[发明专利]一种轨道结构的脉冲激励加载机构及其使用方法

说明书

本发明提供了一种轨道结构的脉冲激励加载机构及其使用方法。该装置包括：通过支撑骨架将动力驱动系统、数据采集装置和装配式加载车轮固定连接，对装配式加载车轮进行切面处理，旋转电机驱动整个装置沿着测试轨道前进，实现加载脉冲激励；数据采集装置通过传感器采集撞击力信号、振动加速度和声压信息，对信息进行分析，可以得到轨道病害识别结果。本发明可以在保证加载力幅值及脉冲特性的前提下，通过调节加载机构的重量和行进速度，调整加载力的大小，使得施加的激励力更加稳定，从而对测试轨道进行有效的病害识别。

技术领域

本发明涉及轨道检测技术领域，尤其涉及一种轨道结构的脉冲激励加载机构及其使用方法。

背景技术

轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统。最典型的轨道交通就是由传统火车和标准铁路所组成的铁路系统。随着火车和铁路技术的多元化发展，轨道交通呈现出越来越多的类型，不仅遍布于长距离的陆地运输，也广泛运用于中短距离的城市公共交通中。

随着轨道交通运营里程不断增加，在列车荷载的往复作用下，轨道结构陆续出现了多种不同的病害，对于轨道线路的养护维修和轨道检测的需求不断提高。

现有技术中的一种轨道检测方法为现场人工巡检。该方法的缺点为：对于现场工人巡检的方式而言，该方式对于工人的操作经验依赖较多，不同操作工人的检测水平不一，缺乏一种准确且不依赖于人工经验的检测方法。

现有技术中的另一种轨道检测方法为基于激光技术、图像处理技术的检测方式。该方法的缺点为：受光照环境及结构表面脏污情况影响较为严重，对于一些外观正常但实际力学状态已经失效的隐蔽病害的检测也存在一定难度。

对于轨道动刚度的检测，现有技术中的一种轨道检测方法为采用大型疲劳试验机对钢轨施加不同频率的激振力，然后分别通过力传感器、加速度传感器采集施加不同频率下的激振力与钢轨加速度响应，从而计算得到整个轨道在各个激振频率下对应的动刚度。这种方法受加载幅值及加载频率影响，只能得到轨道结构在低频下的动刚度，无法得到轨道结构在高频范围内的动刚度，同时大型试验台在测试时对轨道结构施加的边界条件与现场也有以一定区别。

现有技术中的另一种轨道检测方法为采用可以现场固定的小型激振设备，该设备在预设时间内向钢轨施加预设激振频率范围内的激振力，通过采集钢轨上的力信号和位移信号，计算得到轨道结构动刚度与激振频率的对应变化关系。这种方法施加力的幅值较小，与行车荷载有一定区别，加载频率范围较低，单组测试过程较慢，测试效率较低。

发明内容

本发明的实施例提供了一种轨道结构的脉冲激励加载机构及其使用方法，以实现对测试轨道进行有效的病害识别。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种轨道结构的脉冲激励加载机构，包括：动力驱动系统、数据采集装置、装配式加载车轮和支撑骨架，通过支撑骨架将所述动力驱动系统、数据采集装置和装配式加载车轮固定连接，所述动力驱动系统中的电池对整个装置进行供电；

对装配式加载车轮进行切面处理，所述动力驱动系统中的旋转电机驱动整个装置沿着测试轨道前进，所述装配式加载车轮旋转前进过程中每旋转一周就对轨道产生一次冲击荷载，从而实现脉冲激励的加载；

所述数据采集装置通过传感器实时采集并存储所述装配式加载车轮撞击所述测试轨道产生的撞击力信号、振动加速度和声压信息。

优选地，所述动力驱动系统包括蓄电池、旋转电机、电气控制柜、控制开关盒、转轴、链轮、转轴和速度调节器；

所述数据采集装置包括二合一传感器、声压传感器、旋转滑环、控制器和显示屏；

所述装配式加载车轮包括分体式车轮、挡边法兰、压柱和导向柱。