CN111811791A - 一种道岔动力性能试验装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道岔动力性能试验装置与方法，涉及铁路实验技术领域。本发明包括轨道、轨枕、垫板、液压杆、底部压力传感器和基座，轨道一表面与若干轨枕连接，轨枕一表面与垫板连接，垫板一表面与液压杆连接，液压杆通过底部压力传感器与基座连接，轨道包括若干节轨，两相邻节轨之间通过轨间传感器连接，节轨侧面设置有轨侧传感器，节轨与轨枕之间设置有轨底传感器连接。本发明通过将轨道分割为若干个节轨，通过在节轨的三个维度分别设置压力传感器监测各个维度的压力大小，车辆在经过道岔地段时车辆对轨道压力大小、压力分布进行精确监测，提高计算的精确度。

Description

一种道岔动力性能试验装置与方法

技术领域

本发明属于铁路实验技术领域，特别是涉及一种道岔动力性能试验装置与方法。

背景技术

相比铁路线路的其他地段，道岔地段有着十分复杂的轮轨受力情况，同时道岔也一直作为轨道的三大薄弱环节之一，一直影响并制约着列车的运营速度，但是相关的车辆与轨道耦合动力性能试验装置仍然十分稀缺。

在相关的技术领域中，专利申请号为CN201010509773.4的“一种磁浮列车机电耦合振动试验装置”提出来一种能够用于磁浮列车的振动试验装置，但是此种只能针对一般路段的磁浮列车振动分析，并没有考虑列车运行条件下车辆与轨道耦合振动的特性，更没有对道岔地段的复杂轮轨动力特性进行分析的可能。专利申请号为CN200910242417.8的“一种铁路及城市轨道交通轨道结构试验模拟系统”也只是利用有限元分析的方法对一般轨道结构进行研究，没有响应的车辆与轨道耦合动力学分析。

因此，急需一种能够用于道岔地段车辆与轨道耦合动力性能试验装置及相应的试验研究方法，对道岔的列车动力性能进行实验性的研究

发明内容

本发明的目的在于提供一种道岔动力性能试验装置与方法，解决背景技术中提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种道岔动力性能试验装置，包括轨道、轨枕、垫板、液压杆、底部压力传感器和基座，所述轨枕一表面与轨道连接，所述轨枕另一表面与垫板连接，所述垫板一表面与液压杆连接，所述液压杆通过底部压力传感器与基座连接，其特征在于：

所述轨道包括节轨，两所述节轨之间连接有轨间传感器，轨间传感器用于监测在车辆运行时两个节轨之间的压力，所述节轨包括连接轨、承轨、连接轴、侧板、轨间传感器、轨侧传感器和轨底传感器，所述连接轨与承轨之间通过连接轴连接固定，连接轨与承轨围绕连接轴旋转，所述连接轨与承轨连接处的两侧均设置有侧板和轨侧传感器，侧板将连接轨和承轨的位置固定在连接轴两侧，所述轨侧传感器安装在侧板与连接轨之间，轨侧传感器用于监测车辆通过节轨时对承轨的横向压力大小；所述连接轨一表面与轨枕连接，所述连接轨与轨枕之间安装有若干轨底传感器，所述轨底传感器分别设置在连接轨两侧，轨底传感器监测车辆通过节轨时对轨道两侧的压力差值。

优选地，所述轨道包括基本轨、连杆、尖轨、辙叉心、翼轨和导曲线轨，两条所述基本轨之间设置有尖轨和辙叉心，尖轨和辙叉心之间相互配合更改车辆行驶方向，两所述尖轨之间安装有若干连杆，连杆连接两个尖轨，所述辙叉心与尖轨之间安装有导曲线轨，导曲线轨防止车辆在转向时脱轨，所述辙叉心两侧均设置有翼轨，翼轨防止车轮脱轨。

优选地，所述垫板为条形板结构，若干所述垫板平行排列在轨枕一表面，所述垫板的数量与轨枕相适应，所述轨枕安装在垫板中心位置，垫板连接轨枕和液压杆，方便液压杆的固定。

优选地，所述垫板一表面连接有若干液压杆。

优选地，所述底部压力传感器的数量与液压杆相适应，两相邻所述底部压力传感器之设置有空隙，降低相邻的底部压力传感器之间的干扰。

优选地，所述轨枕与轨道之间通过固定板连接。

优选地，所述底部压力传感器一端设置有承接板，所述承接板与基座连接，所述底部压力传感器另一端设置有连接座，所述连接座与液压杆连接。

优选地，所述轨间传感器、轨侧传感器和轨底传感器均为压力传感器。

一种道岔动力性能试验装置的实验方法，包括如下步骤：

步骤一：根据所述垫板的排列顺序，为垫板进行编号，编号顺序为：1,2，……；

步骤二：根据所述垫板的序号为安装在垫板表面的底部压力传感器进行编号，编号顺序为x1001，x1002，x1003，……，其中第一位的x表示垫板的序号，第二位的数字1表示该编号所对应的器件为底部压力传感器；

步骤三：参考步骤二分别对轨间传感器、轨侧传感器和轨底传感器进行编号，所述轨间传感器的编号方式为x2001，x2002，x2003，……，所述轨侧传感器的编号方式为x3011，x3012，x3021，x3022，x3031，x3032，……，所述轨底传感器的编号方式为x4011，x4012，x4021，x4022，x4031，x4032，……，其中，所述轨侧传感器的第一位x表示垫板的序号，第二位3表示该编号所对应的起价为轨侧传感器，第三和第四位表示轨侧传感器组的序号，最后一位表示同一组内的轨侧传感器的编号顺序，所述轨底传感器的编号规则与轨侧传感器相同；

步骤四：调节液压杆的高度，同时监测轨侧传感器和轨间传感器，当每组的两个轨侧传感器数值均相等且各个轨间传感器的数值大小均相同时则表明试验装置的轨道处于平衡状态，之后设置车辆的运动速度，并在车辆加速到预设的运动速度后保持平稳，再将车辆导入到试验装置的轨道上，此时监测各个传感器的数据，并将这些数据记录，记为对照参数；

步骤五：通过调节液压杆调节垫板的倾斜度，并通过转辙机械控制车辆的运动方向，在不同的轨道倾斜度、不同的车辆运行速度下测量各个传感器的数据，记为试验数据；

步骤六：将试验数据与对照参数进行比对分析。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过将轨道分割为若干个节轨，通过在节轨的三个维度分别设置压力传感器监测各个维度的压力大小，车辆在经过道岔地段时车辆对轨道压力大小、压力分布进行精确监测，提高计算的精确度。

2、本发明通过在底部设置液压杆方便调节轨道坡度，便于研究在不同坡度下车辆通过道岔时对轨道的压力影响。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种道岔动力性能试验装置结构示意图；

图2为本发明的一种道岔动力性能试验装置结构俯视图；

图3为本发明的一种道岔动力性能试验装置局部结构示意图；

图4为本发明的一种道岔动力性能试验装置的液压杆结构示意图；

图5为本发明的一种道岔动力性能试验装置底部压力传感器结构示意图；

图6为本发明的一种道岔动力性能试验装置的固定板结构示意图；

图7为部分轨道俯视图；

图8为图7中A部分局部放大图；

图9为图8中A-A剖面结构示意图；

图10为本发明的速道岔地段车辆及轨道耦合动力性能试验装置部分元器件连接关系图；

图11为本发明的速道岔地段车辆及轨道耦合动力性能试验装置的控制流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-轨道，2-轨枕，3-垫板，4-液压杆，5-底部压力传感器，6-基座，101-连接轨，102-承轨，103-连接轴，104-侧板，105-轨间传感器，106-轨侧传感器，107-轨底传感器，11-基本轨，12-连杆，13-尖轨，14-辙叉心，15-翼轨，16-导曲线轨。

具体实施方式

下面将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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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发明的限制。

请参阅图1、3、4、5、6所示，本发明为一种道岔动力性能试验装置，包括轨道1、轨枕2、垫板3、液压杆4、底部压力传感器5和基座6，轨枕2一表面与轨道1连接，轨枕2另一表面与垫板3连接，垫板3一表面与液压杆4连接，液压杆4通过底部压力传感器5与基座6连接，其特征在于。

如图2所示，其中，轨道1包括基本轨11、连杆12、尖轨13、辙叉心14、翼轨15和导曲线轨16，两条基本轨11之间设置有尖轨13和辙叉心14，尖轨13和辙叉心14之间相互配合更改车辆行驶方向，两尖轨13之间安装有若干连杆12，连杆12连接两个尖轨13，辙叉心14与尖轨13之间安装有导曲线轨16，导曲线轨16防止车辆在转向时脱轨，辙叉心14两侧均设置有翼轨15，翼轨15防止车轮脱轨。

如图7-9所示，轨道1包括节轨，两节轨之间连接有轨间传感器105，轨间传感器105用于监测在车辆运行时两个节轨之间的压力，节轨包括连接轨101、承轨102、连接轴103、侧板104、轨间传感器105、轨侧传感器106和轨底传感器107，连接轨101与承轨102之间通过连接轴103连接固定，连接轨101与承轨102围绕连接轴103旋转，连接轨101与承轨102连接处的两侧均设置有侧板104和轨侧传感器106，侧板104将连接轨101和承轨102的位置固定在连接轴103两侧，轨侧传感器106安装在侧板104与连接轨101之间，轨侧传感器106用于监测车辆通过节轨时对承轨102的横向压力大小；连接轨101一表面与轨枕2连接，连接轨101与轨枕2之间安装有若干轨底传感器107，轨底传感器107分别设置在连接轨101两侧，轨底传感器107监测车辆通过节轨时对轨道1两侧的压力差值。

其中，垫板3为条形板结构，若干垫板3平行排列在轨枕2一表面，垫板3的数量与轨枕2相适应，轨枕2安装在垫板3中心位置，垫板3连接轨枕2和液压杆4，方便液压杆4的固定。

其中，垫板3一表面连接有若干液压杆4。

其中，底部压力传感器5的数量与液压杆4相适应，两相邻底部压力传感器5之设置有空隙，降低相邻的底部压力传感器5之间的干扰。

其中，轨枕2与轨道1之间通过固定板201连接。

其中，底部压力传感器5一端设置有承接板501，承接板501与基座6连接，底部压力传感器5另一端设置有连接座502，连接座502与液压杆4连接。

其中，轨间传感器105、轨侧传感器106和轨底传感器107均为压力传感器。

如图10-11所示，一种道岔动力性能试验装置的实验方法，包括如下步骤：

步骤一：根据垫板3的排列顺序，为垫板3进行编号，编号顺序为：1,2，……；

步骤二：根据垫板3的序号为安装在垫板3表面的底部压力传感器5进行编号，编号顺序为x1001，x1002，x1003，……，其中第一位的x表示垫板3的序号，第二位的数字1表示该编号所对应的器件为底部压力传感器5；

步骤三：参考步骤二分别对轨间传感器105、轨侧传感器106和轨底传感器107进行编号，轨间传感器105的编号方式为x2001，x2002，x2003，……，轨侧传感器106的编号方式为x3011，x3012，x3021，x3022，x3031，x3032，……，轨底传感器107的编号方式为x4011，x4012，x4021，x4022，x4031，x4032，……，其中，轨侧传感器106的第一位x表示垫板3的序号，第二位3表示该编号所对应的起价为轨侧传感器6，第三和第四位表示轨侧传感器106组的序号，最后一位表示同一组内的轨侧传感器106的编号顺序，轨底传感器107的编号规则与轨侧传感器106相同；

步骤四：调节液压杆4的高度，同时监测轨侧传感器106和轨间传感器105，当每组的两个轨侧传感器106数值均相等且各个轨间传感器105的数值大小均相同时则表明试验装置的轨道1处于平衡状态，之后设置车辆的运动速度，并在车辆加速到预设的运动速度后保持平稳，再将车辆导入到试验装置的轨道1上，此时监测各个传感器的数据，并将这些数据记录，记为对照参数；

步骤五：通过调节液压杆4调节垫板3的倾斜度，并通过转辙机械控制车辆的运动方向，在不同的轨道倾斜度、不同的车辆运行速度下测量各个传感器的数据，记为试验数据；

步骤六：将试验数据与对照参数进行比对分析。

请参阅图1-11所示，本发明为一种道岔动力性能试验装置的实验与方法，在使用过程中，通过电源为各个传感器及液压杆提供驱动力，将轨道1的倾斜度、辙叉心角度、车辆重量与速度作为变量，观测在不同变量下轨道1各个方向的受力情况，通过对车辆经过轨道1时，对轨道1的压力大小、压力分布等数据，通过计算主机程序进行进一步分析计算。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种道岔动力性能试验装置，包括轨道(1)、轨枕(2)、垫板(3)、液压杆(4)、底部压力传感器(5)和基座(6)，所述轨枕(2)一表面与轨道(1)连接，所述轨枕(2)另一表面与垫板(3)连接，所述垫板(3)一表面与液压杆(4)连接，所述液压杆(4)通过底部压力传感器(5)与基座(6)连接，其特征在于：

所述轨道(1)包括节轨，两所述节轨之间连接有轨间传感器(105)，所述节轨包括连接轨(101)、承轨(102)、连接轴(103)、侧板(104)、轨间传感器(105)、轨侧传感器(106)和轨底传感器(107)，所述连接轨(101)与承轨(102)之间通过连接轴(103)连接固定，所述连接轨(101)与承轨(102)连接处的两侧均设置有侧板(104)和轨侧传感器(106)，所述轨侧传感器(106)安装在侧板(104)与连接轨(101)之间；所述连接轨(101)一表面与轨枕(2)连接，所述连接轨(101)与轨枕(2)之间安装有若干轨底传感器(107)。

2.根据权利要求1所述的一种道岔动力性能试验装置，其特征在于，所述轨道(1)包括基本轨(11)、连杆(12)、尖轨(13)、辙叉心(14)、翼轨(15)和导曲线轨(16)，两条所述基本轨(11)之间设置有尖轨(13)和辙叉心(14)，两所述尖轨(13)之间安装有若干连杆(12)，所述辙叉心(14)与尖轨(13)之间安装有导曲线轨(16)，所述辙叉心(14)两侧均设置有翼轨(15)。

3.根据权利要求1所述的一种道岔动力性能试验装置，其特征在于，所述垫板(3)为条形板结构，若干所述垫板(3)平行排列在轨枕(2)一表面，所述垫板(3)的数量与轨枕(2)相适应，所述轨枕(2)安装在垫板(3)中心位置。

4.根据权利要求3所述的一种道岔动力性能试验装置，其特征在于，所述垫板(3)一表面连接有若干液压杆(4)。

5.根据权利要求1所述的一种道岔动力性能试验装置，其特征在于，所述底部压力传感器(5)的数量与液压杆(4)相适应，两相邻所述底部压力传感器(5)之设置有空隙。

6.根据权利要求1所述的一种道岔动力性能试验装置，其特征在于，所述轨枕(2)与轨道(1)之间通过固定板(201)连接。

7.根据权利要求1所述的一种道岔动力性能试验装置，其特征在于，所述底部压力传感器(5)一端设置有承接板(501)，所述承接板(501)与基座(6)连接，所述底部压力传感器(5)另一端设置有连接座(502)，所述连接座(502)与液压杆(4)连接。

8.根据权利要求1所述的一种道岔动力性能试验装置，其特征在于，所述轨间传感器(105)、轨侧传感器(106)和轨底传感器(107)均为压力传感器。

9.如权利要求1-8任意一所述的一种道岔动力性能试验装置的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：根据所述垫板(3)的排列顺序，为垫板(3)进行编号，编号顺序为：1,2，……；

步骤二：根据所述垫板(3)的序号为安装在垫板(3)表面的底部压力传感器(5)进行编号，编号顺序为x1001，x1002，x1003，……，其中第一位的x表示垫板(3)的序号，第二位的数字1表示该编号所对应的器件为底部压力传感器(5)；

步骤三：参考步骤二分别对轨间传感器(105)、轨侧传感器(106)和轨底传感器(107)进行编号，所述轨间传感器(105)的编号方式为x2001，x2002，x2003，……，所述轨侧传感器(106)的编号方式为x3011，x3012，x3021，x3022，x3031，x3032，……，所述轨底传感器(107)的编号方式为x4011，x4012，x4021，x4022，x4031，x4032，……，其中，所述轨侧传感器(106)的第一位x表示垫板(3)的序号，第二位3表示该编号所对应的起价为轨侧传感器(6)，第三和第四位表示轨侧传感器(106)组的序号，最后一位表示同一组内的轨侧传感器(106)的编号顺序，所述轨底传感器(107)的编号规则与轨侧传感器(106)相同；

步骤四：调节液压杆(4)的高度，同时监测轨侧传感器(106)和轨间传感器(105)，当每组的两个轨侧传感器(106)数值均相等且各个轨间传感器(105)的数值大小均相同时则表明试验装置的轨道(1)处于平衡状态，之后设置车辆的运动速度，并在车辆加速到预设的运动速度后保持平稳，再将车辆导入到试验装置的轨道(1)上，此时监测各个传感器的数据，并将这些数据记录，记为对照参数；

步骤五：通过调节液压杆(4)调节垫板(3)的倾斜度，并通过转辙机械控制车辆的运动方向，在不同的轨道倾斜度、不同的车辆运行速度下测量各个传感器的数据，记为试验数据；

步骤六：将试验数据与对照参数进行比对分析。

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