[发明专利]一种高速铁路轮轨垂横纵向力耦合加载模拟装置

说明书

本发明涉及高速铁路模拟试验技术领域，特别是一种高速铁路轮轨垂横纵向力耦合加载模拟装置。它包括反力架以及位于反力架下方的高速铁路轨道模拟结构。可以同时模拟列车实际运行时作用于轨道结构的垂向力、横向力和纵向力，并且横向力、垂向力和纵向力结合模拟其他方向的作用力，使得试验结果更加贴合实际。转向架模拟机构模拟高速列车转向架，垂向力和横向力传递至转向架模拟机构，可以模拟列车实际运行中垂向力和横向力对轨道结构的作用。而纵向力则通过锁扣直接传递到钢轨上，可以模拟列车实际运行中纵向力对轨道结构的作用。

技术领域

本发明涉及高速铁路模拟试验技术领域，特别是一种高速铁路轮轨垂横纵向力耦合加载模拟装置。

背景技术

我国铁路建设正呈跨越式发展之势，多条客运专线和高速铁路正在建设之中。随着列车运行速度的提高，工程结构的动力学问题日益突出，而目前高速铁路动力学设计尚未形成系统的理论体系，现有设计方法已难以满足高速铁路快速发展的需要。针对高速铁路工程结构动力学关键问题，对高速列车-轨道-路基系统动力学开展模型试验，提出高速铁路轨道-路基动力性能室内模型试验和现场测试标准，对形成具有自主知识产权的我国高速铁路建造技术体系具有重大的实际意义，为我国高速铁路建设和可持续发展提供重要技术支撑。

目前，高速铁路动力荷载模拟装置仅能满足垂向动力加载，而高速列车在运行时由于蛇形运动会给钢轨施加横向力作用，以及高速列车在启动、制动和轨温变化等情况下会给钢轨施加纵向力，两者亦会对轨道-结构以及列车运行的安全性造成不可忽视的影响，现有模拟装置忽略了轨道结构在实际运营过程中承受的其他方向的作用力影响，不能完整研究轨道动态特性，通过此实际尺寸模型所模拟反映的轨道-路基的经时性行为有其局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速铁路轮轨垂横纵向力耦合加载模拟装置。

本发明的目的是通过如下途径实现的：一种高速铁路轮轨垂横纵向力耦合加载模拟装置，它包括反力架以及位于反力架下方的高速铁路轨道模拟结构，反力架与高速铁路轨道模拟结构之间设有用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的垂向力的轨道垂直施力机构、用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的横向力的轨道横向施力机构和用于模拟高铁列车实际运行时作用于轨道结构的纵向力的轨道纵向施力机构。

作为本方案的进一步优化，所述的转向架模拟机构，包括两组安装在高速铁路轨道模拟结构中轨道上的轮对、垂直并对称安装于所述轮对轮轴上的刚性分配梁，以及沿两组轮对布设方向连接两组轮对轮轴的轮对纵向连接杆；所述轨道横向施力机构是在反力架两端分别安装有一根斜撑，横向作动器通过水平固定装置固定于其中一根斜撑上，横向作动器的作动头通过横向传力杆与轮对同轴连接；所述轨道垂直施力机构就在反力架的横梁上垂直安装有一垂向作动器，垂向作动器的作动头置于刚性分配梁上；所述轨道纵向施力机构是在反力架上固定有轮轴同向安装的水平钢桁架，水平钢桁架上通过水平固定装置安装有纵向作动器，纵向作动器作动头通过锁扣紧扣于钢轨上。

作为本方案的进一步优化，所述的横向传力杆包括由一块钢板和四根钢制圆柱体焊接而成的传力杆前端以及由一根钢制圆柱体构成的传力杆末端。

作为本方案的进一步优化，所述的垂向作动器的作动头置于所述刚性分配梁上表面开设的凹槽中，垂向作动器的作动头与凹槽底部之间设有刚性滚轮。

作为本方案的进一步优化，所述的凹槽的槽深大于垂向作动器的作动头与凹槽的槽底之间的间距。

作为本方案的进一步优化，所述的纵向作动器设有四个，两个为一组，两组分别沿左侧钢轨及右侧钢轨轴线对称布置。

作为本方案的进一步优化，所述纵向作动器作动头置于所述锁扣侧表面开设的凹槽中，纵向作动器的作动头与凹槽底部之间设有刚性滚珠，纵向作动器的作动头头部通过刚性滚珠与锁扣接触。