CN113884320A - 一种模拟列车荷载动力试验的装置及方法 - Google Patents
一种模拟列车荷载动力试验的装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113884320A CN113884320A CN202111084373.8A CN202111084373A CN113884320A CN 113884320 A CN113884320 A CN 113884320A CN 202111084373 A CN202111084373 A CN 202111084373A CN 113884320 A CN113884320 A CN 113884320A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- track
- roadbed
- vibration
- test
- train load
- 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
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 46
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 12
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 9
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 7
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M17/00—Testing of vehicles
- G01M17/08—Railway vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
- G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
- G01M7/025—Measuring arrangements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种模拟列车荷载动力试验的装置及方法，装置中设置了具有直线段的内外环形轨道，两环形轨道悬空设置于路基上方同一高度处，且两环形轨道的底部分别倒挂设置多节依次相连的移动车厢，移动车厢与环形轨道的连接处设有滚轮，每个环形轨道上首尾移动车厢的滚轮连接有遥控电机；移动车厢底部设有激振设备，激振设备的底部滚动接触路基的顶面，路基或路基的桩体上布设有拾振器。根据所研究高速列车原型的相关参数确定激振设备的输出频率和激振力大小并预先设定于激振设备中，通过拾振器实时获取激振设备在运行过程中的振动响应信号进行分析。本发明能够有效模拟列车荷载循环加载动力试验，以及相邻轨道上两列列车相遇时的耦合作用。
Description
技术领域
本发明属于高速列车工程技术领域，尤其涉及一种模拟列车荷载动力试验的装置及方法。
背景技术
近年来，我国高速铁路迅猛发展，在铁路建设过程中，轨道结构和路基土体的动力性能对于铁路运行情况影响较大，动力特性是反映轨道路基振动强弱的重要指标，需要对其进行研究以确保铁路高速运行的安全性。轨道结构在高速列车的长期循环荷载作用下，会产生循环性的剧烈振动，使得土体产生动力响应，严重时势必会造成路基的不均匀沉降变形，引起轨道的不平顺，导致车轨的动力相互作用加剧，给列车的安全运行带来潜在威胁。目前对于列车荷载动力实验的研究主要现场测试和模拟试验，现场测试虽然通过真实列车运行实现测试，但测试环境复杂、成本高、对轨道和路基的振动监测难度大、且对监测设备的要求很高，而模拟试验中的模型试验是目前采用较多的方法，其测试过程灵活，监测数据科学有效，但现有的列车荷载动力模拟装置仅能进行固定位置的激振测试，无法实现列车荷载的移动性，也无法有效模拟高速列车的长期循环荷载作用；此外，轨道结构的剧烈振动不仅受该轨道上运行列车的荷载作用，还会受到相邻轨道上运行列车与该轨道上列车相遇时的耦合作用，而目前在列车荷载动力模拟过程中对于相邻两列列车相遇时的耦合作用的动力试验模拟较少。
发明内容
针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种模拟列车荷载动力试验的装置及方，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种模拟列车荷载动力试验的装置，包括路基、轨道、移动车厢和激振设备，所述轨道包括具有直线段的外环形轨道和内环形轨道，外环形轨道和内环形轨道通过支撑结构悬空设置于路基上方同一高度处，且外环形轨道和内环形轨道的底部分别倒挂设置多节依次相连的移动车厢，且每节移动车厢与外环形轨道和内环形轨道的连接处分别设有滚轮，每个环形轨道上首尾移动车厢的滚轮连接有遥控电机，通过遥控电机控制每个轨道上移动车厢的移动，首尾移动车厢处的遥控电机分别改变车厢的移动方向，每节移动车厢底部设有激振设备，所述激振设备的底部滚动接触路基的顶面，所述路基或路基的桩体上布设有拾振器。通过遥控电机驱动车厢和激振设备沿轨道移动，通过环形轨道可实现移动激振设备的循环加载模拟试验，通过设置内外两环形轨道可模拟相邻轨道两列列车相遇时的耦合作用的动力试验。
同一个环形轨道上相邻节的移动车厢之间通过弹簧连接，弹簧因为弹力的原因，既不会影响各节移动车厢在环形轨道上的移动，也不会对各节移动车厢的激振设备产生相互作用。
优选地，所述支撑结构采用拱形架，拱形架的两侧立柱固定于路基两侧，且外环形轨道和内环形轨道穿设于拱形架的两立柱之间，外环形轨道和内环形轨道的顶面分别通过竖梁与拱形架固定连接，外环形轨道的外侧和内环形轨道的内侧分别通过横梁与拱形架固定连接。通过拱形架能将环形轨道悬空设置于路基的上方，同时又不会阻碍环形轨道底部移动车厢和激振设备沿轨道移动，为方便支撑拱形架，路基也可设置为环形。
激振设备包括激振器、横杆和行走轮，激振器的上端连接于移动车厢底部，激振器的下端连接横杆，横杆的两端分别连接行走轮，行走轮滚动接触路基的顶面。行走轮在路基上滚动，将列车移动过程中产生的各种振动响应信号传递给路基或路基的桩体上布设的拾振器，进而分析数据，实现列车荷载动力试验。
本发明进一步提供了一种模拟列车荷载动力试验的方法，该方法包括以下步骤：
(1)以上述模拟列车荷载动力试验的装置作为试验模型，根据所研究高速列车原型的质量、速度的参数确定激振设备的输出频率和激振力大小，并在试验前将确定的输出频率和激振力的数据预先设定于所述激振设备中；
(2)根据相似定律，确定激振设备在导轨上的移动速度，根据试验要求在路基模型或路基的桩体模型上布置拾振器，然后调试各实验装置；
(3)按照预设条件启动激振设备，使激振设备沿轨道移动并同时传递激振荷载到路基，若模拟列车荷载单次加载或循环加载作用，则启动一条轨道上的激振设备；若模拟相向行驶的高速列车相遇时的耦合动力响应作用，则同时启动外环形轨道和内环形轨道上的激振设备，并且通过遥控电机控制外环形轨道和内环形轨道上的移动车厢沿相反方向运行；
(4)拾振器实时获取激振设备在运行过程中的振动响应信号并保存数据；
(5)处理数据信号，分析试验结果。
进一步地，步骤(3)中，模拟列车荷载单次加载或循环加载作用时，所述外环形轨道或内环形轨道直线段下方的路基下设置不同类型的桩-土复合地基模型，可进行桩-土复合地基的动力对比试验。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：
本发明模拟的列车荷载具有移动性，能够有效模拟路基土体的应力路径，方便进行列车荷载循环加载模拟试验；模拟轨道采用具有直线段的环形结构，使移动激振设备能进行列车荷载循环加载模拟试验的同时，还能通过环形轨道上的直线段进行桩-土复合地基动力对比试验。此外，本发明利用双环形轨道实现相邻轨道两列列车相遇时的耦合作用的模拟试验。模拟装置结构简单，成本低，列车荷载动力实验易操作。
附图说明
图1是本发明实施例提供的模拟列车荷载动力试验装置的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的模拟列车荷载动力试验装置的俯视图。
图3是图1中A处的放大图。
图4是本发明实施例提供的直线段路基处模拟列车荷载动力试验装置的截面图。
图中：1-实验台；2-路基；3-外环形轨道；4-内环形轨道；5-拱形架；501-立柱；502-竖梁；503-横梁；6-移动车厢；7-滚轮；8-弹簧；9-激振设备；901-激振器；902-横杆；903-行走轮。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
模拟列车荷载动力试验的装置如图1-4所示，这个装置设置于实验台1上，实验台1上铺设具有直线段的环形路基2，在路基2的上方一定高度处根据环形路基2的形状设置的外环形轨道3和内环形轨道4，通过支撑结构将两环形轨道悬空固定，在外环形轨道3和内环形轨道4的底部分别倒挂设置多节依次相连的移动车厢6，连接方式可通过弹簧8实现，即每个环形轨道上相邻节的移动车厢6之间通过弹簧8连接，弹簧8因为弹力的原因，既不会影响各节移动车厢6在环形轨道上的移动，也不会对各节移动车厢6的激振设备产生相互作用。且每节移动车厢6与外环形轨道3和内环形轨道4的连接处分别设有滚轮7，每个环形轨道上首尾移动车厢的滚轮7连接有遥控电机，通过遥控电机控制每个轨道上移动车厢6的移动，首尾移动车厢6处的遥控电机分别改变车厢的移动方向，用于控制相邻轨道上移动车厢6的运行方向。每节移动车厢6底部设有激振设备9，激振设备9包括激振器901、横杆902和行走轮903，激振器901的上端连接于移动车厢6底部，激振器901的下端连接横杆902，横杆902的两端分别连接行走轮903，行走轮903滚动接触路基2的顶面，路基2或路基的桩体上布设有拾振器。行走轮903在路基2上滚动，将列车移动过程中产生的各种振动响应信号传递给路基2或路基的桩体上布设的拾振器，进而分析数据，实现列车荷载动力试验。
外环形轨道3和内环形轨道4通过拱形架5悬空固定，拱形架5的两侧立柱501固定于路基2两侧，外环形轨道3和内环形轨道4穿设于拱形架5的两立柱501之间，外环形轨道3和内环形轨道4的顶面分别通过竖梁502与拱形架5固定连接，外环形轨道3的外侧和内环形轨道4的内侧分别通过横梁503与拱形架5固定连接。通过拱形架5能将环形轨道悬空设置于路基2的上方，同时又不阻碍环形轨道底部移动车厢6和激振设备9沿轨道移动。
本发明模拟列车荷载动力试验的方法如下：
(1)建立模拟模型，采用本发明的列车荷载动力试验装置作为试验模拟模型，根据所研究高速列车原型的质量、速度等的相关参数确定激振设备的输出频率和激振力大小的数据，并在试验前将确定的数据预先设定于激振设备中；
(2)根据相似定律，确定激振设备在导轨上的移动速度，根据试验要求在路基模型或路基的桩体模型上布置拾振器，然后调试各实验装置，调试之后开始试验；
(3)按照预设条件启动激振设备，使激振设备沿环形轨道移动并同时传递激振荷载到路基。根据研究目的完成列车荷载动力试验，本发明能完成的研究目的分为以下三种：
①模拟列车荷载移动或循环加载作用：启动一条环形轨道上的激振设备，在环形路基2的直线段处模拟桩-土复合地基动力试验；
②模拟列车荷载作用下不同类型桩-土复合地基动力响应作用：在环形路基2的两处直线段分别设置不同的桩-土复合地基模型，启动一条环形轨道上的激振设备，进行不同类型桩-土复合地基动力响应作用的对比试验；
③模拟相邻轨道上相向行驶的高速列车相遇时的耦合动力响应作用：同时启动外环形轨道3和内环形轨道4上的激振设备，并且通过遥控电机控制外环形轨道3和内环形轨道4上的移动车厢6沿相反方向运行；
(4)通过拾振器实时获取激振设备在运行过程中的振动响应信号并保存数据；
(5)处理数据信号，分析试验结果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种模拟列车荷载动力试验的装置，其特征在于，包括路基、轨道、移动车厢和激振设备，所述轨道包括具有直线段的外环形轨道和内环形轨道，外环形轨道和内环形轨道通过支撑结构悬空设置于路基上方同一高度处，且外环形轨道和内环形轨道的底部分别倒挂设置多节依次相连的移动车厢，且每节移动车厢与外环形轨道和内环形轨道的连接处分别设有滚轮，每个环形轨道上首尾移动车厢的滚轮连接有遥控电机；每节移动车厢底部设有激振设备，所述激振设备的底部滚动接触路基的顶面，所述路基或路基的桩体上布设有拾振器。
2.如权利要求1所述的模拟列车荷载动力试验的装置，其特征在于，每个环形轨道上相邻节的所述移动车厢之间通过弹簧依次连接。
3.如权利要求1所述的模拟列车荷载动力试验的装置，其特征在于，所述支撑结构采用拱形架，拱形架的两侧立柱固定于路基两侧，且外环形轨道和内环形轨道穿设于拱形架的两立柱之间，外环形轨道和内环形轨道的顶面分别通过竖梁与拱形架固定连接，外环形轨道的外侧和内环形轨道的内侧分别通过横梁与拱形架固定连接。
4.如权利要求1所述的模拟列车荷载动力试验的装置，其特征在于，所述激振设备包括激振器、横杆和行走轮，激振器的上端连接于移动车厢底部，激振器的下端连接横杆，横杆的两端分别连接行走轮，行走轮滚动接触路基的顶面。
5.一种模拟列车荷载动力试验的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以权利要求1所述的模拟列车荷载动力试验的装置作为试验模型，根据所研究高速列车原型的质量、速度的参数确定激振设备的输出频率和激振力大小，并在试验前将确定的输出频率和激振力的数据预先设定于所述激振设备中；
(2)根据相似定律，确定激振设备在导轨上的移动速度，根据试验要求在路基模型或路基的桩体模型上布置拾振器，然后调试各实验装置；
(3)按照预设条件启动激振设备，使激振设备沿轨道移动并同时传递激振荷载到路基，若模拟列车荷载单次加载或循环加载作用，则启动一条轨道上的激振设备；若模拟相向行驶的高速列车相遇时的耦合动力响应作用，则同时启动外环形轨道和内环形轨道上的激振设备，并且通过遥控电机控制外环形轨道和内环形轨道上的移动车厢沿相反方向运行；
(4)拾振器实时获取激振设备在运行过程中的振动响应信号并保存数据；
(5)处理数据信号，分析试验结果。
6.如权利要求5所述的模拟列车荷载动力试验的方法，其特征在于，步骤(3)中，模拟列车荷载单次加载或循环加载作用时，所述外环形轨道或内环形轨道直线段下方的路基下设置不同类型的桩-土复合地基模型，进行桩-土复合地基的动力对比试验。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111084373.8A CN113884320A (zh) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 一种模拟列车荷载动力试验的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111084373.8A CN113884320A (zh) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 一种模拟列车荷载动力试验的装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113884320A true CN113884320A (zh) | 2022-01-04 |
Family
ID=79009623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111084373.8A Pending CN113884320A (zh) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 一种模拟列车荷载动力试验的装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113884320A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117031269A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-11-10 | 明瀚科技(苏州)有限公司 | 开关检验装置及检验方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104568356A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-04-29 | 中南大学 | 具有环形轨道的车辆-轨道-桥梁振动台试验装置 |
| CN108487335A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-04 | 同济大学 | 一种模拟高铁荷载的单桩竖向循环加载试验装置及方法 |
| CN108914982A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-11-30 | 同济大学 | 移动循环荷载下高铁桩承加筋路基长期沉降模型试验装置 |
| CN210555448U (zh) * | 2019-09-26 | 2020-05-19 | 中建空列（北京）科技有限公司 | 渡船空铁轨道 |
| CN111638136A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-08 | 河南理工大学 | 下伏地下工程的高铁地基动力加载模型试验装置及方法 |
| CN112267497A (zh) * | 2019-12-10 | 2021-01-26 | 云南大学 | 振动沉桩模拟试验系统 |
| CN216082064U (zh) * | 2021-09-16 | 2022-03-18 | 中铁西北科学研究院有限公司 | 一种模拟列车荷载动力试验的装置 |
-
2021
- 2021-09-16 CN CN202111084373.8A patent/CN113884320A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104568356A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-04-29 | 中南大学 | 具有环形轨道的车辆-轨道-桥梁振动台试验装置 |
| CN108487335A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-04 | 同济大学 | 一种模拟高铁荷载的单桩竖向循环加载试验装置及方法 |
| CN108914982A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-11-30 | 同济大学 | 移动循环荷载下高铁桩承加筋路基长期沉降模型试验装置 |
| CN210555448U (zh) * | 2019-09-26 | 2020-05-19 | 中建空列（北京）科技有限公司 | 渡船空铁轨道 |
| CN112267497A (zh) * | 2019-12-10 | 2021-01-26 | 云南大学 | 振动沉桩模拟试验系统 |
| CN111638136A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-08 | 河南理工大学 | 下伏地下工程的高铁地基动力加载模型试验装置及方法 |
| CN216082064U (zh) * | 2021-09-16 | 2022-03-18 | 中铁西北科学研究院有限公司 | 一种模拟列车荷载动力试验的装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117031269A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-11-10 | 明瀚科技(苏州)有限公司 | 开关检验装置及检验方法 |
| CN117031269B (zh) * | 2023-08-17 | 2024-03-08 | 明瀚科技(苏州)有限公司 | 开关检验装置及检验方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9747395B2 (en) | Simulated loading method and apparatus for moving load of wheel axle in rail transportation | |
| CN107436216B (zh) | 一种列车横向激振和测力装置 | |
| CN103063451B (zh) | 轨道交通列车整车移动荷载模拟加载方法及装置 | |
| WO2015180476A1 (zh) | 轨道车辆振动特性试验装置及方法 | |
| CN112284703B (zh) | 一种全尺寸轮对道岔接触实验台 | |
| CN108360375A (zh) | 一种无人驾驶工程检测车 | |
| CN106501079B (zh) | 一种路基动力加载模型试验系统 | |
| RU2011149189A (ru) | Способ испытания поворотных тележек и испытательный и монтажный стенд | |
| CN105946896B (zh) | 一种铁路轨道几何不平顺动态特性试验台 | |
| CN207528461U (zh) | 单轴跨坐式转向架动力学参数与牵引动力性试验台 | |
| CN104568356A (zh) | 具有环形轨道的车辆-轨道-桥梁振动台试验装置 | |
| CN104198310B (zh) | 一种室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台 | |
| CN207366220U (zh) | 单轨列车转向架六自由度模拟加载试验台 | |
| CN107290152A (zh) | 电动轮及智能悬架系统多功能综合试验台 | |
| CN102252815A (zh) | 一种磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置 | |
| CN106323655A (zh) | 一种研究轮轨关系的试验装置 | |
| CN107588969A (zh) | 六锅一鼓式整体六自由度激振轨道客车转向架试验台 | |
| CN113884320A (zh) | 一种模拟列车荷载动力试验的装置及方法 | |
| CN109855947A (zh) | 双驱动轮轨实物滚动接触疲劳试验机 | |
| CN206074208U (zh) | 全自由度轨道模拟器 | |
| CN205826310U (zh) | 电动轮及智能悬架系统多功能综合试验台 | |
| CN204694433U (zh) | 具有环形轨道的车辆-轨道-桥梁振动台试验装置 | |
| CN216082064U (zh) | 一种模拟列车荷载动力试验的装置 | |
| CN109655328B (zh) | 摆锤弹簧驱动钢轨及焊接接头疲劳试验设备 | |
| CN107607335A (zh) | 单轴跨坐式转向架动力学参数与牵引动力性试验 |
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 |