CN113203587A - 一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，包括缩尺轨道结构和缩尺列车模型，以及用于加载模拟环境的地震模拟模块、基础大变形模拟模块、隧道段模拟模块、强风模拟模块和桥梁段模拟模块。地震模拟模块具有振动台，用于向缩尺轨道结构加载振动；基础大变形模拟模块具有顶升装置，用于使缩尺轨道结构产生变形；强风模拟模块用于向缩尺列车模型施加气流；隧道段模拟模块用于获得缩尺列车模型通过时产生的噪音；隧道段模拟模块和桥梁段模拟模块分别具有用于缩尺列车模型通过的缩尺隧道结构和缩尺桥梁结构。本发明提供的系统，能够实现高速列车乘客舒适度综合测试功能，为复杂运行条件下列车运行安全状态研究提供更可靠的试验数据。

Description

一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统

技术领域

本发明涉及铁路车辆轨道试验装置技术领域，尤其涉及一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统。

背景技术

目前，我国轨道交通事业快速发展，铁路运输交通网已覆盖我国绝大多数区域，成为最为方便快捷的交通方式，但与此同时，对出行方式的安全性与舒适性提出更高要求。因此，如何科学维护轨道交通运营线路，使其长期保持高安全的运营品质，是我国现阶段面临的重大科学问题。安全性与列车运行过程中线路条件有密切关系，目前对于列车运行安全性的研究主要集中于理论研究，一般从建立车辆/轨道耦合动力学模型，采用虚拟轨道不平顺作为激励，得出随机响应来对列车运行的安全性进行评估，但数值方法无法精确模拟复杂线路条件下列车运行安全状态，且缺少相应的实验验证，因此很难准确对复杂线路条件下列车运行安全状态实现精确评估。也有部分学者采用线路实车开展极端复杂线路条件下列车运行安全状态研究，但是实尺试验费用高、安全性无法保证，并且试验条件可重复性差，无法重复获得试验数据；很难实现极端线路条件、运行速度、不同轨下基础等复杂运行环境与列车运行安全性之间映射关系参数化的研究。因此，目前复杂运营条件下(地震、基础大变形、横风、高速通过隧道区等)高速列车运行安全性试验研究领域正把重心放到室内的高速列车复杂运行条件综合模拟试验平台这一方向上。

但现有的地震模拟试验台及横风区模拟试验台大都只针对静止状态下列车安全性进行研究，无法考虑列车高速条件与地震及横风条件的耦合作用。缩尺列车高速试验平台研究重点大都集中于列车空气动力学，轮轨接触关系，并且所用牵引模式大都为空气炮、橡皮绳等瞬间加速弹射装置实现，无法准确模拟列车加速过程与制动过程，此外现有的高速列车试验平台并不能实现复杂线路条件的模拟。

发明内容

本发明的实施例提供了一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，用于解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，包括缩尺轨道结构和缩尺列车模型，以及分别向缩尺轨道结构和缩尺列车模型加载模拟环境的地震模拟模块、基础大变形模拟模块、隧道段模拟模块、强风模拟模块和桥梁段模拟模块；

地震模拟模块具有振动台，用于向缩尺轨道结构加载震动；基础大变形模拟模块具有顶升装置，用于使缩尺轨道结构产生变形；强风模拟模块用于向缩尺列车模型施加气流；隧道段模拟模块和桥梁段模拟模块分别具有用于缩尺列车模型通过的缩尺隧道结构和缩尺桥梁结构；

系统还具有列车运行安全状态监测子系统，用于采集：缩尺轨道结构产生的振动数据和变形数据；缩尺列车模型行驶过程中的列车加速度数据、车轮运行姿态数据和列车车厢内部声压级数据；缩尺列车模型受到的风压载荷数据。

优选地，基础大变形模拟模块包括多个位于缩尺轨道结构下方的顶升装置，该多个顶升装置沿缩尺轨道结构延伸方向间隔布置，每个顶升装置包括底座、螺帽、丝杆、顶升头和位移计；底座固定安装，螺帽安装在底座的顶部，并且可相对于底座转动；丝杆一侧贯穿螺帽和底座，并且与螺帽相配合，顶升头位于丝杆另一侧，并且与缩尺轨道结构相连接，通过螺帽相对于底座转动，使丝杆相对于底座和螺帽移动，并驱动顶升头向缩尺轨道结构施加弯曲力矩；位移计用于获得顶升头的位移数据。

优选地，地震模拟模块还包括：

弹性顶升部件，该弹性顶升部件一侧固定安装，另一侧与振动台相连接；当弹性顶升部件被压缩，振动台与缩尺轨道结构具有间隙，当弹性顶升部件恢复形变，振动台与缩尺轨道结构紧密接触；

多个高频作动器，用于分别从多个方向向振动台加载振动；

多个锁定器，用于通过与振动台相连接使弹性顶升部件保持被压缩的状态，或通过脱离与振动台的连接使弹性顶升部件恢复形变。

优选地，强风模拟模块包括风洞罩，该风洞罩用于盖住位于强风模拟模块区域内的缩尺轨道结构和缩尺列车模型；风洞罩内具有一个或多个风机。

优选地，强风模拟模块与地震模拟模块、基础大变形模拟模块和桥梁段模拟模块的一种或多种相互组合，使风洞罩盖住位于振动台、顶升装置和缩尺桥梁结构的一种或多种的缩尺轨道结构和缩尺列车模型。

优选地，缩尺桥梁结构具有多个缩尺桥墩结构，该多个缩尺桥墩结构沿缩尺轨道结构延伸方向间隔布置，桥梁段模拟模块覆盖的缩尺轨道结构区域架设在该多个缩尺桥墩结构上。

优选地，还包括试验台承台，地震模拟模块、基础大变形模拟模块、桥梁段模拟模块以及隧道段模拟模块、强风模拟模块覆盖的缩尺轨道结构区域安装在该试验台承台上。

优选地，缩尺轨道结构包括基座和安装在该基座上的缩尺钢轨，还包括多个等间距地安装在基座上并位于缩尺钢轨的双轨之间的直线电机；

缩尺列车模型包括车体和位于车体底部的转向架、轮对和电枢装置，转向架和轮对相互连接；

当缩尺列车模型行进至直线电机的位置时，直线电机导通，产生磁场并通过电枢装置牵引缩尺列车模型在缩尺钢轨上移动。

优选地，缩尺列车模型包括车体和位于车体底部的相互连接的转向架和轮对，缩尺轨道结构包括基座和安装在该基座上的缩尺钢轨；

列车运行安全状态监测子系统包括：

缩尺列车模型的车头和/或两侧具有风压传感器，用于获取风压载荷数据；

缩尺列车模型的内部具有无线声压传感器，用于获取列车车厢内部声压级数据；

缩尺列车模型的侧部和轮对具有第一加速度传感器，用于获取列车加速度数据，转向架安装有高速摄像装置，用于获取缩尺列车模型车轮的车轮运行姿态数据；

缩尺钢轨的轨腰位置具有第二加速度传感器，用于获取缩尺钢轨的加速度数据。

优选地，第二加速度传感器为光纤传感器，沿缩尺钢轨的长度方向延伸布置。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，包括缩尺轨道结构和缩尺列车模型，以及分别向缩尺轨道结构和缩尺列车模型加载模拟环境的地震模拟模块、基础大变形模拟模块、隧道段模拟模块、强风模拟模块和桥梁段模拟模块。地震模拟模块具有振动台，用于向缩尺轨道结构加载振动；基础大变形模拟模块具有顶升装置，用于使缩尺轨道结构产生变形；强风模拟模块用于向缩尺列车模型施加气流；隧道段模拟模块用于获得缩尺列车模型通过时产生的噪音；隧道段模拟模块和桥梁段模拟模块分别具有用于缩尺列车模型通过的缩尺隧道结构和缩尺桥梁结构。本发明提供的系统，能够实现高速列车乘客舒适度综合测试功能，为复杂运行条件下列车运行安全状态研究提供更可靠的试验数据。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

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中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为本发明提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统的整体结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为本发明提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统的顶升装置结构示意图；

图4为本发明提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统的地震模拟模块的结构示意图；

图5为本发明提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统的振动台和高频作动器的布置方式示意图；

图6为本发明提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统的缩尺轨道结构的结构示意图

图7为本发明提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统的缩尺列车模型的结构示意图；

图8为本发明提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统的强风模拟模块内部示意图。

图中：

1.缩尺列车模型2.缩尺钢轨3.顶升装置4.缩尺隧道结构5.风机6.缩尺桥墩结构7.直线电机8.电枢装置9.地震模拟模块10.基础大变形模拟模块11.隧道段模拟模块12.强风模拟模块13.桥梁段模拟模块14.试验台承台15.基座16.转向架17.轮对18.顶升头19.丝杆20.螺帽21.底座22.位移计23.振动台24.高频作动器25.锁定器26.弹性顶升部件27.锁定器固定栓28.风洞罩。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

参见图1和2，本发明提供一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，用于实现高速列车运行安全状态与复杂运营条件之间映射关系的试验研究。整个系统包括缩尺轨道结构4和缩尺列车模型1，以及分别向缩尺轨道结构4和缩尺列车模型1加载模拟环境的地震模拟模块9、基础大变形模拟模块10、隧道段模拟模块11、强风模拟模块12和桥梁段模拟模块13。

地震模拟模块9具有振动台23，用于向缩尺轨道结构4加载震动，模拟地震环境；基础大变形模拟模块10具有顶升装置3，用于使缩尺轨道结构4产生变形，模拟沉降地段；强风模拟模块12用于向缩尺列车模型1施加强气流，模拟强风环境；隧道段模拟模块11和桥梁段模拟模块13分别具有用于缩尺列车模型1通行的缩尺隧道结构和缩尺桥梁结构，通过采集缩尺列车模型1通过时的振动和噪声数据，为研究改善高速列车的舒适性提供试验条件。

系统还具有列车运行安全状态监测子系统，用于采集相应的数据，这些数据包括：缩尺轨道结构4产生的震动数据和形变数据；缩尺列车模型1行驶过程中的列车加速度数据、车轮运行姿态数据和车厢内声压级数据；缩尺列车模型1受到的风压载荷数据。

在本发明提供的优选实施例中，如图3所示，基础大变形模拟模块10包括多个位于缩尺轨道结构4下方的顶升装置3，该多个顶升装置3沿缩尺轨道结构4延伸方向间隔布置，每个顶升装置3包括底座21、螺帽20、丝杆19、顶升头18和位移计22；底座21固定安装，螺帽20安装在底座21的顶部，与底座21同轴布置，并且可相对于底座21转动；丝杆19竖向设置，其一侧贯穿螺帽20和底座21，并且与螺帽20相配合，顶升头18位于丝杆19另一侧，并且与缩尺轨道结构4相连接，通过螺帽20相对于底座21转动，使丝杆19相对于底座21和螺帽20上下移动，并驱动顶升头18向缩尺轨道结构4施加弯曲力矩；位移计22用于获得顶升头18的位移数据。优选地，顶升头18采用可拆卸地设置方式。通过分别调节多个顶升装置3的顶升高程，能够模拟高低不平的沉降地段，为高速列车安全行驶提供试验条件。

在本发明提供的优选实施例中，如图1和4所示，地震模拟模块9具体包括：

弹性顶升部件26，该弹性顶升部件26一侧固定安装，另一侧与振动台23相连接；当弹性顶升部件26被压缩，振动台23与缩尺轨道结构4具有间隙，当弹性顶升部件26恢复形变，振动台23与缩尺轨道结构4紧密接触；

多个高频作动器24，用于分别从多个方向向振动台23加载振动；

多个锁定器25，用于通过与振动台23相连接使弹性顶升部件26保持被压缩的状态，或通过脱离与振动台23的连接使弹性顶升部件26恢复形变。

在一个具体实施例中，如图5所示，高频作动器24分别位于振动台23的上下左右四个方位上，能够模拟地震时产生的纵摇和横摇。通过设置振动台23横向与纵向安装的高频作动器24振动参数，还可以模拟不同振级的地震波。

在一个具体实施例中，如图4所示，弹性顶升部件26可以是多个弹簧，或弹性块等弹性的部件。

当开始模拟地震作用时，接触锁定器25的锁合，弹性顶升部件26由于弹性恢复弹起使振动台23紧密贴合在缩尺轨道结构4的底部，高频作动器24产生振动，并通过振动台23向缩尺轨道结构4和缩尺列车模型1传导，提供地震环境下列车行驶的试验条件。模拟结束后，使弹性顶升部件26收回，通过将锁定器25与弹性顶升部件26相锁合连接，并在锁定器25中插入锁定器固定栓27，保证轨道结构体系的稳定性。

在本发明提供的优选实施例中，缩尺桥梁结构具有缩尺桥台和多个缩尺桥墩结构6，缩尺桥台用于承载缩尺轨道结构4，缩尺桥墩结构6用于承载缩尺桥台，该多个缩尺桥墩结构6沿缩尺轨道结构4延伸方向间隔布置，桥梁段模拟模块13覆盖的缩尺轨道结构4区域通过缩尺桥台架设在该多个缩尺桥墩结构6上。当然也可以根据试验需要，省去缩尺桥台，直接将缩尺轨道结构4架设在缩尺桥墩结构6上。

该缩尺桥梁结构可以仅覆盖到桥梁段模拟模块13的区段，也可以如图1所示的，覆盖到强风模拟模块12和地震模拟模块9的区段，此时缩尺桥墩结构6设置在振动台23上，可以模拟更为复杂的环境。

在本发明提供的优选实施例中，如图1和8所示，强风模拟模块12包括风洞罩28，风洞罩28用于盖住位于强风模拟模块12区域内的缩尺轨道结构4和缩尺列车模型1，构造出封闭的强风区。风洞罩28内具有一个或多个风机5，通过调节风机5出风口的角度以及出风的强度，也可以与其它模块进行组合，模拟不同的风场环境。

例如，将强风模拟模块12与地震模拟模块9相互组合，使风洞罩28盖住振动台23以及振动台23上的缩尺轨道结构4。将强风模拟模块12与基础大变形模拟模块10相互组合，使风洞罩28盖住顶升装置3以及顶升装置3上的缩尺轨道结构4。将强风模拟模块12与桥梁段模拟模块13相互组合，是风洞罩28盖住缩尺桥墩结构6以及缩尺桥墩结构6上的缩尺轨道结构4。或者根据试验的需要，将风洞罩28盖住上述三个模块任意两种或全部的组合，可以模拟更为复杂的环境。

在本发明提供的优选实施例中，本系统还包括试验台承台14，所述地震模拟模块9、基础大变形模拟模块10、桥梁段模拟模块13以及所述隧道段模拟模块11、强风模拟模块12覆盖的所述缩尺轨道结构4区域安装在该试验台承台14上。作为一种可实施方案；试验台承台14由钢筋混凝土浇筑而成的，以便于为上部各结构提供稳定支承。下部钢筋混凝土底座21直接浇筑于压实地面之上，为上部框架搭建提供平整平面，并传递试验过程中的动力荷载至下部基础保证动力试验的稳定性。

在本发明提供的优选实施例中，缩尺隧道结构采用硬质塑料制作的壳体结构，底部预留与缩尺轨道结构4安装的接口，以及根据实际需求选择其断面的尺寸，并装配至轨道结构之上。

在本发明提供的优选实施例中，如图6所示，缩尺轨道结构4包括基座15和安装在该基座15上的缩尺钢轨2，还包括安装在基座15上并位于缩尺钢轨2的双轨之间的直线电机7，直线电机7沿缩尺钢轨2的长度方向等间距地布置，并铺满其缩尺钢轨2双轨之间的空间；

如图7所示，缩尺列车模型1包括车体和位于车体底部的转向架16、轮对17和电枢装置8，转向架16和轮对17相互连接。转向架16、轮对17和电枢装置8可以适当设置，例如图中所示的，采用两组间隔布置的转向架16，每组转向架16具有两组轮对17，电枢装置8位于其间隔内。

当缩尺列车模型1行进至直线电机7的位置时，直线电机7自动导通，其产生强大磁场并通过电枢装置8牵引缩尺列车模型1在缩尺钢轨2上高速前进。可以设置用于控制直线电机7导通/断电的光电开关，当缩尺列车模型1通过时相应位置的光电开关闭合，与其连接的直线电机导通并产生脉冲磁场，通过缩尺列车模型1相耦合的电枢装置实现列车在轨道上运行。通过控制电流大小及方向实现列车模型精准加速、匀速与制动。

在本发明提供的优选实施例中，列车运行安全状态监测子系统包括：

缩尺列车模型的车头和/或两侧具有风压传感器，用于获取缩尺列车模型1在穿越缩尺隧道结构和强风区的风压载荷数据；

缩尺列车模型的内部具有无线声压传感器，用于获取缩尺列车模型1行驶过程中的声压级数据；

缩尺列车模型的侧部和轮对具有第一加速度传感器，用于获取缩尺列车模型1经过复杂线路条件过程中的轮对及车体的列车加速度数据，转向架安装有高速摄像装置，用于获取缩尺列车模型1经过复杂线路条件过程中的车轮的运行姿态数据；

更进一步的，缩尺钢轨的轨腰位置具有第二加速度传感器，用于获取缩尺钢轨的加速度数据。该第二加速度传感器优选光纤传感器(光纤采集设备)，其沿缩尺钢轨的长度方向延伸布置。

上述传感器、高速摄像装置的选型均采用现有技术，采集数据是通过传输电信号的方式，后台对电信号进行转换处理获得相应的数据，振动台23、顶升装置3、风洞罩28、缩尺隧道结构4、缩尺桥墩结构6与试验场所的地面/基础相连接的方式均采用现有技术，此处不再赘述。

本发明提供的系统，根据实验目的需要设置高速列车复杂运行环境，即调节轨道高程的顶升装置3设置为轨道不平顺所需顶升高程，设置振动台23横向与纵向安装的高频作动器24振动参数，用以模拟不同振级的地震波；根据研究需求选择隧道结构模型断面大小，并装配至轨道结构之上；根据研究需要，调节强风模拟系统出风口的角度与强度。然后在列车模型车体上安装列车运行状态监测所需的传感器等测试原件。最后根据实验所需列车运行速度，设置车载电枢装置8与装在轨道上的直线电机7电流大小，进而精确控制实现加速、匀速、制动过程，利用列车运行安全状态监测系统采集缩尺列车模型1通过地震模拟模块9、基础大变形模拟模块10、隧道段模拟模块11、强风模拟模块12、桥梁段模拟模块13等过程中数据，实现高速列车乘客舒适度综合测试功能，为复杂运行条件下列车运行安全状态研究提供更可靠的试验数据。

综上所述，本发明提供的一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，包括缩尺轨道结构和缩尺列车模型，以及分别向缩尺轨道结构和缩尺列车模型加载模拟环境的地震模拟模块、基础大变形模拟模块、隧道段模拟模块、强风模拟模块和桥梁段模拟模块。地震模拟模块具有振动台，用于向缩尺轨道结构加载振动；基础大变形模拟模块具有顶升装置，用于使缩尺轨道结构产生变形；强风模拟模块用于向缩尺列车模型施加气流；隧道段模拟模块用于获得缩尺列车模型通过时产生的噪音；隧道段模拟模块和桥梁段模拟模块分别具有用于缩尺列车模型通过的缩尺隧道结构和缩尺桥梁结构。本发明提供的系统，能够实现高速列车乘客舒适度综合测试功能，为复杂运行条件下列车运行安全状态研究提供更可靠的试验数据。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高速列车复杂运行条件综合模拟试验的系统，其特征在于，包括缩尺轨道结构和缩尺列车模型，以及分别向所述缩尺轨道结构和缩尺列车模型加载模拟环境的地震模拟模块、基础大变形模拟模块、隧道段模拟模块、强风模拟模块和桥梁段模拟模块；

所述地震模拟模块具有振动台，用于向所述缩尺轨道结构加载震动；所述基础大变形模拟模块具有顶升装置，用于使所述缩尺轨道结构产生变形；所述强风模拟模块用于向所述缩尺列车模型施加气流；所述隧道段模拟模块和桥梁段模拟模块分别具有用于所述缩尺列车模型通过的缩尺隧道结构和缩尺桥梁结构；

所述系统还具有列车运行安全状态监测子系统，用于采集：所述缩尺轨道结构产生的振动数据和变形数据；所述缩尺列车模型行驶过程中的列车加速度数据、车轮运行姿态数据和列车车厢内部声压级数据；所述缩尺列车模型受到的风压载荷数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基础大变形模拟模块包括多个位于所述缩尺轨道结构下方的顶升装置，该多个顶升装置沿所述缩尺轨道结构延伸方向间隔布置，每个所述顶升装置包括底座、螺帽、丝杆、顶升头和位移计；所述底座固定安装，所述螺帽安装在所述底座的顶部，并且可相对于所述底座转动；所述丝杆一侧贯穿所述螺帽和底座，并且与所述螺帽相配合，所述顶升头位于所述丝杆另一侧，并且与所述缩尺轨道结构相连接，通过所述螺帽相对于所述底座转动，使所述丝杆相对于所述底座和螺帽移动，并驱动所述顶升头向所述缩尺轨道结构施加弯曲力矩；所述位移计用于获得所述顶升头的位移数据。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地震模拟模块还包括：

弹性顶升部件，该弹性顶升部件一侧固定安装，另一侧与所述振动台相连接；当所述弹性顶升部件被压缩，所述振动台与所述缩尺轨道结构具有间隙，当所述弹性顶升部件恢复形变，所述振动台与所述缩尺轨道结构紧密接触；

多个高频作动器，用于分别从多个方向向所述振动台加载振动；

多个锁定器，用于通过与所述振动台相连接使所述弹性顶升部件保持被压缩的状态，或通过脱离与所述振动台的连接使所述弹性顶升部件恢复形变。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述强风模拟模块包括风洞罩，该风洞罩用于盖住位于所述强风模拟模块区域内的缩尺轨道结构和缩尺列车模型；所述风洞罩内具有一个或多个风机。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述强风模拟模块与所述地震模拟模块、基础大变形模拟模块和桥梁段模拟模块的一种或多种相互组合，使所述风洞罩盖住位于所述振动台、顶升装置和缩尺桥梁结构的一种或多种的所述缩尺轨道结构和缩尺列车模型。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述缩尺桥梁结构具有多个缩尺桥墩结构，该多个缩尺桥墩结构沿所述缩尺轨道结构延伸方向间隔布置，所述桥梁段模拟模块覆盖的所述缩尺轨道结构区域架设在该多个缩尺桥墩结构上。

7.根据权利要求1至6任一所述的系统，其特征在于，还包括试验台承台，所述地震模拟模块、基础大变形模拟模块、桥梁段模拟模块以及所述隧道段模拟模块、强风模拟模块覆盖的所述缩尺轨道结构区域安装在该试验台承台上。

8.根据权利要求1至6任一所述的系统，其特征在于，所述缩尺轨道结构包括基座和安装在该基座上的缩尺钢轨，还包括多个等间距地安装在所述基座上并位于所述缩尺钢轨的双轨之间的直线电机；

所述缩尺列车模型包括车体和位于车体底部的转向架、轮对和电枢装置，所述转向架和轮对相互连接；

当所述缩尺列车模型行进至所述直线电机的位置时，所述直线电机导通，产生磁场并通过所述电枢装置牵引所述缩尺列车模型在所述缩尺钢轨上移动。

9.根据权利要求1至6任一所述的系统，其特征在于，所述缩尺列车模型包括车体和位于车体底部的相互连接的转向架和轮对，所述缩尺轨道结构包括基座和安装在该基座上的缩尺钢轨；

列车运行安全状态监测子系统包括：

所述缩尺列车模型的车头和/或两侧具有风压传感器，用于获取所述风压载荷数据；

所述缩尺列车模型的内部具有无线声压传感器，用于获取所述列车车厢内部声压级数据；

所述缩尺列车模型的侧部和轮对具有第一加速度传感器，用于获取所述列车加速度数据，所述转向架安装有高速摄像装置，用于获取所述缩尺列车模型车轮的所述车轮运行姿态数据；

所述缩尺钢轨的轨腰位置具有第二加速度传感器，用于获取缩尺钢轨的加速度数据。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二加速度传感器为光纤传感器，沿所述缩尺钢轨的长度方向延伸布置。

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