[发明专利]高速铁路实尺轨道结构的动态特性试验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速铁路实尺轨道结构的动态特性试验台。

背景技术

随着既有铁路列车的不断提速，以及高速重载铁路的快速发展，铁路轮轨系统动力学问题变得更加突出，轮轨关系更趋复杂，轮轨动态相互作用亦越来越强。铁路轨道作为列车运行的基础设备，直接承受由车轮传来的荷载，并将其传递给路基及桥隧等建筑物，因此，轨道结构的承载能力及稳定性直接影响到轮轨动态相互作用，进而影响铁路列车安全性和舒适性，因而加强对现代铁路轨道结构的研究至关重要。

鉴于此，通过建立相关的轨道结构试验装置，对轨道结构特性进行大量的试验研究，系统研究不同类型轨道结构-路基的动态特性、稳定性及长期服役性能，全面掌握现代铁路典型的几种类型轨道结构动静态应力、位移、振动及刚度等综合性能，探明轨道结构振动的传递关系，获取轨道结构部件参数，为铁路建设与设计提供重要的参数选取依据。

目前为止，铁路轨道结构试验研究所采用的试验方法主要有两种，具体是：

一、装有激振装置的转向架置于轨道上，研究特定激振下引起的轨道振动特性及荷载传递规律，但转向架不完整，缺少了许多悬挂系统，荷载传递及分布与实际有较大的差别，并且施加的荷载受限。同时轨道结构仅为有砟轨道，不能试验研究无砟轨道的动态特性，并且未考虑路基基础，不能满足重载或高速加载试验的要求。

二、不采用转向架，通过作动器直接将荷载施加在轨道结构或部件上，进行试验研究。这种试验往往只能针对特定的轨道结构部件(如钢轨或者扣件)或单一类型的轨道结构(如板式无砟轨道)进行试验，不能试验研究完整的轨道结构动态特性。此外，这类试验台所设轨道结构较短，不能较好的消除边界效应，且轨道试验台也未设置路基基础，导致实验结构也不能真实反映实际情况，无法用来研究轨道-路基系统的耐久性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速铁路实尺轨道结构的动态特性试验台，该试验台能更真实的模拟不同类型轨道结构的铁路车轨运行工况，能对不同类型轨道结构的强度及动力特性进行试验，以全面掌握高速铁路典型的几种类型轨道结构动静态应力、位移、刚度等综合性能，分析车辆走行部对轨道结构的动力作用特性及轮轨动作用力传递特性，分析轨道-路基系统的耐久性，考核轨道结构的使用寿命，从而为轨道结构的研制与改进提供实验依据。

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种高速铁路实尺轨道结构的动态特性试验台，包括加载反力架、轨道，其中加载反力架的立柱设于轨道的两侧、加载反力架的横梁上纵向设置有两根垂向加载梁，两根垂向加载梁分别位于轨道的左钢轨、右钢轨的正上方，两根垂向加载梁的下部均连有可纵向移动的前、后垂向加载作动器，其特征在于：

所述的加载反力架的两立柱的内侧面上均纵向设置有横向加载梁，横向加载梁上设置有可纵向移动的前、后横向加载作动器；所述的轨道由有路基基础的、实尺的两种以上的轨道段组成，所述的轨道段为普通有砟轨道段、浮置板轨道段、CRTS III型板式无砟轨道段、CRTS II型板式无砟轨道段、CRTS I型板式无砟轨道段和CRTS I型双块式砟轨道段。

本发明的试验过程是：

根据所要试验研究的轨道结构类型，将加载反力架移动到相应轨道段的位置；垂向加载作动器及横向加载作动器按试验加载方案分别沿垂向加载梁和横向加载梁纵向移动到指定位置，垂向作动器和横向作动器同时作动，对轨道系统同时实施垂向加载和横向加载。在试验过程中测试并记录垂向激扰力、横向激扰力、钢轨加速度、轨枕或轨道板振动加速度、基床振动加速度等分析指标，即得出轨道动态特性的试验数据。当垂向作动器和横向作动器施加恒力静载荷(不进行动态作动)，即可得出轨道静态特性的试验数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本试验台在试验时，可同时由左前、左后、右前、右后四个特定位置的横向作动器和垂向作动器对轨道系统施加垂向载荷和横向载荷，四个加载点的垂向和横向载荷可以独立调节，且加载范围宽、可控。较之单纯的垂向加载方式，能够更真实的模拟不同实尺车辆与轨道结构的耦合振动特性，其测试结果也更准确可靠。

二、本试验台可以对比研究普通有砟轨道和浮置板轨道段、CRTS III型板式无砟轨道段、CRTS II型板式无砟轨道段、CRTS I型板式无砟轨道段、CRTSI型双块式砟轨道段多种轨道结构部件连接件的刚度和阻尼特性，功能多样，使用范围广。能对高速铁路及地铁使用的各种轨道结构的整体刚度与阻尼特性以及轨道结构的动力特性进行试验与分析。