CN113820232A - 用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，属于工程试验设备技术领域，包括由两段直线导轨和两段弧形导轨组成的轨道及若干个加载单元；加载单元包括加载框架、轮胎、加载曲梁和支撑轮，加载框架两侧设有与轨道相连的支撑轮；轮胎设于加载框架内部，轮胎与加载曲梁中部转动连接，加载曲梁通过阻尼恒力装置与加载框架相连，用于使轮胎所受轴载加载保持恒定。若干个加载单元沿着轨道自上而下循环运动，轮胎通过加载曲梁及阻尼恒力装置能够使其所受轴载加载保持恒定，能够缓冲轮胎触地瞬间的冲击力。本发明不受外界大梯度的温度变化影响，提高加速加载实验的可靠性，可使路面结构性能、路面养护方案等试验在较短时间内完成。

Description

用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置

技术领域

本发明属于工程试验设备技术领域，尤其涉及一种用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置。

背景技术

路面加速加载试验设备可以将公路路面15年设计寿命周期内的车辆荷载作用在几个月内模拟完成，进行路面结构使用寿命和性能检验,是一种国际上公认的先进路面试验装置。应用这种试验装置,路面结构性能、路面养护方案等都可以在较短时间内完成试验分析,不需要铺筑大规模的室外试验段,能够节省大量工程建设费用。

路面加速加载试验设备主要有以下几种，环形路面加速加载试验设备、无固定线形路面加速加载试验设备、脉冲式路面加速加载试验设备、直线形路面加速加载试验设备等，其中直线形路面加速加载试验设备能真实再现运输车辆对路面的加载，得到了最为广泛的应用。

目前，在现有直线形路面加速加载试验设备中，加载轮落地缓冲装置为典型的被动式油气缓冲器，该缓冲器将轮胎快速落地的冲击能转化为气体的压力能，从而达到缓冲的目的。但是，其存在两方面明显的不足：

(1)加载轴载的准确性和稳定性差：路面加速加载实验，要在短期内模拟长时间的环境变化情况，大梯度的温度变化会引起气体压力的较大变化，进而导致模拟轴载的不稳定，影响加速加载实验的可靠度。

(2)缓冲效果不佳：加载单元在竖直平面内，沿轨道整周旋转，随运行速度的变化，加载单元的落地冲击能发生改变，但是，油气式缓冲器所耗散的能量是一定的，导致设备的缓冲效果并不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，能够保证加载轴载的恒定，设备的缓冲效果较好。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，包括闭环轨道及若干个能够沿轨道移动的加载单元，所述轨道包括两段直线导轨和两段弧形导轨，两段直线导轨上下平行，两段弧形导轨分别连接两段直线导轨，若干个加载单元间隔设置于轨道上；所述加载单元包括加载框架、轮胎、加载曲梁和支撑轮，所述加载框架的两侧分别设有支撑轮，用于与轨道相连；所述轮胎设置于加载框架的内部，所述轮胎的转轴与加载曲梁的中部转动连接，所述加载曲梁通过阻尼恒力装置与加载框架的边框相连，用于使轮胎所受轴载加载保持恒定。

优选的，所述阻尼恒力装置包括阻尼器和蓄能器，所述加载曲梁的一端与加载框架的一侧边框铰接，所述加载曲梁的另一端通过阻尼器与加载框架的另一侧边框铰接；所述阻尼器通过蓄能器与恒力控制单元相连。

优选的，所述阻尼器为磁流变液阻尼器，所述磁流变液阻尼器的活塞杆末端与与加载框架的边框铰接，所述磁流变液阻尼器内部上方的液体与蓄能器的下方腔体内液体连通。

优选的，所述恒力控制单元包括储气罐、控制器、控制阀组、气缸Ⅰ和气缸Ⅱ，所述储气罐通过控制阀组与气缸Ⅰ的上下腔体连通，所述气缸Ⅱ的无杆腔与蓄能器的上方内腔连通，所述气缸Ⅰ与气缸Ⅱ的缸杆通过力比较器相连，所述控制器通过控制阀组能够使气缸Ⅰ的输出力保持恒定目标压力值，通过力比较器使气缸Ⅰ与气缸Ⅱ的输出力达到平衡，进而使蓄能器中气体压力保持恒定目标压力值，保证加载轴载的恒定。

优选的，所述力比较器为中间设有支点的杠杆，所述杠杆的两端分别连接气缸Ⅰ与气缸Ⅱ的缸杆末端。

优选的，所述控制阀组包括电气比例阀和换向阀，所述储气罐通过电气比例阀与换向阀相连，所述电气比例阀通过换向阀与气缸Ⅰ的上下腔体连通；所述控制器与电气比例阀相连，通过控制器使气缸Ⅰ的输出力保持恒定目标压力值。其中，气缸Ⅰ的目标压力值与蓄能器及气缸Ⅱ的目标压力值呈比例关系。

优选的，所述加载单元的落地点处设有缓冲斜坡架，所述缓冲斜坡架包括底板和倾斜板，所述底板与倾斜板朝向轨道的一端铰接相连，所述倾斜板的另一端通过液压缸与底板相连；所述加载单元上设有加速度传感器，所述加速度传感器及液压缸均与控制器相连，根据加载单元的落地冲击能来控制液压缸的活塞杆伸出长度，从而调节倾斜板的倾斜角度。

优选的，若干个加载单元均布设置于轨道上，当加载单元沿两侧弧形导轨或水平上直线导轨运动时，轮胎不接触地面，磁流变液阻尼器的活塞杆完全伸出；当加载单元沿水平下直线导轨运动时，磁流变液阻尼器的活塞输出力通过加载曲梁作用到轮胎的轮轴上，即为加载轴载；加载轴载与轮胎在竖直方向的压缩量关系如下：

F_T＝C_tδ^r

F_T为加载轴载；C_t为轮胎的垂直变形系数；δ为轮胎在竖直方向的压缩量；r为轮胎的竖直变形指数；

当加载轴载一定时，轮胎的压缩量一定，加载曲梁的位置一定，同时磁流变液阻尼器的缸体外筒的支点位置固定；当加载单元自弧形导轨进入下直线导轨，磁流变液阻尼器的活塞杆缩回行程一定。

优选的，所述蓄能器的初始充气压力为：

其中，P₀为蓄能器的初始充气压力；v₀为蓄能器容积、初始气体体积；P₁为加载单元沿水平下直线导轨运动时，蓄能器的气体压力；S为磁流变液阻尼器的活塞缩回行程，A为活塞面积；n为气体多变指数，取1.2～1.4；

加载单元沿水平下直线导轨运动时，蓄能器的气体压力P₁由下式确定：

L₁和L₂分别为加载曲梁的左端连接点、转动中心至右端固定点的水平距离；A为活塞面积；所述轮胎的左右各有一个磁流变液阻尼器。

优选的，所述磁流变液阻尼器的磁流变阻尼力为：

式中：μ为磁流变液的零场粘度；L为磁流变液阻尼器内活塞的有效长度，就是有效的磁极宽度；h为磁流变液阻尼器内活塞与其外筒之间的阻尼间隙；D为活塞直径；A为活塞的有效作用面积；

为活塞和外筒之间的相对速度；τ_y为磁流变液的屈服应力；

磁流变液的屈服应力τ_y是关于激励电流工的单因素函数：

τ_y＝F(I)

通过调整激励电流的大小，改变磁流变液阻尼器阻尼力的大小，实现对缓冲效果的半主动控制。

优选的，所述轨道的下方直线导轨段设有应变传感器，用于实时监测路面的应变；所述应变传感器与阻尼恒力装置相连，所述阻尼恒力装置的阻尼器能够根据应变传感器检测的应变数据进行动态调整阻尼力。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在闭环轨道上设置若干个加载单元，加载单元的轮胎沿着轨道自上而下逐一接触地面时，与轮胎相连的加载曲梁通过阻尼恒力装置能够使轮胎所受轴载加载保持恒定，不受温度变化的影响，同时能够缓冲轮胎触地瞬间的冲击力。利用本发明能够提高直线形路面加速加载试验设备的缓冲效果，确保直线形路面加速加载试验设备在试验过程中加载轴载的恒定，不受外界大梯度的温度变化影响，提高了加速加载实验的可靠性，可使路面结构性能、路面养护方案等试验分析在较短时间内完成。

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是本发明实施例提供的一种用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置的结构示意图；

图2是图1中加载单元的结构示意图；

图3是本发明中阻尼恒力装置的工作原理结构图；

图4是本发明中缓冲斜坡架的结构示意图；

图中：00-地面；100-轨道，101-直线导轨，102-弧形导轨；

200-加载单元，1-加载框架，2-轮胎，3-加载曲梁，4-支撑轮，5-磁流变液阻尼器，6-蓄能器，7-储气罐，8-控制器，9-气缸Ⅰ，10-气缸Ⅱ，11-力比较器，12-电气比例阀，13-换向阀，14-过滤器，15-上位机，16-电线；17-底板，18-倾斜板，19-液压缸。

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。

参见图1、2，本发明提供的一种用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，包括闭环轨道100及若干个能够沿轨道100移动的加载单元200，所述轨道100包括两段直线导轨101和两段弧形导轨102，两段直线导轨101上下平行，两段弧形导轨102分别连接两段直线导轨101，若干个加载单元200间隔设置于轨道100上；所述加载单元200包括加载框架1、轮胎2、加载曲梁3和支撑轮4，所述加载框架1的两侧分别设有与轨道100相连的支撑轮4，支撑轮4的内部设有动力机构，能够驱动加载单元200沿着轨道100移动；所述轮胎2设置于加载框架1的内部，所述轮胎2的转轴与加载曲梁3的中部转动连接，所述加载曲梁3通过阻尼恒力装置与加载框架1的边框相连，用于使轮胎2所受轴载加载保持恒定。

作为一种优选结构，如图2所示，所述阻尼恒力装置包括阻尼器和蓄能器6，所述加载曲梁3的一端与加载框架1的一侧边框铰接，所述加载曲梁3的另一端通过阻尼器与加载框架1的另一侧边框铰接；所述阻尼器通过蓄能器6与恒力控制单元相连。其中，所述阻尼器为磁流变液阻尼器5，所述磁流变液阻尼器5的活塞杆末端与与加载框架1的边框铰接，所述磁流变液阻尼器5内部上方的液体与蓄能器6的下方腔体内液体连通。在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，所述恒力控制单元包括储气罐7、控制器8、控制阀组、气缸Ⅰ9和气缸Ⅱ10，所述储气罐7通过控制阀组与气缸Ⅰ9的上下腔体连通，所述气缸Ⅱ10的无杆腔与蓄能器6的上方内腔连通，所述气缸Ⅰ9与气缸Ⅱ10的缸杆通过力比较器11相连，所述控制器8通过控制阀组能够使气缸Ⅰ9的输出力保持恒定目标压力值，通过力比较器11使气缸Ⅰ9与气缸Ⅱ10的输出力达到平衡，进而使蓄能器6中气体压力保持恒定目标压力值，保证加载轴载的恒定。其中，所述力比较器11为中间设有支点的杠杆，所述杠杆的两端分别连接气缸Ⅰ9与气缸Ⅱ10的缸杆末端；所述控制阀组包括电气比例阀12和换向阀13，所述储气罐7通过电气比例阀12与换向阀13相连，所述电气比例阀12通过换向阀13与气缸Ⅰ9的上下腔体连通；所述控制器8与电气比例阀12相连，通过控制器8使气缸Ⅰ9的输出力保持恒定目标压力值。

在本发明的一个具体实施例中，储气罐7为内储氮气的氮气瓶，氮气瓶与电气比例阀12之间的气体管道上设有过滤器14；气缸Ⅱ无杆腔通过气体管道与蓄能器6连接；控制器8采用嵌入式控制器，控制器8与上位机15相连。具体控制过程如下：

设定目标压力值后，气缸Ⅰ9无杆腔的压力，在电气比例阀12的作用下保持恒定目标压力值，气缸Ⅰ9的输出力与气缸Ⅱ10的输出力通过力比较器11(杠杆)达到平衡状态。当蓄能器的气体压力随环境温度的变化而变化时，平衡状态被打破，气缸Ⅰ9无杆腔的压力发生变化，压力变化信息传递给控制器8，控制器8通过调节算法快速调节电气比例阀12的阀芯位置，调节气缸Ⅰ9的输出压力回到目标压力值，力比较器11(杠杆)恢复平衡状态，保证蓄能器6中气体压力的保持恒定目标压力值，进而保证加载轴载的恒定。

鉴于路面加速加载实验，要在短时间内模拟长期的环境变化情况，例如半小时模拟一天的环境变化，而极端昼夜温差可以达到50度；也就说，半小时内加速加载设备的环境温度差可以达到50度。大梯度的温度变化会引起蓄能器压力的较大变化，进而导致模拟轴载的不稳定。因此，需要根据实验目的，在确定加速加载实验的加载轴载后，将加载轴载输入PC上位机15，通过内置程序计算得到，此轴载所对应的气缸I 9无杆腔的压力，并将此压力值传输给嵌入式控制器，控制器8控制电气比例阀12的阀芯开度，使气缸I 9无杆腔的压力保持在恒定值，进而实现加载轴载的恒定控制，不受温度变化的影响。

本发明具体应用过程中，若干个加载单元200均布设置于轨道100上，当加载单元200沿两侧弧形导轨102或水平上直线导轨101运动时，轮胎2不接触地面，磁流变液阻尼器5的活塞杆完全伸出；当加载单元200沿水平下直线导轨101运动时，磁流变液阻尼器5的活塞输出力通过加载曲梁3作用到轮胎2的轮轴上，即为加载轴载。其中，加载轴载与轮胎2在竖直方向的压缩量关系如下：

F_T＝C_tδ^r

F_T为加载轴载；C_t为轮胎的垂直变形系数；δ为轮胎在竖直方向的压缩量；r为轮胎的竖直变形指数；

当加载轴载一定时，轮胎2的压缩量一定，加载曲梁3的位置一定，同时磁流变液阻尼器5的缸体外筒的支点位置固定；当加载单元200自弧形导轨102进入下直线导轨101，磁流变液阻尼器5的活塞杆缩回行程一定。

所述蓄能器6的初始充气压力为：

其中，P₀为蓄能器的初始充气压力；v₀为蓄能器容积、初始气体体积；P₁为加载单元沿水平下直线导轨运动时，蓄能器的气体压力；S为磁流变液阻尼器的活塞缩回行程，A为活塞面积；n为气体多变指数，取1.2～1.4；

加载单元200沿水平下直线导轨101运动时，蓄能器6的气体压力P₁由下式确定：

L₁和L₂分别为加载曲梁的左端连接点、转动中心至右端固定点的水平距离；A为活塞面积；所述轮胎2的左右各有一个磁流变液阻尼器5。

在一个具体实施例中，活塞直径为79mm，

则有：

如需加载50kN，则磁流变液阻尼器中的压力为3.185MPa。

另外，采用本发明能够实现加载单元的半主动缓冲控制：

当加载单元200自弧形导轨102进入下直线导轨101，轮胎2接触地面时，会有很大的对地冲击力，此落地冲击能就是轮胎触地时刻在竖直方向的动能。

当轮胎2着地时，推动磁流变液阻尼器5的活塞杆向上运动，迫使磁流变液阻尼器内部磁流变液向上移动，压缩蓄能器6的气体，使得气体压力增大，储存能量。同时，磁流变液从阻尼间隙里通过，阻尼力随磁场的增大而变大，通过摩擦生热来消耗能量，如此达到缓冲的目的。

不同运行速度，加载单元的对地面的冲击能不同，需要根据运行速度，自动调整缓冲装置的阻尼力，使得在缓冲过程结束时，精准耗散冲击能量。

若阻尼力太小，则有部分冲击能力传递给加载框架1，影响加载框架1的稳定性；若阻尼力太大，缓冲效果不理想，对地冲击力太大，可能损坏路面结构。

加载单元200沿弧形导轨顺时针运行，轮胎2自上而下，刚接触地面时，所处轨道位置的切线与水平面的夹角为α；加载单元的质量为m，加载单元的运行速度为v，则加载单元竖直方向的动能为：

此动能即为加载单元对地面的冲击能。

缓冲耗散的能量分为两部分：蓄能器吸收的能量为：ΔE_p＝p₁v₁-p₀v₀。磁流变阻尼器耗散的能量为：E_c＝E_k-ΔE_p。蓄能器吸收的能量不变，需要自动调整磁流变阻尼力，实现缓冲装置的半主动控制。则平均磁流变阻尼力为：

磁流变液阻尼器的磁流变阻尼力为：

式中：μ为磁流变液的零场粘度；L为磁流变液阻尼器内活塞的有效长度，就是有效的磁极宽度；h为磁流变液阻尼器内活塞与其外筒之间的阻尼间隙；D为活塞直径；A为活塞的有效作用面积；

为活塞和外筒之间的相对速度；τ_y为磁流变液的屈服应力。

可调磁流变阻尼力通过改变磁流变液的屈服应力τ_y来实现，磁流变液的屈服应力是关于磁感应强度B的单因素函数。当磁流变阻尼器的结构参数确定时，磁感应强度B是关于激励电流工的单因素函数。所以，磁流变液的屈服应力τ_y是关于激励电流工的单因素函数：

τ_y＝F(I)

I＝F^-1(τ_y)

E_c＝E_k-ΔE_p

ΔE_p＝p₁v₁-p₀v₀

通过调整激励电流的大小，改变磁流变液阻尼器阻尼力的大小，实现对缓冲效果的半主动控制。

以下为一个具体实施例中设备的结构参数：

(1)加载单元的质量：m＝400kg

(2)加载单元自上而下，轮胎刚接触地面时，对应轨道切线与水平面的夹角：α＝30度。

(3)活塞横截面积：A＝0.0049m2。

(4)蓄能器的容积：V₀＝20L＝0.02m3。

(5)磁流变液的零场粘度：μ＝0.1Pa··s

(6)活塞有效长度：L＝50mm＝50×10-3m

(7)活塞和外筒之间的阻尼间隙：h＝1.2mm＝1.2×10^-3m

(8)活塞缠线圈处外径：D＝79mm＝79×10^-3m

(9)磁流变液的屈服应力：τ_y＝53B⁴-177B³+159B²+13B

τ_y的单位是KPa；B(磁感应强度)的单位是T。

可调实验参数：

(1)加载轴载50KN

据此确定：加载时，蓄能器氮气压力P₁＝3.185×10⁶Pa；进入加载状态，活塞杆的行程为S＝0.15m；蓄能器氮气体积的变化量为ΔV＝1.1775×10^-3m；由下列公式，得到蓄能器的初始充气压力为P₀＝3.185×10⁶Pa

由下列公式，蓄能器的氮气压力势能改变量：E_k＝678J

同时，可以得到，自轮胎刚接触地面至轮胎完全接触地面的时间，也就是缓冲时间，t_h＝0.15s

缓冲过程中，磁流变阻尼器的活塞和外筒之间的平均相对速度为1m/s。

由下式，磁流变阻尼器耗散的能量为：Ec＝868J

E_c＝E_k-ΔE_p

平均磁流变阻尼力：Fc＝5787N。

τ_y＝3960.5Pa

B＝0.125T

结构参数确定以后，磁感应强度由激励电流的大小决定，采用有限元分析软件Maxwell，进行仿真实验，得到对应的激励电流为0.25A。

另外，鉴于路面在冲击载荷的反复冲击作用下容易损坏，可通过以下两个措施对路面结构进行保护：

(1)在轨道100的下方直线导轨101段设有应变传感器(图中未画出)，用于实时监测路面的应变；所述应变传感器与阻尼恒力装置相连。随着温度的升高，路面结构中作为胶结料的沥青的劲度模量会逐渐降低，即在应力作用下，回弹能力减弱，表现为沥青路面动态模量的降低。此时，路面在冲击载荷的作用下，更容易被破坏。通过安装在下方直线导轨101段的应变传感器实时监测路面的应变，间接反映沥青路面的动态模量值。根据应变数据，对阻尼恒力装置的磁流变阻尼器的磁流变激励电流动态调整安全系数，调整阻尼力，保证路面不被冲击载荷破坏。

标准温度25℃时，应变记为ε₀，磁流变阻尼器的磁流变激励电流记为I₀；

温度发生变化时，应变发生变化，实时应变记为ε₁，则将磁流变阻尼器激励电流实时调整为I₁，并有如下关系

(2)为了进一步保证路面不被落地冲击破坏，在加载单元200的落地点处设置可自动调整角度的缓冲斜坡架(如图4所示)，底面与斜面通过铰链连接，所述缓冲斜坡架包括底板17和倾斜板18，所述底板17与倾斜板18朝向轨道100的一端铰接相连，所述倾斜板18的另一端通过液压缸19与底板17相连；倾斜板18的材料为弹簧钢，可以起到缓冲的作用，液压缸的缸筒与底板17固连，液压缸19的活塞杆与倾斜板18通过铰链连接。通过改变活塞杆的伸出长度可以改变底板17与倾斜板18之间的夹角，通过调整夹角可以改变缓冲效果。

在加载单元200上设有加速度传感器(图中未画出)，所述加速度传感器及液压缸19均与控制器8相连，上位机根据加速度传感器采集的信号，计算得到加载单元200的落地冲击能。根据加载单元200的落地冲击能的大小，上位机控制液压缸的伺服阀开度，进而改变活塞杆的伸出长度，进而调整倾斜板的角度。

当落地冲击能较大时，控制倾斜板的角度变小，缓冲斜坡架的缓冲效果变大；当落地冲击能较小时，控制倾斜板的角度变大，缓冲斜坡架的缓冲效果变小。

在上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，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (10)

1.一种用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，其特征在于：包括闭环轨道及若干个能够沿轨道移动的加载单元，所述轨道包括两段直线导轨和两段弧形导轨，两段直线导轨上下平行，两段弧形导轨分别连接两段直线导轨；所述加载单元包括加载框架、轮胎、加载曲梁和支撑轮，所述加载框架的两侧分别设有支撑轮，用于与轨道相连；所述轮胎设置于加载框架的内部，所述轮胎的转轴与加载曲梁的中部转动连接，所述加载曲梁通过阻尼恒力装置与加载框架的边框相连，用于使轮胎所受轴载加载保持恒定。

2.根据权利要求1所述的用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，其特征在于：所述阻尼恒力装置包括阻尼器和蓄能器，所述加载曲梁的一端与加载框架的一侧边框铰接，所述加载曲梁的另一端通过阻尼器与加载框架的另一侧边框铰接；所述阻尼器通过蓄能器与恒力控制单元相连。

3.根据权利要求2所述的用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，其特征在于：所述阻尼器为磁流变液阻尼器，所述磁流变液阻尼器的活塞杆末端与与加载框架的边框铰接，所述磁流变液阻尼器内部上方的液体与蓄能器的下方腔体内液体连通。

4.根据权利要求3所述的用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，其特征在于：所述恒力控制单元包括储气罐、控制器、控制阀组、气缸Ⅰ和气缸Ⅱ，所述储气罐通过控制阀组与气缸Ⅰ的上下腔体连通，所述气缸Ⅱ的无杆腔与蓄能器的上方内腔连通，所述气缸Ⅰ与气缸Ⅱ的缸杆通过力比较器相连，所述控制器通过控制阀组能够使气缸Ⅰ的输出力保持恒定目标压力值，通过力比较器使气缸Ⅰ与气缸Ⅱ的输出力达到平衡，进而使蓄能器中气体压力保持恒定目标压力值；所述力比较器为中间设有支点的杠杆，所述杠杆的两端分别连接气缸Ⅰ与气缸Ⅱ的缸杆末端。

5.根据权利要求4所述的用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，其特征在于：所述控制阀组包括电气比例阀和换向阀，所述储气罐通过电气比例阀与换向阀相连，所述电气比例阀通过换向阀与气缸Ⅰ的上下腔体连通；所述控制器与电气比例阀相连，通过控制器使气缸Ⅰ的输出力保持恒定目标压力值。

6.根据权利要求4所述的用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，其特征在于：所述加载单元的落地点处设有缓冲斜坡架，所述缓冲斜坡架包括底板和倾斜板，所述底板与倾斜板朝向轨道的一端铰接相连，所述倾斜板的另一端通过液压缸与底板相连；所述加载单元上设有加速度传感器，所述加速度传感器及液压缸均与控制器相连。

7.根据权利要求3所述的用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，其特征在于，若干个加载单元均布设置于轨道上，当加载单元沿两侧弧形导轨或水平上直线导轨运动时，轮胎不接触地面，磁流变液阻尼器的活塞杆完全伸出；当加载单元沿水平下直线导轨运动时，磁流变液阻尼器的活塞输出力通过加载曲梁作用到轮胎的轮轴上，即为加载轴载；

加载轴载与轮胎在竖直方向的压缩量关系如下：

F_T＝C_tδ^r

F_T为加载轴载；C_t为轮胎的垂直变形系数；δ为轮胎在竖直方向的压缩量；r为轮胎的竖直变形指数；

当加载轴载一定时，轮胎的压缩量一定，加载曲梁的位置一定，同时磁流变液阻尼器的缸体外筒的支点位置固定；当加载单元自弧形导轨进入下直线导轨，磁流变液阻尼器的活塞杆缩回行程一定。

8.根据权利要求7所述的用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，其特征在于，所述蓄能器的初始充气压力为：

其中，P₀为蓄能器的初始充气压力；v₀为蓄能器容积、初始气体体积；P₁为加载单元沿水平下直线导轨运动时，蓄能器的气体压力；S为磁流变液阻尼器的活塞缩回行程，A为活塞面积；n为气体多变指数，取1.2～1.4；

加载单元沿水平下直线导轨运动时，蓄能器的气体压力P₁由下式确定：

L₁和L₂分别为加载曲梁的左端连接点、转动中心至右端固定点的水平距离；A为活塞面积；所述轮胎的左右各有一个磁流变液阻尼器。

9.根据权利要求8所述的用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，其特征在于，所述磁流变液阻尼器的磁流变阻尼力为：

式中:μ为磁流变液的零场粘度；L为磁流变液阻尼器内活塞的有效长度，就是有效的磁极宽度；h为磁流变液阻尼器内活塞与其外筒之间的阻尼间隙；D为活塞直径；A为活塞的有效作用面积；

为活塞和外筒之间的相对速度；τ_y为磁流变液的屈服应力；

磁流变液的屈服应力τ_y是关于激励电流I的单因素函数：

τ_y＝F(I)

通过调整激励电流的大小，改变磁流变液阻尼器阻尼力的大小。

10.根据权利要求1-9任一项所述的用于直线形路面加速加载试验设备的加载装置，其特征在于：所述轨道的下方直线导轨段设有应变传感器，用于实时监测路面的应变；所述应变传感器与阻尼恒力装置相连，所述阻尼恒力装置的阻尼器能够根据应变传感器检测的应变数据进行动态调整阻尼力。

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