自带液压控制系统，同时安装有位移传感器200和力传感器201，通过液压控制系统平稳控制轨道梁组成4的起升高度，并实时显示其上承载的重量。可以理解的，在其他实施例中，所述升降机构也可以采用其他机构，具体可以根据实际承载要求选择。优选地，设置四个伺服作动器2，基座组成1的两端分别设置两个。轨道梁组成4安装于同一侧两个伺服作动器2顶部，使两组轨道梁组成4形成相互平行的轨道结构。

如图1所示，基座组成1包括基座100、第一导向压板101、第二导向压板102、吊环螺栓103，所述吊环螺栓103在基座100表面安装多个，通过吊环螺栓103连接吊装设备以改变试验装置的位置。基座100的两端均安装第一导向压板101和第二导向压板102，第一导向压板101和第二导向压板102通过紧固件与基座100固定。位于基座100同一端的第一导向压板101、第二导向压板102对称安装，二者之间形成用于伺服作动器2移动的空间。

进一步的，第一导向压板101、第二导向压板102为折弯板，第一导向压板101、第二导向压板102之间形成导向槽。具体的，折弯板包括相互平行的两个平板，两个平板之间通过连接板连接，且连接板与平板垂直设置。所述伺服作动器2底部安装滑块，滑块侧面开设有与第一导向压板101、第二导向压板102的平板相适配的滑槽，在变轨传动机构3的作用下同一侧的两个伺服作动器2能够彼此靠近或远离。

变轨传动机构3包括蜗杆300、蜗杆固定架301、纵向传动轴302、纵向锥齿轮303、涡轮304、纵向轴承座305、横向传动螺杆306、横向锥齿轮307、横向轴承座308，蜗杆固定架301通过紧固件与基座100连接。本实施例中，蜗杆固定架301呈门型结构，蜗杆300竖直穿过蜗杆固定架301，通过蜗杆固定架301实现蜗杆300的竖向固定。所述蜗杆300与基座100、蜗杆固定架301转动连接，蜗杆300端部设置通用接口，用于其转动调节。

所述纵向传动轴302安装于蜗杆300一侧，其安装方向与第一导向压板101、第二导向压板102垂直。纵向传动轴302通过多个安装于基座100上方的纵向轴承座305固定，以约束纵向传动轴302的纵向移动。所述第二导向压板102开设有用于纵向传动轴302穿过的通槽。

纵向传动轴302上固定有与蜗杆300啮合的涡轮304，纵向传动轴302的两端同向安装纵向锥齿轮303。所述纵向锥齿轮303与横向锥齿轮307啮合，纵向锥齿轮303与横向锥齿轮307形成锥齿轮组，横向传动螺杆306穿过横向锥齿轮307并与之固定。

所述横向传动螺杆306通过多个横向轴承座308固定，其中，横向传动螺杆306的端部及位于纵向锥齿轮303、横向锥齿轮307两侧位置均安装横向轴承座308；所述横向轴承座308通过紧固件与基座100固定，约束横向传动螺杆306的横向移动。

所述横向传动螺杆306与伺服作动器2底部的滑块螺纹连接，当转动蜗杆300时，同向安装的纵向锥齿轮303会带动横向锥齿轮307转动，横向传动螺杆306同旋向旋转，带动伺服作动器2产生对称居中移动，达到调整轨距的目的。

轨道梁组成4包括轨道支架400、轨道401、轨道压板402、活页403，所述轨道支架400采用箱型焊接结构，其下部与伺服作动器2通过紧固件连接，上部加工轨道卡槽以安装轨道401。轨道401可以为标准铁道车辆路轨，也可以根据实际需要进行更换，以满足非标轨道的需求。

所述轨道支架400上方安装多个间隔设置的轨道压板402，轨道压板402通过紧固件与轨道支架400连接，以对轨道401进行固定。如图1所示，轨道压板402沿轨道401长度方向布置两排，以对轨道401两侧进行固定。同时，轨道支架400上方安装多个活页403，活页403通过紧固件与轨道支架400固定，用以安装盖板。

所述支撑盖板组成5包括支撑架500、轴承501、第一盖板502、第二盖板503，支撑架500通过紧固件与基座100固定。如图2所示，第一盖板502设置于轨道401内侧，通过活页403与轨道支架400可转动连接；第二盖板503安装于轨道401外侧，且通过活页403与轨道支架400可转动连接。两个第一盖板502采用搭接形式(其中一个第一盖板502位于另一个第一盖板502上方)，便于其相对滑动。

支撑架500设置于第一盖板502底部，为了保证稳定支撑，在基座100上方安装多个支撑架500。本实施例中，每个第一盖板502通过两个支撑架500支撑。当然，在其他实施例中，第一盖板502也可以通过三个或三个以上支撑架500支撑。所述支撑架500顶部安装轴承501，用于调整轨距和升降轨道梁组成4时对第一盖板502的滚动支撑。

在本实施例中，支撑架500包括底板、垂直于底板的立板，立板与底板之间安装加强肋。所述立板顶部安装轴承501，所述底板通过紧固件与基座100连接。当然，在其他实施例中，支撑架500也可以为其他结构，只要能够稳定支撑盖板即可。

本实施例使用时，被试车体设置于支撑盖板组成5上方，脱轨扭转直接通过控制轨道401的升降来完成，消除了顶车等中间环节，与实际的脱轨扭转机理更加贴近，试验效率提高，试验数据更加的准确、可信。且轨距可变，能够满足不同轨距的铁道车辆开展脱轨扭转试验的需要，降低试验成本。

实施例二：

本实施例提供了一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验系统，如图3所示，包括不同轨距的试验轨道7和实施例一所述的脱轨扭转试验装置6，脱轨扭转试验装置6安装于试验轨道7的其中一段。

所述试验轨道7为现有轨道，安装于地基8上方。在不开展脱轨扭转试验时，亦可充当普通的试验轨道7及地面来使用。

实施例三：

本实施例提供了一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验方法，如图4所示，被试车体9的一个转向架10停留在实施例一所述的脱轨扭转试验装置上方。

当控制A侧的两个伺服作动器2按照相关标准同步起升一定的高度时，转向架10的A、B侧车轮便产生高度差，达到B侧的车轮脱轨的效果。反之则可形成A侧的车轮脱轨，从而获得脱轨扭转的试验数据。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置，其特征在于，包括基座组成，所述基座组成的两端分别滑动连接有多个升降机构；位于基座组成不同端的升降机构顶部安装轨道梁组成，通过升降机构直接控制轨道梁组成的升降高度；所述基座组成上方安装变轨传动机构，变轨传动机构能够带动升降机构沿基座组成横向移动以调节轨道梁组成之间的距离。

2.根据权利要求1所述的一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置，其特征在于，所述变轨传动机构包括沿竖直方向设置的蜗杆，所述蜗杆与涡轮啮合；所述涡轮安装在纵向传动轴上，纵向传动轴通过锥齿轮组连接横向传动螺杆，所述横向传动螺杆连接升降机构。

3.根据权利要求2所述的一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置，其特征在于，所述升降机构底部安装有与基座组成滑动配合的滑块，所述滑块与横向传动螺杆螺纹连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置，其特征在于，所述升降机构为伺服作动器，所述伺服作动器侧面安装位移传感器和力传感器。

5.根据权利要求1所述的一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置，其特征在于，还包括支撑盖板组成，所述支撑盖板组成包括支撑架、盖板，支撑架顶部安装轴承；所述盖板可拆卸安装于轨道梁组成两侧。

6.根据权利要求5所述的一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置，其特征在于，所述轨道梁组成包括轨道支架、安装于轨道支架顶部的轨道，所述盖板与轨道支架转动连接。

7.根据权利要求1所述的一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置，其特征在于，所述基座组成包括基座、第一导向压板、第二导向压板，基座的两端均安装有对称设置的第一导向压板和第二导向压板，二者之间形成用于升降机构移动的空间。

8.一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任一所述的铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置。

9.根据权利要求8所述的一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验系统，其特征在于，还包括不同轨距的试验轨道，所述脱轨扭转试验装置作为试验轨道的其中一段。

10.一种铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一所述的铁道车辆可变轨距脱轨扭转试验装置，被试车体的转向架设置于脱轨扭转试验装置上方，控制一侧的升降机构同步起升设定高度时，转向架的两侧车轮产生高度差，达到另一侧车轮脱轨效果。

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