CN115343078B - 一种接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台 - Google Patents

Abstract

一种接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，具有顶梁、左侧柱、右侧柱、左车轮、右车轮、垂向第一作动器、垂向第二作动器、第一加载框、第二加载框、扭矩加载第一电机、扭矩加载第二电机、横向第一作动器、横向第二作动器、第一支架、第二支架、第一、二齿轮传动机构、第一轨道轮、第二轨道轮、基架、动力驱动装置。本发明能模拟车轮运动状态下轮轨接触界面接触关系和蠕滑力学特性，可实现复杂载荷及车轮运行姿态下轮轨滚动接触行为、轮轨接触疲劳的综合试验，解决了难以动态调整轮轨界面的接触和蠕滑状态的问题，能用于高速列车、重载列车及城市轨道交通轮轨系统的动态试验，便于进行轮轨接触力学、磨耗和疲劳预测等科学研究。

Description

一种接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台

技术领域

本发明涉及一种高速列车、重载列车、城市轨道交通等车辆的轮轨运行测试设备，特别涉及一种轮轨运行试验台，具体是一种接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台。

背景技术

高速列车、重载列车、城市轨道交通车辆等是我国轨道交通的重要装备，长期运行于不同曲线及直线等线路条件，此外高速及重载铁路还会穿越不同的温湿度与气候条件，在多重条件影响下，轮轨接触位置、蠕滑状态多变，非线性关系复杂，轮轨接触关系、长期服役行为的准确预测及动态试验较为困难，如何开展有效的室内试验，发展轮轨接触行为的动态试验技术对保障列车运行安全、延迟轮轨服役寿命极为关键。

鉴于此，通过建立相关的接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，对不同接触位置、车轮运行姿态、轮轨接触压力等进行准确控制，开展不同状态下的轮轨接触行为及演化试验研究，掌握轮轨相对位置关系、接触位置、蠕滑状态等复合影响，可为车辆轮轨型面的匹配设计、服役性能及演化规律预测等提供试验场所和参考依据。

长期以来，针对轮轨接触的动力学实验，主要基于以下两种方式进行：一是通过整车、转向架或轮对滚动试验台进行台架试验，主要测试转向架、轮对及轮轨系统的特性，难以实现左、右车轮处的载荷状态、接触位置和蠕滑状态的独立调节，粘滑特性试验台则主要侧重第三介质对轮轨粘滑状态的影响，车轮冲角、轮轨接触位置等尚难灵活调节。 二是列车的线路试验，以实际列车在线路上进行轮轨试验，能够真实、完整地反映轮轨接触行为，但试验规模庞大、成本昂贵，试验参数不好调节，且需占用线路，影响正常列车的运行，较难开展极端工况下的现场试验，容易产生安全隐患。

相关专利文献：CN107101840A公开了一种轮对试验加力装置及轮轨试验系统，其中，轮对试验加力装置包括支撑组件，支撑组件包括滚动体、第一支撑件、弹性件、第二支撑件及锁紧件，滚动体的外圆周面与支撑梁的顶面压接，弹性件的一端作用于滚动体，弹性件的另一端作用于第一支撑件，第一支撑件与第二支撑件固定连接，第二支撑件位于支撑梁的下方，第二支撑件与第一作动器固定连接，锁紧件锁紧时第一支撑件与支撑梁固定连接，锁紧件松开后第一支撑件在弹性件的张力作用下向上平移并脱离支撑梁；轮轨试验系统包括轮对试验加力装置，第一作动器的下方设置有可支撑轨道车辆轮对的轨道轮组件。CN108956067A公开了一种模拟轨道交通轮轨关系的滚动振动试验台，用以通过模拟轮轨垂向加载和轮轨冲角调节，该滚动振动试验台包括：整体框架支撑装置：包括底板、顶板、连接底板和顶板的框架方钢以及用以固定框架方钢和底板的斜方钢；轮轨模拟装置：包括下端盖、通过从动轴与下端盖连接的滚动轮以及与滚动轮过盈配合的钢轨轮；主动轴旋转驱动装置：包括依次连接的电动机、十字联轴器和主动轴，所述的主动轴与钢轨轮传动连接；垂向加载装置：与顶板连接，用以向滚动轮加载垂向载荷；角度调节装置：与垂向加载装置连接，用以调整轮轨冲角。CN106840718A公开了一种高速轨道三自由度轮轨关系试验台。该试验台包括双三自由度轨道轮系统装置与砝码车与六自由度位姿控制系统装置，所述的砝码车与六自由度位姿控制系统装置通过2个1号垂直作动器与连杆总成与2个2号垂直作动器与连杆总成安装在1号T型槽平台和2号T型槽平台上。CN113607444A公开了一种高速重载列车轮轨型面摩擦磨损及滚动触疲劳试验装置，其包括反力支架、液压加载装置、电源连接装置、载荷架、传动组件、钢轨、模拟弹条以及模拟轨枕，通过液压加载装置对载荷架施加模拟载荷，之后将模拟载荷由载荷架作用于车轮，电机驱动力经传动组件放大力矩后作用于车轮上，驱动车轮在环形轨道上滚动，实现轮对做圆周运动。CN113125175A公开了一种轮轨滚动滑动接触加载试验装置，包括设置于地面的基础底面和跨越设置于所述基础底面上方的反力架，所述基础底面上设有支撑台钢轨，所述支撑台钢轨上设有对应的轨道滚轮，支撑台设有所述轨道滚轮上，所述支撑台上设有试验钢轨，所述试验钢轨上设有轮对，所述轮对外部设有用于固定的轮对固定框架，所述反力架上设有框架抬升装置，所述轮对固定框架经所述反力架与所述框架抬升装置相连接，所述反力架上还设有横向加载动作器和垂向加载动作器，并分别与所述支撑台和所述轮对对应连接，所述支撑台上还设有纵向加载动作器，所述纵向加载动作器还与平台纵移驱动相连接。

以上这些技术并未很好地解决动态调整轮轨界面的接触和蠕滑状态的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，它工作可靠，能模拟车轮运动状态下轮轨接触界面接触关系和蠕滑力学特性，可实现复杂载荷及车轮运行姿态下轮轨滚动接触行为、轮轨接触疲劳的综合试验，从而解决难以动态调整轮轨界面的接触和蠕滑状态的问题。能用于高速列车、重载列车及城市轨道交通轮轨系统的动态试验，便于进行轮轨接触力学、磨耗和疲劳预测等科学研究。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，具有顶梁、左侧柱、右侧柱、左车轮（左侧车轮）、右车轮（右侧车轮），两个侧柱即左侧柱、右侧柱的下端固定在地基上，所述顶梁的左右两侧（通过螺栓螺母连接件）分别与左侧柱、右侧柱的上部（上端）固定相连接，其技术方案在于所述的接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台还具有垂向第一作动器、垂向第二作动器、第一加载框、第二加载框、扭矩加载第一电机、扭矩加载第二电机、横向第一作动器、横向第二作动器、用于支撑横向第一作动器的第一支架、用于支撑横向第二作动器的第二支架、第一齿轮传动机构、第二齿轮传动机构、第一轨道轮、第二轨道轮、基架和动力驱动装置；所述试验台整体呈左右对称布置结构。

所述顶梁的左上方、左下方设置有同心的（或者说是相平行的）两段第一弧形槽，即顶梁的左上方、左下方都贯穿开设有弧形槽（弧形开口槽），两段第一弧形槽的圆心位于左车轮的中心，顶梁的右上方、右下方设置有同心的（或者说是相平行的）两段第二弧形槽，即顶梁的右上方、右下方都贯穿开设有弧形槽（弧形开口槽），两段第二弧形槽的圆心位于右车轮的中心；第一支架、第二支架分别固定在左侧柱、右侧柱上并呈相对设置，第一支架的上端面设置有同心的（或者说是相平行的）呈左右分布的两段第三弧形槽，即第一支架的上端面贯穿开设有两段弧形槽（弧形开口槽），第二支架的上端面设置有同心的（或者说是相平行的）呈左右分布的两段第四弧形槽，即第二支架的上端面贯穿开设有两段弧形槽（弧形开口槽）；两个螺栓螺母连接件中的螺栓分别横穿过所述两段第一弧形槽而将垂向第一作动器可拆卸地固定在顶梁的侧壁上，两个螺栓螺母连接件中的螺栓分别横穿过所述两段第二弧形槽而将垂向第二作动器可拆卸地固定在顶梁的侧壁上，垂向第一作动器的下端、垂向第二作动器的下端分别与第一加载框、第二加载框固定连接。

所述第一加载框的上部、第二加载框的上部分别安装有扭矩加载第一电机、扭矩加载第二电机，第一加载框的下部、第二加载框的下部分别安装有左轮轴（左侧轮轴）、右轮轴（右侧轮轴），左轮轴、右轮轴形成两个轮轴，左轮轴由第一加载框限位支撑且左轮轴的两端从第一加载框伸出，右轮轴由第二加载框限位支撑，且右轮轴的两端从第二加载框伸出，能相对第一加载框独立转动的左轮轴上、能相对第二加载框独立转动的右轮轴上分别固定安装左车轮、右车轮；左车轮位于第一加载框中，右车轮位于第二加载框中。

上述技术方案中，优选的技术方案可以是，所述扭矩加载第一电机的动力输出轴、扭矩加载第二电机的动力输出轴分别与第一齿轮传动机构的动力输入齿轮、第二齿轮传动机构的动力输入齿轮固定相连接，第一齿轮传动机构的动力输出齿轮、第二齿轮传动机构的动力输出齿轮分别固定连接到左轮轴的一端（内侧端，齿轮传动机构连接端）、右轮轴的一端（内侧端，齿轮传动机构连接端），左轮轴的另一端（外侧端，非齿轮传动机构连接端）通过球形铰与横向第一作动器相连接，右轮轴的另一端（外侧端，非齿轮传动机构连接端）通过球形铰与横向第二作动器相连接，两个螺栓螺母连接件中的螺栓分别（纵向）穿过所述两段第三弧形槽而将横向第一作动器可拆卸地固定在第一支架的上端面上，两个螺栓螺母连接件中的螺栓分别（纵向）穿过所述两段第四弧形槽而将横向第二作动器可拆卸地固定在第二支架的上端面上。所述第一轨道轮、第二轨道轮固定安装于主轮轴上，能相对基架转动的主轮轴由基架限位支撑，动力驱动装置的末端动力输出轴与主轮轴相连接。

上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述第一齿轮传动机构具有作为动力输入齿轮的第一主动齿轮、与第一主动齿轮相啮合的第一从动齿轮、与第一从动齿轮相啮合的作为动力输出齿轮的第一加载齿轮，上述第二齿轮传动机构具有作为动力输入齿轮的第二主动齿轮、与第二主动齿轮相啮合的第二从动齿轮、与第二从动齿轮相啮合的作为动力输出齿轮的第二加载齿轮。所述扭矩加载第一电机的动力输出轴、扭矩加载第二电机的动力输出轴分别与第一主动齿轮、第二主动齿轮固定相连接，第一加载框的外侧壁、第二加载框的外侧壁各固定连接一个固定轴而形成两个固定轴，这两个固定轴上分别安装可（绕各自的固定轴）转动的第一从动齿轮、第二从动齿轮，第一加载齿轮、第二加载齿轮分别固定连接到左轮轴的一端（内侧端，齿轮传动机构连接端）、右轮轴的一端（内侧端，齿轮传动机构连接端）。这样，可实现扭矩从扭矩加载第一电机、扭矩加载第二电机到左车轮、右车轮的传递（即到两个车轮的传递）。上述基架最好分为独立的两个基架单元即左基架单元和右基架单元，主轮轴由左基架单元和右基架单元限位支撑。

上述技术方案中，优选的技术方案还可以是，所述动力驱动装置具有齿轮箱、驱动电机，驱动电机的动力输出轴与齿轮箱的动力输入轴相连接，齿轮箱的动力输出轴即动力驱动装置的末端动力输出轴与主轮轴共轴。上述第一支架、第二支架分别固定在左侧柱、右侧柱上的结构是，左侧柱的下部、右侧柱的下部皆具有两条竖向开口槽，第一支架固定在左侧柱上的结构是，上下两对（上对左右两个、下对左右两个）螺栓螺母连接件中的螺栓分别横穿过左侧柱上的两条竖向开口槽而将第一支架可拆卸地固定在左侧柱的侧壁上，第二支架固定在右侧柱上的结构是，上下两对（上对左右两个、下对左右两个）螺栓螺母连接件中的螺栓分别横穿过右侧柱上的两条竖向开口槽而将第二支架可拆卸地固定在右侧柱的侧壁上。上述垂向第一作动器的下端、垂向第二作动器的下端分别与第一加载框的上端面、第二加载框的上端面固定连接（可以是螺纹连接或者焊接）。

本发明提供了一种接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，松开锁紧作动器（垂向第一、二作动器以及横向第一、二作动器）的定位螺栓（螺栓螺母连接件中的螺栓），沿弧形槽（第一、二、三、四弧形槽）调节横向、垂向作动器位置，以调整好车轮的侧滚角、冲角、横移量后，通过横向作动器（横向第一、二作动器）的位移控制形成车轮限位，之后垂向作动器（垂向第一、二作动器）加载，使轮轨界面产生法向荷载，之后启动动力驱动装置的驱动电机，带动车轮（左车轮、右车轮）转动，运行速度达到目标试验速度后，再通过动态扭矩加载电机（扭矩加载第一、二电机）在车轮（左车轮、右车轮）上施加力矩，这样可以动态调整轮轨界面的接触和蠕滑状态等。

本发明的试验过程是：首先根据所要试验的轮轨接触位置，确定左、右车轮的冲角、侧滚角以及车轮横移量，再相应通过弧形槽（第一、二、三、四弧形槽）调整垂向作动器（垂向第一、二作动器）、横向作动器（横向第一、二作动器）的位置，之后固定好各作动器，通过左、右侧的横向作动器和垂向作动器的位移控制实现左、右车轮分别限位，实现左、右车轮与轨道轮（第一、二轨道轮）不同的接触位置，之后左、右侧垂向作动器（垂向第一、二作动器）施加设定的轮轨法向载荷，实现左、右车轮不同的载荷条件；进而，启动动力驱动装置中的驱动电机，驱动轨道轮（第一、二轨道轮）旋转，轨道轮（第一、二轨道轮）与左车轮、右车轮接触并带动左、右车轮转动，直至目标试验速度；根据所要试验的轮轨蠕滑条件，控制左、右车轮上部的扭矩加载电机（扭矩加载第一、二电机）动作，通过齿轮传动向各车轮（左车轮、右车轮）独立施加转矩，由此在左、右轮轨界面可形成各不相同且独立控制的蠕滑率，模拟左、右侧轮轨间不同的蠕滑条件，从而最终实现车轮不同接触状态、蠕滑状态下的滚动试验。

与现有技术相比，本发的有益效果是：

一、本试验台由于采用了左、右车轮接触位置的独立调节，以及轮轨法向载荷、蠕滑、速率的独立控制，可实现轮轨在不同载荷条件、不同接触位置、不同滑动状态下的轮轨接触行为、轮轨接触疲劳的综合试验，具有较大的试验灵活性，避免了轮轨异常接触条件下实线运行时列车脱轨的风险。

二、本试验台通过作动器（垂向第一、二作动器以及横向第一、二作动器）与扭矩加载电机（扭矩加载第一、二电机）的配合使用，可以模拟车轮在直线、曲线等不同线路上，左、右轮轨不同的接触几何、载荷条件与接触力学行为，能够面向多种线路条件。

三、本试验台轮轨界面可引入水、油以及砂粒等第三介质，也可在轨道轮（第一、二轨道轮）及车轮（左车轮、右车轮）上加工局部伤损或缺陷，从而试验研究天气条件变化、撒砂等对轮轨接触行为、黏滑状态的影响，以及研究轮轨界面伤损对接触行为的影响，具有较强的通用性。

四、本试验台轨道轮（第一、二轨道轮）、车轮（左车轮、右车轮）均可根据车辆与钢轨类型进行更换，作动器（垂向第一、二作动器以及横向第一、二作动器）与扭矩加载电机（扭矩加载第一、二电机）可根据车辆载荷条件调整输出载荷，可面向高速列车、重载列车、城市轨道交通车辆等装备走行部进行研究。

综上所述，本发明提供了一种接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，它工作可靠，能模拟车轮运动状态下轮轨接触界面接触关系和蠕滑力学特性，可实现复杂载荷及车轮运行姿态下轮轨滚动接触行为、轮轨接触疲劳的综合试验，解决了难以动态调整轮轨界面的接触和蠕滑状态的问题，能用于高速列车、重载列车及城市轨道交通轮轨系统的动态试验，便于进行轮轨接触力学、磨耗和疲劳预测等前沿科学研究。经试验，与相关的轮轨运行试验台相比，同等试验条件下，本发明的试验成本降低了15%以上。

附图说明

图1为本发明所述接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台的结构示意图（主视图）。

图2为图1中沿A-A线的剖视图。

图3为本发明所述接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台的结构示意图（俯视图）。

图4为本发明中第一加载框、扭矩加载第一电机、左轮轴、左车轮、第一齿轮传动机构相连接的结构示意图（主视图）。

图5为图4中B向的视图。

图6为本发明中左侧柱的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本实施例，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，都属于本发明的范围。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明的接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台具有顶梁1、左侧柱2a、右侧柱2b、左车轮6a、右车轮6b、垂向第一作动器3a、垂向第二作动器3b、第一加载框4a、第二加载框4b、扭矩加载第一电机5a、扭矩加载第二电机5b、横向第一作动器7a、横向第二作动器7b、用于支撑横向第一作动器的第一支架8a、用于支撑横向第二作动器的第二支架8b、第一齿轮传动机构9、第二齿轮传动机构91、第一轨道轮12a、第二轨道轮12b、基架13和动力驱动装置14。所述试验台整体呈左右对称布置结构。两个侧柱即左侧柱2a、右侧柱2b的下端固定在地基上，所述顶梁1的左右两侧通过螺栓螺母连接件分别与左侧柱2a、右侧柱2b的上部（上端）固定相连接。所述顶梁1的左上方、左下方设置有同心的（或者说是相平行的）两段第一弧形槽1a，即顶梁1的左上方、左下方都贯穿开设有弧形槽（弧形开口槽），两段第一弧形槽1a的圆心位于左车轮6a的中心，顶梁1的右上方、右下方设置有同心的（或者说是相平行的）两段第二弧形槽1b，即顶梁1的右上方、右下方都贯穿开设有弧形槽（弧形开口槽），两段第二弧形槽1b的圆心位于右车轮6b的中心。第一支架8a、第二支架8b分别固定在左侧柱2a、右侧柱2b上并呈相对设置，第一支架8a的上端面设置有同心的（或者说是相平行的）呈左右分布的两段第三弧形槽8a1，即第一支架8a的上端面贯穿开设有两段弧形槽（弧形开口槽），第二支架8b的上端面设置有同心的（或者说是相平行的）呈左右分布的两段第四弧形槽8b1，即第二支架8b的上端面贯穿开设有两段弧形槽（弧形开口槽）。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，两个螺栓螺母连接件中的螺栓分别横穿过所述两段第一弧形槽1a而将垂向第一作动器3a可拆卸地固定在顶梁1的侧壁上，两个螺栓螺母连接件中的螺栓分别横穿过所述两段第二弧形槽1b而将垂向第二作动器3b可拆卸地固定在顶梁1的侧壁上，垂向第一作动器3a的下端、垂向第二作动器3b的下端分别与第一加载框4a、第二加载框4b固定连接。所述第一加载框4a的上部、第二加载框4b的上部分别安装有扭矩加载第一电机5a、扭矩加载第二电机5b，第一加载框4a的下部、第二加载框4b的下部分别安装有左轮轴10、右轮轴11，左轮轴10、右轮轴11形成两个轮轴，左轮轴10由第一加载框4a限位支撑且左轮轴的两端从第一加载框伸出，右轮轴11由第二加载框4b限位支撑，且右轮轴的两端从第二加载框伸出，能相对第一加载框4a独立转动的左轮轴10上、能相对第二加载框4b独立转动的右轮轴11上分别固定安装左车轮6a、右车轮6b；左车轮6a位于第一加载框4a中，右车轮6b位于第二加载框4b中。所述扭矩加载第一电机5a的动力输出轴、扭矩加载第二电机5b的动力输出轴分别与第一齿轮传动机构9的动力输入齿轮、第二齿轮传动机构91的动力输入齿轮固定相连接，第一齿轮传动机构9的动力输出齿轮、第二齿轮传动机构91的动力输出齿轮分别固定连接到左轮轴10的一端（内侧端，齿轮传动机构连接端）、右轮轴11的一端（内侧端，齿轮传动机构连接端），左轮轴10的另一端（外侧端，非齿轮传动机构连接端）通过球形铰与横向第一作动器7a相连接，右轮轴11的另一端（外侧端，非齿轮传动机构连接端）通过球形铰与横向第二作动器7b相连接，两个螺栓螺母连接件中的螺栓分别（纵向）穿过所述两段第三弧形槽8a1而将横向第一作动器7a可拆卸地固定在第一支架8a的上端面上，两个螺栓螺母连接件中的螺栓分别（纵向）穿过所述两段第四弧形槽8b1而将横向第二作动器7b可拆卸地固定在第二支架8b的上端面上。所述第一轨道轮12a、第二轨道轮12b固定安装于主轮轴12c上，能相对基架13转动的主轮轴12c由基架13限位支撑，动力驱动装置14的末端动力输出轴与主轮轴12c相连接。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，上述第一齿轮传动机构9具有作为动力输入齿轮的第一主动齿轮9a、与第一主动齿轮相啮合的第一从动齿轮10a、与第一从动齿轮相啮合的作为动力输出齿轮的第一加载齿轮11a，上述第二齿轮传动机构91具有作为动力输入齿轮的第二主动齿轮9b、与第二主动齿轮相啮合的第二从动齿轮10 b、与第二从动齿轮相啮合的作为动力输出齿轮的第二加载齿轮11b。所述扭矩加载第一电机5a的动力输出轴、扭矩加载第二电机5b的动力输出轴分别与第一主动齿轮9a、第二主动齿轮9b固定相连接，第一加载框4a的外侧壁、第二加载框4b的外侧壁各固定连接一个固定轴而形成两个固定轴，这两个固定轴上分别安装可（绕各自的固定轴）转动的第一从动齿轮10a、第二从动齿轮10b，第一加载齿轮11a、第二加载齿轮11b分别固定连接到左轮轴10的一端（内侧端，齿轮传动机构连接端）、右轮轴11的一端（内侧端，齿轮传动机构连接端）。这样，可实现扭矩从扭矩加载第一电机5a、扭矩加载第二电机5b到左车轮6a、右车轮6b的传递。上述基架13分为独立的两个基架单元即左基架单元13a和右基架单元13b，主轮轴12c由左基架单元13a和右基架单元13b限位支撑。上述动力驱动装置14具有齿轮箱14a、驱动电机14b，驱动电机14b的动力输出轴与齿轮箱14a的动力输入轴相连接，齿轮箱14a的动力输出轴即动力驱动装置14的末端动力输出轴与主轮轴12c共轴。上述第一支架8a、第二支架8b分别固定在左侧柱2a、右侧柱2b上的结构是，左侧柱2a的下部、右侧柱2b的下部皆具有两条竖向开口槽2a1，第一支架8a固定在左侧柱2a上的结构是，上下两对（上对左右两个、下对左右两个）螺栓螺母连接件中的螺栓分别横穿过左侧柱上的两条竖向开口槽2a1而将第一支架8a可拆卸地固定在左侧柱2a的侧壁上，第二支架8b固定在右侧柱2b上的结构是，上下两对（上对左右两个、下对左右两个）螺栓螺母连接件中的螺栓分别横穿过右侧柱上的两条竖向开口槽而将第二支架8b可拆卸地固定在右侧柱2b的侧壁上。上述垂向第一作动器3a的下端、垂向第二作动器3b的下端分别与第一加载框4a的上端面、第二加载框4b的上端面固定连接（可以是螺纹连接或者焊接）。上述顶梁1、左侧柱2a、右侧柱2b、第一加载框4a、第二加载框4b、第一支架8a、第二支架8b、基架13可以由钢板制成。上述左车轮6a、右车轮6b、第一轨道轮12a、第二轨道轮12b可以由圆钢制成。

综上所述，本发明的以上实施例提供了一种接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，它工作可靠，使用效果好，能模拟车轮运动状态下轮轨接触界面接触关系和蠕滑力学特性，可实现复杂载荷及车轮运行姿态下轮轨滚动接触行为、轮轨接触疲劳的综合试验，解决了难以动态调整轮轨界面的接触和蠕滑状态的问题，能用于高速列车、重载列车及城市轨道交通轮轨系统的动态试验，便于进行轮轨接触力学、磨耗和疲劳预测等前沿科学研究。经试验，与相关的轮轨运行试验台相比，同等试验条件下，本发明的试验成本降低了15%以上。

Claims (7)

1.一种接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，具有顶梁（1）、左侧柱（2a）、右侧柱（2b）、左车轮（6a）、右车轮（6b），左侧柱（2a）、右侧柱（2b）的下端固定在地基上，所述顶梁（1）的左右两侧分别与左侧柱（2a）、右侧柱（2b）的上部固定相连接，其特征在于所述的接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台还具有垂向第一作动器（3a）、垂向第二作动器（3b）、第一加载框（4a）、第二加载框（4b）、扭矩加载第一电机（5a）、扭矩加载第二电机（5b）、横向第一作动器（7a）、横向第二作动器（7b）、用于支撑横向第一作动器的第一支架（8a）、用于支撑横向第二作动器的第二支架（8b）、第一齿轮传动机构（9）、第二齿轮传动机构（91）、第一轨道轮（12a）、第二轨道轮（12b）、基架（13）和动力驱动装置（14）；

所述顶梁（1）的左上方、左下方设置有同心的两段第一弧形槽（1a），两段第一弧形槽（1a）的圆心位于左车轮（6a）的中心，顶梁（1）的右上方、右下方设置有同心的两段第二弧形槽（1b），两段第二弧形槽（1b）的圆心位于右车轮（6b）的中心；第一支架（8a）、第二支架（8b）分别固定在左侧柱（2a）、右侧柱（2b）上并呈相对设置，第一支架（8a）的上端面设置有同心的呈左右分布的两段第三弧形槽（8a1），第二支架（8b）的上端面设置有同心的呈左右分布的两段第四弧形槽（8b1）；两个螺栓螺母连接件中的螺栓分别横穿过所述两段第一弧形槽（1a）而将垂向第一作动器（3a）可拆卸地固定在顶梁（1）的侧壁上，两个螺栓螺母连接件中的螺栓分别横穿过所述两段第二弧形槽（1b）而将垂向第二作动器（3b）可拆卸地固定在顶梁（1）的侧壁上，垂向第一作动器（3a）的下端、垂向第二作动器（3b）的下端分别与第一加载框（4a）、第二加载框（4b）固定连接；

所述第一加载框（4a）的上部、第二加载框（4b）的上部分别安装有扭矩加载第一电机（5a）、扭矩加载第二电机（5b），第一加载框（4a）的下部、第二加载框（4b）的下部分别安装有左轮轴（10）、右轮轴（11），左轮轴（10）由第一加载框（4a）限位支撑且左轮轴的两端从第一加载框伸出，右轮轴（11）由第二加载框（4b）限位支撑，且右轮轴的两端从第二加载框伸出，能相对第一加载框（4a）独立转动的左轮轴（10）上、能相对第二加载框（4b）独立转动的右轮轴（11）上分别固定安装左车轮（6a）、右车轮（6b）；

左右车轮分别与第一，第二轨道轮接触；本试验台采用了左、右车轮接触位置的独立调节以及轮轨法向载荷、蠕滑、速率的独立控制。

2.根据权利要求1所述的接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，其特征在于上述扭矩加载第一电机（5a）的动力输出轴、扭矩加载第二电机（5b）的动力输出轴分别与第一齿轮传动机构（9）的动力输入齿轮、第二齿轮传动机构（91）的动力输入齿轮固定相连接，第一齿轮传动机构（9）的动力输出齿轮、第二齿轮传动机构（91）的动力输出齿轮分别固定连接到左轮轴（10）的一端、右轮轴（11）的一端，左轮轴（10）的另一端通过球形铰与横向第一作动器（7a）相连接，右轮轴（11）的另一端通过球形铰与横向第二作动器（7b）相连接，两个螺栓螺母连接件中的螺栓分别穿过所述两段第三弧形槽（8a1）而将横向第一作动器（7a）可拆卸地固定在第一支架（8a）的上端面上，两个螺栓螺母连接件中的螺栓分别穿过所述两段第四弧形槽（8b1）而将横向第二作动器（7b）可拆卸地固定在第二支架（8b）的上端面上；

所述第一轨道轮（12a）、第二轨道轮（12b）固定安装于主轮轴（12c）上，能相对基架（13）转动的主轮轴（12c）由基架（13）限位支撑，动力驱动装置（14）的末端动力输出轴与主轮轴（12c）相连接。

3.根据权利要求2所述的接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，其特征在于上述第一齿轮传动机构（9）具有作为动力输入齿轮的第一主动齿轮（9a）、与第一主动齿轮相啮合的第一从动齿轮（10a）、与第一从动齿轮相啮合的作为动力输出齿轮的第一加载齿轮（11a），上述第二齿轮传动机构（91）具有作为动力输入齿轮的第二主动齿轮（9b）、与第二主动齿轮相啮合的第二从动齿轮（10 b）、与第二从动齿轮相啮合的作为动力输出齿轮的第二加载齿轮（11b）；

所述扭矩加载第一电机（5a）的动力输出轴、扭矩加载第二电机（5b）的动力输出轴分别与第一主动齿轮（9a）、第二主动齿轮（9b）固定相连接，第一加载框（4a）的外侧壁、第二加载框（4b）的外侧壁各固定连接一个固定轴而形成两个固定轴，这两个固定轴上分别安装可转动的第一从动齿轮（10a）、第二从动齿轮（10 b），第一加载齿轮（11a）、第二加载齿轮（11b）分别固定连接到左轮轴（10）的一端、右轮轴（11）的一端。

4.根据权利要求2所述的接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，其特征在于上述基架（13）分为独立的两个基架单元即左基架单元（13a）和右基架单元（13b），主轮轴（12c）由左基架单元（13a）和右基架单元（13b）限位支撑。

5.根据权利要求2所述的接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，其特征在于上述动力驱动装置（14）具有齿轮箱（14a）、驱动电机（14b），驱动电机（14b）的动力输出轴与齿轮箱（14a）的动力输入轴相连接，齿轮箱（14a）的动力输出轴即动力驱动装置（14）的末端动力输出轴与主轮轴（12c）共轴。

6.根据权利要求1所述的接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，其特征在于上述第一支架（8a）、第二支架（8b）分别固定在左侧柱（2a）、右侧柱（2b）上的结构是，左侧柱（2a）的下部、右侧柱（2b）的下部皆具有两条竖向开口槽（2a1），第一支架（8a）固定在左侧柱（2a）上的结构是，上下两对螺栓螺母连接件中的螺栓分别横穿过左侧柱上的两条竖向开口槽（2a1）而将第一支架（8a）可拆卸地固定在左侧柱（2a）的侧壁上，第二支架（8b）固定在右侧柱（2b）上的结构是，上下两对螺栓螺母连接件中的螺栓分别横穿过右侧柱上的两条竖向开口槽而将第二支架（8b）可拆卸地固定在右侧柱（2b）的侧壁上。

7.根据权利要求1所述的接触位置和蠕滑状态可独立调控的轮轨运行试验台，其特征在于上述垂向第一作动器（3a）的下端、垂向第二作动器（3b）的下端分别与第一加载框（4a）的上端面、第二加载框（4b）的上端面固定连接。

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