CN220568416U - 一种齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆工程领域，公开了一种齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，包括纵向反力架(100)、上车轨道(200)和试验组件(300)，其中所述试验组件(300)下沉于地面设置，所述上车轨道(200)设于试验组件(300)上方且与地面平齐，纵向反力架(100)设于试验组件(300)外的地面上，位于上车轨道(200)的一端；齿轨列车通过上车轨道(200)的另一端行驶进入试验组件(300)上方，所述纵向反力架(100)用于纵向定位齿轨列车的车体。本实用新型具备模拟齿轨和轨道以及超高、冲角、轨距、轴距调节装置和齿轨试验驱动系统，通过轨道模拟单元和驱动系统，实现齿轨列车曲线工况、牵引制动工况模拟，更真实完整的进行齿轨转向架线路动态模拟。

Description

一种齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台

技术领域

本实用新型涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台。

背景技术

轨道交通车辆整车动力学性能试验的方式主要有两种，一是线路试验，一是滚振台试验。线路试验最为贴近实际运行工况，但耗资巨大，同时需要多部门紧密配合，每进行一次试验需要花费大量准备时间；而滚振试验台能多次重复试验、模拟功能多样化、同时具有节约试验成本等特征而得到广泛应用。机车在线路上运行时存在6种线路不平顺：水平不平顺、垂向不平顺、方向不平顺、轨距不平顺、曲线、曲线超高。为模拟这些线路不平顺，要求滚振台的线路模拟装置具备多个可调控自由度。理想地试验台应该能够模拟以上六种线路状况，但是因为机械制造工艺以及结构的复杂程度等原因，还没有一个十分理想的试验台，慕尼黑和西南交通大学牵引动力国家重点实验室滚振试验台最接近这种状态，但是仍然有一些功能上的欠缺。

因为我国的齿轨铁路发展还在初期探索阶段，各种技术以及齿轨列车动力学特性尚不明确，所以目前齿轨转向架试验台的设计与建设对我国齿轨铁路发展有着至关重要的推动作用。国内外也还没有正式投入运行齿轨列车或齿轨转向架试验台。现有技术的缺陷问题总结如下：

1.现有机车试验台驱动系统只针对轮轨黏着转向架，驱动方式不再适用于齿轨转向架试验台，不能模拟齿轨转向架在齿轨线路段的真实驱动情况。

2.现有的转向架试验台不能完全模拟机车曲线工况和牵引制动工况。

发明内容

为了克服以上技术问题，本实用新型目的是提供一种齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，用于更真实的模拟齿轨转向架在齿轨线路段的驱动情况。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，其包括纵向反力架(100)、上车轨道(200)和试验组件(300)，其中所述试验组件(300)下沉于地面设置，所述上车轨道(200)设于所述试验组件(300)上方且与地面平齐，所述纵向反力架(100)设于所述试验组件(300)外的地面上，位于所述上车轨道(200)的一端；齿轨列车通过所述上车轨道(200)的另一端行驶进入所述试验组件(300)上方，所述纵向反力架(100)用于纵向定位齿轨列车的车体；

所述试验组件(300)包括基座(330)，所述基座(330)上设有的轨道模拟单元(310)和为所述轨道模拟单元(310)提供动力的驱动系统(320)，所述上车轨道(200)设于所述轨道模拟单元(310)上方，其中所述轨道模拟单元(310)用于模拟行驶在所述上车轨道(200)上的齿轨列车的齿轨转向架的齿轨线路，所述齿轨线路至少包括模拟齿轨列车在直线、曲线超高、冲角变化以及轨道不平顺情况下的线路模拟，以及对牵引和制动工况的模拟。

根据一些实施方式，所述轨道模拟单元(310)为两组，对向设置于所述基座(330)上，用以模拟调节两组所述轨道模拟单元(310)之间的轴距；单个所述轨道模拟单元(310)用以模拟轨道之间的轨距、齿轨转向架的齿轨线路冲角和轨道的高度差，以及模拟齿轨和轨道。

根据一些实施方式，两个所述轨道模拟单元(310)设于所述基座(330)上，通过设置于所述基座(330)边缘的轴距调节液压作动器(340)调节两组所述轨道模拟单元(310)的轴距。

根据一些实施方式，单个所述轨道模拟单元(310)由下至上依次设有轴距调节基座(3103)、超高调节座(3114)和冲角调节座(3113)；所述轴距调节基座(3103)的底部设置于所述基座(330)上，一个液压激振器(3112)设于滚轮安装座(3105)下方；单个所述轨道模拟单元(310)还包括设于所述冲角调节座(3113)上方的所述齿轨轮(3101)、位于所述齿轨轮(3101)左右侧的滚轮(3102)，所述齿轨轮(3101)用以模拟齿轨，所述滚轮(3102)用以模拟轨道，所述液压激振器(3112)用以带动所述滚轮(3102)垂向激振；所述滚轮(3102)通过滚轮安装座(3105)设置于所述冲角调节座(3113)上，通过具有角度的拐臂(3109)和另一液压激振器(3112)带动所述滚轮(3102)横向激振。

根据一些实施方式，所述冲角调节座(3113)与下方所述超高调节座(3114)通过中心销铰接，并与所述超高调节座(3114)上表面两侧弧形凸台紧贴；冲角调节液压作动器(3104)一端与冲角调节液压作动器(3104)连接，另一端与所述超高调节座(3114)连接；在所述冲角调节液压作动器(3104)的推动下，所述冲角调节座(3113)以及其上的所述滚轮(3102)和所述齿轨轮(3101)同时转动，实现冲角的调节；

所述轨距调节装置包括轨距调节液压作动器(3110)，所述轨距调节液压作动器(3110)下端与所述滚轮安装座(3105)下层上的凸台连接，上端与所述冲角调节座(3113)上的凸台连接，通过所述轨距调节液压作动器(3110)调节轨距。

根据一些实施方式，所述超高调节座(3114)一端与所述轴距调节基座(3103)铰接，另一端通过两个超高调节液压作动器(3111)与下方所述轴距调节基座(3103)连接；所述超高调节液压作动器(3111)上端固定于所述超高调节座(3114)上安装座，下端安装于下方所述轴距调节基座(3103)的沉孔；所述轴距调节基座(3103)下表面有V形凸起，所述基座(330)上表面相应设有V形槽，两者互相配合，使所述轨道模拟单元(310)能够产生纵向移动。

根据一些实施方式，所述驱动装置(320)为两组，分别设于两个所述轨道模拟单元(310)的外缘且位于所述轴距调节基座(3103)上方，其至少包括所述液压马达(3210)传递至所述齿轨轮(3101)、所述飞轮(3203)、左侧的第一滚轮(3102-1)和右侧的所述第二滚轮(3102-2)的4条轮系驱动路线。

根据一些实施方式，单个所述驱动装置(320)包括安装于液压马达安装座(3207)上的液压马达(3210)，其输出轴通过弹性联轴节(3212)与第二减速箱(3209)的小齿轮轴连接；所述第二减速箱(3209)的大齿轮与所述齿轨轮(3101)啮合传动，实现所述液压马达(3210)至所述齿轨轮(3101)的传动。

根据一些实施方式，所述第二减速箱(3209)的小齿轮轴另一端通过所述弹性联轴节(3212)与第三减速箱(3213)小齿轮轴连接，所述第三减速箱(3213)的大齿轮轴通过万向联轴器(3208)与所述飞轮(3203)转轴连接，所述飞轮(3203)通过轴承安装在两个飞轮支座(3202)上，实现所述液压马达(3210)至所述飞轮(3203)的传动。

根据一些实施方式，所述第二减速箱(3209)的大齿轮轴通过所述弹性联轴节(3212)与第一锥齿轮箱(3211-1)输入轴连接，经90°换向后，所述第一锥齿轮箱(3211-1)的输出轴通过万向联轴器(3208)与T型换向锥齿轮箱(3206)输入轴连接；所述T型换向锥齿轮箱(3206)左侧输出轴通过所述弹性联轴节(3212)与第一差速器(3205-1)的输入轴连接，所述第一差速器(3205-1)的输出轴通过万向联轴器(3208)与第二锥齿轮箱(3211-2)的输入轴连接，经90°换向后，所述第二锥齿轮箱(3211-2)的输出轴通过万向联轴器(3208)与第三锥齿轮箱(3211-3)连接；所述第三锥齿轮箱(3211-3)的输出轴通过万向联轴器连接至第一减速箱(3201)，改变转向后，所述第一减速箱(3201)的输出轴通过弹性联轴节与左侧的第一滚轮(3102-1)的轴连接，实现液压马达(3210)至所述第一滚轮(3102-1)的传动；

所述T型换向锥齿轮箱(3206)右侧输出轴通过所述弹性联轴节(3212)与第二差速器(3205-2)的输入轴连接，所述第二差速器(3205-2)的输出轴通过万向联轴器(3208)与第四锥齿轮箱(3211-4)输入轴连接，经90°换向后，所述第四锥齿轮箱(3211-4)的输出轴通过万向联轴器(3208)与第五锥齿轮箱(3211-5)连接，所述第五锥齿轮箱(3211-5)的输出轴与右侧的第二滚轮(3102-2)通过万向联轴器连接，实现液压马达(3210)至所述第二滚轮(3102-2)的传动。

在上述实施方式中，通过所述第一减速箱(3201)和第五锥齿轮箱(3211-5)的输出轴处的万向联轴器(3208)，分别与左右侧所述滚轮(3102)的轮轴连接，实现驱动系统(320)与轨道模拟单元(310)的动力连接。

相比于现有技术，本实用新型具备以下有益效果：

本实用新型提供的齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台具备模拟齿轨和轨道以及直线、曲线超高、冲角变化、轨距、轴距调节装置和齿轨试验驱动系统，通过轨道模拟单元和驱动系统，实现齿轨列车曲线工况、牵引制动工况模拟，更真实完整的进行齿轨转向架线路动态模拟，模拟牵引制动工况下的动力学传递过程，以模拟齿轨转向架在齿轨线路段的真实驱动情况。

附图说明

图1为本实用新型提供的齿轨列车和齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台的试验示意图。

图2为本实用新型提供的齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台的总体结构示意图。

图3为本实用新型提供的实施例一的齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台示意图。

图4为本实用新型提供的实施例一的试验组件示意图。

图5为本实用新型提供的实施例一的轨道模拟单元示意图。

图6为图5的前视图。

图7为本实用新型提供的实施例一的驱动系统示意图。

图8为图7的俯视图。

图9为本实用新型提供的实施例一的驱动系统的连接示意图。

图10为本实用新型提供的实施例一的轨距调节示意图。

图11为本实用新型提供的实施例一的超高调节示意图。

图12为本实用新型提供的实施例一的冲角调节示意图。

图13为本实用新型提供的实施例一的轴距调节示意图。

图14为本实用新型提供的轨道模拟单元自由度示意图。

附图中标号为：

100、纵向反力架；

200、上车轨道；

300、试验组件；310、轨道模拟单元；320、驱动系统；330、基座；340、轴距调节液压作动器；

3101、齿轨轮；3102、滚轮；3102-1、第一滚轮；3102-2、第二滚轮；3103、轴距调节基座；3104、冲角调节液压作动器；3105、滚轮安装座；3106、T形滑槽；3107、U形支架；3108、横向激振轴承；3109、拐臂；3110、轨距调节液压作动器；3111、超高调节液压作动器；3112、液压激振器；3113、冲角调节座；3114、超高调节座；

3201、第一减速箱；3202、飞轮支座；3203、飞轮；3204、齿轮箱立柱；3205、差速器；3205-1、第一差速器；3205-2、第二差速器；3206、T型换向锥齿轮箱；3207、液压马达安装座；3208、万向联轴器；3209、第二减速箱；3210、液压马达；3211、90°换向锥齿轮箱；3211-1、第一锥齿轮箱；3211-2、第二锥齿轮箱；3211-3、第三锥齿轮箱；3211-4、第四锥齿轮箱；3211-5、第五锥齿轮箱；3212、弹性联轴节；3213、第三减速箱。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本实用新型进行示例性的描述，而并不能对本实用新型的保护范围构成任何限制。所有包含在本实用新型的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”，“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的原理如下：

本实用新型提供的齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，以下简称试验台，本实用新型的试验台在传统滚振试验台的基础上，增加了齿轨轮，以模拟曲线工况转向，重点是在牵引制动工况动力学传递的模拟，并且在驱动系统上有了较大改进。

因此本实用新型的发明思路如下：

1.合理布局相关机械结构，在左右滚轮中有限空间内添加齿轨轮结构，滚轮与齿轨轮的三根转轴间互不连接，而通过驱动系统实现间接动力连接，用以模拟齿轨线路。搭配使用中心销结构的冲角调节装置、V形槽结构的轴距调节装置、冲角、铰接结构的超高调节装置、模块式的滚轮激振结构，使用液压作动器作为动力源，实现试验台各个参数的调节。

2.将差速器、液压马达、锥齿轮箱、减速箱等机构通过万向联轴器或弹性联轴节有效组合布局，搭配包含齿轨轮和左右滚轮在内的轨道模拟单元，在试验台有限的空间范围内构成完整的驱动轮系，以实现齿轨列车在牵引制动等工况下的动力学传递过程模拟。

如图1，在试验大厅内，齿轨列车的车体位于地面上方，其右侧由纵力反向架牵拉，图中车体下方左侧为黏着转向架，右侧为齿轨转向架，其中齿轨转向架与下方的试验台正压接触于滚轮上方，走行齿轮与下方齿轨轮啮合，车体通过纵向反力架纵向固定。此时，齿轨列车的齿轨转向架处于待试验状态。

如图2～3，本实用新型提供的试验台总体结构包括纵向反力架100、上车轨道200、以及试验组件300；试验组件300下沉设于地面之下，上车轨道200设于试验组件300上方且与地面平齐，纵向反力架100设于试验组件300外的地面上，位于上车轨道200的一端；如图4，试验组件300包括基座330，以及两组对向设置的轮对试验单元，每组轮对试验单元包括一个轨道模拟单元310和驱动该组轨道模拟单元310的驱动系统320；轨道模拟单元310又包括轴距调节装置、轨距调节装置、齿轨模拟装置、冲角调整装置、超高调节装置，分别用于实现齿轨转向架和试验台动力连接，调整试验台的相关试验参数；轨道模拟单元310和驱动系统320均安装在基座330上，上车轨道200安装于试验大厅内的轨道模拟单元310上。

其中轴距、轨距调节装置包括让试验台适应各种不同轨距和轴距的转向架。轨道模拟单元310还包含了模拟轨道不平顺的激振系统，通过与其他调节装置配合，试验台能够实现至少五个自由度去模拟车辆在直线、曲线超高、冲角变化以及轨道不平顺等情况下的线路模拟，以及对牵引和制动工况的模拟。如图14，在笛卡尔坐标系下，两侧的滚轮能够实现z向、y向的平动自由度，以模拟轨道垂向横向激励；滚轮以及中间的齿轨轮能实现绕y轴的转动自由度，模拟列车沿轨道前进；齿轨轮及滚轮整体能够实现绕z轴、x轴的转动自由度，模拟曲线线路冲角、超高，此外，驱动系统中设有差速器，左右滚轮能够实现差速，模拟轨道内外侧长度差。

试验基本流程如下：

齿轨列车通过上车轨道200驶入试验大厅，将齿轨列车的其中一个齿轨转向架驶入轨道模拟单元310上方，齿轨列车的前后轮对与下方轨道轮对应接触，其走行齿轮与下方对应的齿轨轮啮合。然后纵向反力架100通过车钩固定列车车体，驱动系统运转，开始试验。

实施例一

下面结合附图对本实用新型进行进一步说明。

如图3，纵向定位装置选自纵向反力架100，试验台包括安装于地面上的纵向反力架100和上车轨道200，以及相对地面下沉安装的试验组件300。如图4，基座330上设有两个对应的轨道模拟单元310，每个轨道模拟单元310外侧均对应设置驱动系统320，基座330的左端设有轴距调节液压作动器340，其用于对试验台轴距参数进行调节。

如图5～6，轨道模拟单元310的构造如下：

轨道模拟单元310包括齿轨轮3101、位于齿轨轮3101左右侧的滚轮3102、液压激振器3112、轴距调节基座3103、冲角调节座3113、超高调节座3114，其中由下至上，依次是轴距调节基座3103、超高调节座3114和冲角调节座3113，液压激振器3112设于冲角调节座3113下方。

滚轮3102模拟的是轨道，其型面要和实际轨道型面一致，才能保证轮轨接触关系。齿轨轮3102模拟的是齿轨，其齿形、模数等要与实际齿轨对应。左右滚轮3101和中间的齿轨轮3102之间不存在直接连接，而是通过驱动系统一系列轮系动力传递实现动力传递。滚轮3102和齿轨轮3101都通过圆柱滚子轴承安装于U形支架3107上，外设有防尘罩。在U形支架3107两侧外表面上焊接有T形凸起，与安装在滚轮安装座3105上的T形槽3106配合，以限制U形支架3107只具有垂向平动的自由度。U形支架3107下表面通过连杆与液压激振器3112铰接。通过该位置液压激振器3112和U形支架3107带动滚轮3102上下振动实现垂向激振。在滚轮轴的轴颈处过盈配合横向激振轴承3108，拐臂3109安装于滚轮安装座3105上，其上臂通过螺纹配合铰接横向激振轴承3108外表面凸台，下臂与另一液压激振器3112活塞铰接。通过该位置液压激振器3112和拐臂3109的带动，实现横向激振。

滚轮安装座3105有上下两层，上层开有矩形孔，为拐臂3109和U形支架3107上下运动提供空间，下层开有两个圆形孔，为液压激振器3112安装提供位置，上下两层中间通过法兰连接，液压激振器3112都固定安装于下层，结构更为紧凑。齿轨轮3101及其防尘罩、U型支架3107等直接安装于冲角调节座3113上方。滚轮安装座3105与冲角调节座3113间由导轨连接，轨距调节液压作动器3110一端与滚轮安装座3105下层上的凸台连接，另一端与冲角调节座3113上凸台连接。冲角调节座3113设有两对称矩形孔，在滚轮安装座3105横向移动调整轨距时，为液压激振器3112提供空间，防止干涉。

冲角调节座3113与下方超高调节座3114通过中心销铰接，并与超高调节座3114上表面两侧弧形凸台紧贴。冲角调节液压作动器3104一端与冲角调节液压作动器3104安装凸台连接，另一端与超高调节座3114的上凸台连接。

超高调节座3114一端与轴距调节基座3103铰接，另一端通过两个超高调节液压作动器3111与下方轴距调节基座3103连接。超高调节液压作动器3111上端固定于超高调节座3114上安装座，下端安装于下方轴距调节基座3103的沉孔。轴距调节基座3103下表面有V形凸起，基座330上表面相应设有V形槽，两者能够互相配合，能够实现轨道模拟单元310的纵向移动。

轨道模拟单元310的工作过程说明如下：

超高调节座3314一侧与下方轴距调节基座3103铰接，另一侧通过两个超高调节液压作动器3111施加向上推力，将超高调节座3114侧倾，实现左右滚轮3102的高度差。

试验台轴距在2300mm—2800mm的范围内调节。轨道模拟单元310及驱动系统320整体安装于轴距调节基座3103上，基座330上表面有若干轴距调整基座3103于基座330之间通过V形滑槽配合，由轴距调节液压作动器3104连接，通过轴距调节液压作动器3104推动，两个轨道模拟单元310分别在基座330的V形槽内滑动，调整两者的相对距离，从而改变轴距，以适应各类不同参数的转向架。

冲角调节座3113与下方基座330通过中心销结构连接，一侧由冲角调节液压作动器3104与超高调节座3114连接，在冲角调节液压作动器3104的推动下，该平台以及上面安装的滚轮3102和齿轨轮3101同时转动，实现冲角的调节。

如图7-9，驱动系统的构造如下：

每个驱动系统包含：3个减速箱(第三减速箱3213、第一减速箱3201、第二减速箱3209)、2个飞轮支座3202、1个飞轮3203、8个齿轮箱立柱3204、2个差速器3205、1个T型换向锥齿轮箱3206、1个液压马达安装座3207、9个万向联轴器3208、1个液压马达3210、5个90°换向锥齿轮箱3211、5个弹性联轴节3212。6个齿轮箱立柱3204分布在轨道模拟单元310的外侧，2个齿轮立柱3204对应设置在齿轨轮3101轮面对向；飞轮3203位于一侧滚轮3102的外侧，其左右两侧的飞轮支座3202将飞轮3203支撑；在另一侧滚轮3203的侧旁设有液压马达安装座3207，其上设有液压马达3210。各减速箱、差速器以及锥齿轮箱都安装于齿轮箱立柱3204上，通过螺栓固定连接。除飞轮3203、第三减速箱3209、液压马达3210以及相关连接件相对于滚轮3102的轴心线水平面下沉布置外，其他部件与滚轮3102的轴心线在同一水平面。

驱动系统的结构包含了从液压马达3210传递至齿轨轮3101、飞轮3203、左右滚轮4条轮系路线。

液压马达3210安装于液压马达安装座3207，其输出轴通过弹性联轴节3212与第二减速箱3209小齿轮轴连接。第二减速箱3209的大齿轮与齿轨轮3101啮合传动。实现了液压马达3210至齿轨轮3101的传动。

第二减速箱3209的小齿轮轴另一端通过弹性联轴节3212与第三减速箱3213小齿轮轴连接，第三减速箱3213的大齿轮轴通过万向联轴器3208与飞轮3203转轴连接，飞轮3203通过轴承安装在两个飞轮支座3202上。实现了液压马达3210至飞轮3203的传动。

第二减速箱3209的大齿轮轴通过弹性联轴节3212与第一锥齿轮箱3211-1输入轴连接，经90°换向后，锥齿轮箱输出轴通过万向联轴器3208与T型换向锥齿轮箱3206输入轴连接。

如图9，T型换向锥齿轮箱3206左侧输出轴通过弹性联轴节3212与第一差速器3205-1的输入轴连接，差速器输出轴通过万向联轴器3208与第二锥齿轮箱3211-2输入轴连接，经90°换向后，锥齿轮输出轴通过万向联轴器与第三锥齿轮箱3211-3连接。第三锥齿轮箱3211-3的输出轴通过万向联轴器连接至第一减速箱3201，改变转向后，减速箱输出轴通过弹性联轴节与第一滚轮3102-1的轴连接。实现了液压马达3210至左侧滚轮3102的传动。

T型换向锥齿轮箱3206右侧输出轴通过弹性联轴节3212与第二差速器3205-2输入轴连接，差速器输出轴通过万向联轴器3208与第四锥齿轮箱3211-4输入轴连接，经90°换向后，锥齿轮输出轴通过万向联轴器与第五锥齿轮箱3211-5连接。最后由第五锥齿轮箱3211-5的输出轴与第二滚轮3102-2通过万向联轴器连接。实现了液压马达3210至右侧滚轮3102的传动。

该驱动系统通过各立柱整体坐落于轴距调节基座3103上方，通过第一减速箱3201和第五锥齿轮箱3211-5输出轴处万向联轴器3208分别与左右滚轮轴连接，实现驱动系统320与轨道模拟单元310的动力连接。

驱动系统中，两个滚轮3102和齿轨轮3101之间不存在直接连接，而是通过驱动系统一系列轮系动力传递连接。其中轨距通过轨距调节液压作动器3110调整，范围在1000-1435mm之间，在调整轨距之后需要更换左右滚轮转轴与驱动系统之间的万向联轴器3208，不同轨距有与之对应长度尺寸的万向联轴器3208。通过滚轮3102和齿轨轮3101滚动来模拟列车在平直轨道上前进运行。

齿轨转向架较传统轮轨黏着转向架有较大差异。以国内某一齿轨转向架为例分析，牵引力传递方向：驱动电机→走行齿轮→齿轨；走行齿轮→抱轴承→轮对→钢轨。制动力传递方向：制动带→制动鼓→走行齿轮→齿轨；制动闸瓦→轮对踏面→钢轨，为正确模拟该传递关系，试验台的驱动系统320的工作过程如下：

在牵引工况下，调整好试验台各项参数后，试验台由被试齿轨转向架电力驱动开始试验。受限于该试验台空间，动力直接通过齿轨轮3101与齿轨转向架的走行齿轮啮合输出。如图9，通过第一锥齿轮箱3211-1实现改变转动方向，使转轴方向与滚轮平行，便于驱动系统布置。再通过万向联轴器3208将动能传递至T型换向锥齿轮箱3206。T型换向锥齿轮箱分别将动力传递至控制左右滚轮差速的左右差速器3205。差速器3205是为了模拟曲线通过时内外轨道长度差，可由调速电机驱动调整差速范围。动力由左侧差速器3205-1经过第二锥齿轮箱3211-2和第三锥齿轮箱3211-3两次改变转动方向后传递至第一减速箱3201。该位置减速箱修正左侧滚轮3102-1转向与齿轨轮3101一致。动力由右侧差速器3205-2经过第四锥齿轮箱3211-4和第五锥齿轮箱3211-5两次改变转动方向后传递至右侧滚轮3102-2。

在制动工况下，先由液压马达3210驱动，由第二减速箱3209减速后传递至第一锥齿轮箱3211-1,后续动力传输过程与前面描述一致，带动左右滚轮3102转动，利用轮-轮接触关系，带动上方转向架轮对转动。同时，第二减速箱3209将动能传递至齿轨轮3101，齿轨轮3101与上方转向架走行齿轮啮合，带动其转动。达到预定转速后，液压马达切断功率输出，齿轨转向架实施制动，开始制动试验。

在曲线通过工况下，差速器3205运转，使得左右滚轮3102存在速度差，模拟曲线线路轨道内外侧长度差。

液压马达转轴通过万向联轴器3208与第三减速箱3213连接，对飞轮3203增速，以提高其转动动能。液压马达3210可以起驱动或者施加阻力的作用。飞轮3203在调整机械转动惯量后，能够在牵引制动过程中模拟不同车重的动能，同时还能起到缓冲作用。

其中轨距调节过程如下：

试验台轨距需要在米轨1000mm和标准轨1435mm范围内能够作出调整。轨道由左右滚轮3102模拟，通过轨距调节液压作动器3110推动滚轮安装座3105的横向移动，能够调节滚轮3102的相对距离，也就实现了轨距调节。

固定中间齿轨轮3101，左右滚轮单元能够在轨距调节液压作动器3110的调节下实现左右的水平移动，从而实现轨距的调节功能。其结构如图10所示，图10.a为轨距调节示意俯视图，图10.b为轨距调节示意正视图。

超高调节过程如下：

为了能够实现调节内外轨高度差的目的，在超高调节座3114一侧与下方基座330铰接，另一侧通过两个推举液压作动器施加向上推力，将平台侧倾，实现左右滚轮的高度差。其结构如图11所示，图11.a为超高调节示意侧视图，图11.b为超高调节示意正视图图。

冲角调节过程如下：

冲角调节座3113与下方基座330通过中心销结构连接，一侧由冲角调节液压作动器3104与基座330连接，在冲角调节液压作动器3104的推动下，该平台以及上面安装的滚轮3102和齿轨轮3101同时转动，实现冲角的调节。其结构如图12所示，图12.a为冲角调节示意俯视图，图12.b为冲角调节示意正视图。

轴距调节过程如下：

国内现有齿轨列车的齿轨转向架轴距为2615mm，由齿轨轨道交通车辆技术标准，Ⅰ型齿轨转向架轴距范围在2300mm-2800mm以上，该试验台轴距需要在2300mm—2800mm的范围内调节。每个轮对试验单元与基座之间有液压作动器连接，通过液压作动器推动，两个轮对试验单元分别在基座的V形槽内滑动，调整两者的相对距离，从而改变轴距，以适应各类不同参数的转向架。轴距调节液压作动器要达到至少250mm的行程。其结构如图13所示，图13.a为轴距调节示意俯视图，图13.b为轴距调节示意正视图

本实用新型提供的试验台具备轨道模拟单元，其具备超高、冲角等调节装置和齿轨试验驱动系统，能够完整的实现齿轨转向架线路动态模拟功能。

从工程设计角度分析，本实用新型所提出的试验台方案是可行的，能够在理论基础上为筹建具有线路动态模拟功能的试验台提供一定依据。

以上实施例仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，其特征在于：包括纵向反力架(100)、上车轨道(200)和试验组件(300)，其中所述试验组件(300)下沉于地面设置，所述上车轨道(200)设于所述试验组件(300)上方且与地面平齐，所述纵向反力架(100)设于所述试验组件(300)外的地面上，位于所述上车轨道(200)的一端；齿轨列车通过所述上车轨道(200)的另一端行驶进入所述试验组件(300)上方，所述纵向反力架(100)用于纵向定位齿轨列车的车体；

所述试验组件(300)包括基座(330)，所述基座(330)上设有的轨道模拟单元(310)和为所述轨道模拟单元(310)提供动力的驱动系统(320)，所述上车轨道(200)设于所述轨道模拟单元(310)上方，其中所述轨道模拟单元(310)用于模拟行驶在所述上车轨道(200)上的齿轨列车的齿轨转向架的齿轨线路，所述齿轨线路至少包括模拟齿轨列车在直线、曲线超高、冲角变化以及轨道不平顺情况下的线路模拟，以及对牵引和制动工况的模拟。

2.根据权利要求1所述齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，其特征在于：所述轨道模拟单元(310)为两组，对向设置于所述基座(330)上，用以模拟调节两组所述轨道模拟单元(310)之间的轴距；单个所述轨道模拟单元(310)用以模拟轨道之间的轨距、齿轨转向架的齿轨线路冲角和轨道的高度差，以及模拟齿轨和轨道。

3.根据权利要求2所述齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，其特征在于：两个所述轨道模拟单元(310)设于所述基座(330)上，通过设置于所述基座(330)边缘的轴距调节液压作动器(340)调节两组所述轨道模拟单元(310)的轴距。

4.根据权利要求3所述齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，其特征在于：单个所述轨道模拟单元(310)由下至上依次设有轴距调节基座(3103)、超高调节座(3114)和冲角调节座(3113)；所述轴距调节基座(3103)的底部设置于所述基座(330)上，液压激振器(3112)设于滚轮安装座(3105)下方；单个所述轨道模拟单元(310)还包括设于所述冲角调节座(3113)上方的齿轨轮(3101)、位于所述齿轨轮(3101)左右侧的滚轮(3102)，所述齿轨轮(3101)用以模拟齿轨，所述滚轮(3102)用以模拟轨道，所述液压激振器(3112)用以带动所述滚轮(3102)垂向激振；所述滚轮(3102)通过滚轮安装座(3105)设置于所述冲角调节座(3113)上，通过具有角度的拐臂(3109)和另一液压激振器(3112)带动所述滚轮(3102)横向激振。

5.根据权利要求4所述齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，其特征在于：所述冲角调节座(3113)与下方所述超高调节座(3114)通过中心销铰接，并与所述超高调节座(3114)上表面两侧弧形凸台紧贴；冲角调节液压作动器(3104)一端与冲角调节液压作动器(3104)连接，另一端与所述超高调节座(3114)连接；在所述冲角调节液压作动器(3104)的推动下，所述冲角调节座(3113)以及其上的所述滚轮(3102)和所述齿轨轮(3101)同时转动，实现冲角的调节；

轨距调节装置包括轨距调节液压作动器(3110)，所述轨距调节液压作动器(3110)下端与所述滚轮安装座(3105)下层上的凸台连接，上端与所述冲角调节座(3113)上的凸台连接，通过所述轨距调节液压作动器(3110)调节轨距。

6.根据权利要求5所述齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，其特征在于：所述超高调节座(3114)一端与所述轴距调节基座(3103)铰接，另一端通过两个超高调节液压作动器(3111)与下方所述轴距调节基座(3103)连接；所述超高调节液压作动器(3111)上端固定于所述超高调节座(3114)上安装座，下端安装于下方所述轴距调节基座(3103)的沉孔；所述轴距调节基座(3103)下表面有V形凸起，所述基座(330)上表面相应设有V形槽，两者互相配合，使所述轨道模拟单元(310)能够产生纵向移动。

7.根据权利要求6所述齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，其特征在于：所述驱动系统(320)为两组，分别设于两个所述轨道模拟单元(310)的外缘且位于所述轴距调节基座(3103)上方，其至少包括液压马达(3210)传递至所述齿轨轮(3101)、飞轮(3203)、左侧的第一滚轮(3102-1)和右侧的第二滚轮(3102-2)的4条轮系驱动路线。

8.根据权利要求7所述齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，其特征在于：单个所述驱动系统(320)包括安装于液压马达安装座(3207)上的液压马达(3210)，其输出轴通过弹性联轴节(3212)与第二减速箱(3209)的小齿轮轴连接；所述第二减速箱(3209)的大齿轮与所述齿轨轮(3101)啮合传动，实现所述液压马达(3210)至所述齿轨轮(3101)的传动。

9.根据权利要求8所述齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，其特征在于：所述第二减速箱(3209)的小齿轮轴另一端通过所述弹性联轴节(3212)与第三减速箱(3213)小齿轮轴连接，所述第三减速箱(3213)的大齿轮轴通过万向联轴器(3208)与所述飞轮(3203)转轴连接，所述飞轮(3203)通过轴承安装在两个飞轮支座(3202)上，实现所述液压马达(3210)至所述飞轮(3203)的传动。

10.根据权利要求9所述齿轨转向架的齿轨线路动态模拟试验台，其特征在于：所述第二减速箱(3209)的大齿轮轴通过所述弹性联轴节(3212)与第一锥齿轮箱(3211-1)输入轴连接，经90°换向后，所述第一锥齿轮箱(3211-1)的输出轴通过万向联轴器(3208)与T型换向锥齿轮箱(3206)输入轴连接；所述T型换向锥齿轮箱(3206)左侧输出轴通过所述弹性联轴节(3212)与第一差速器(3205-1)的输入轴连接，所述第一差速器(3205-1)的输出轴通过万向联轴器(3208)与第二锥齿轮箱(3211-2)的输入轴连接，经90°换向后，所述第二锥齿轮箱(3211-2)的输出轴通过万向联轴器(3208)与第三锥齿轮箱(3211-3)连接；所述第三锥齿轮箱(3211-3)的输出轴通过万向联轴器连接至第一减速箱(3201)，改变转向后，所述第一减速箱(3201)的输出轴通过弹性联轴节与左侧的第一滚轮(3102-1)的轴连接，实现液压马达(3210)至所述第一滚轮(3102-1)的传动；

所述T型换向锥齿轮箱(3206)右侧输出轴通过所述弹性联轴节(3212)与第二差速器(3205-2)的输入轴连接，所述第二差速器(3205-2)的输出轴通过万向联轴器(3208)与第四锥齿轮箱(3211-4)输入轴连接，经90°换向后，所述第四锥齿轮箱(3211-4)的输出轴通过万向联轴器(3208)与第五锥齿轮箱(3211-5)连接，所述第五锥齿轮箱(3211-5)的输出轴与右侧的第二滚轮(3102-2)通过万向联轴器(3208)连接，实现液压马达(3210)至所述第二滚轮(3102-2)的传动。