[实用新型]一种轨道交通轮轴移动荷载模拟加载装置

说明书

本实用新型涉及一种荷载加载装置，尤其是涉及一种轨道交通轮轴移动荷载模拟加载装置。

我国正处于轨道交通快速发展的阶段，无论是城际普通铁路和高速铁路，还是城市地铁和轻轨，都处于快速建设过程中。伴随着轨道交通设施的建设和投入运营，越来越多的工程问题凸显出来。在列车高速通过时荷载通过轮轴与钢轨的相互作用传递至线下结构，与传统的定点循环加载相比，轮轴与钢轨的作用具有典型的移动效应和速度效应，随着轮轴的移动，轨下各结构层沿着列车行进方向经历相同的加载过程。这种不同于固定点加载的受力方式，导致了轨道结构和路基结构呈现出不同的动力性能。因此，实现列车轮轴荷载移动过程的有效模拟，对研究轨道交通基础设施真实的动力性能至关重要。目前，轮轴荷载模拟的试验手段主要有室内模型试验和现场原位测试两种。室内模型试验受到场地尺寸和行车速度的限制，不易实现真车的高速移动加载；现场原位测试虽然可以采用真实的轮轴移动过程，但所处的环境比较复杂不易控制，可重复性较差。现有的轮轴动荷载模拟装置，如可调频调幅SBZ30动态激振器，采用偏心块的快速转动产生竖向激振力，可以实现固定位置的高频激振，不足之处是：无法实现轮轴荷载的移动性；模拟高速交通移动荷载作用的试验系统，采用由离心旋转电机控制的正反向移动加载器，带动竖向激振器实现轮轴荷载的移动加载，但由于尺寸限制，无法实现轮轴荷载的以较高的速度匀速移动。

为了克服现有室内模型试验和现场原位测试的不足，本实用新型的目的在于提供一种轨道交通轮轴移动荷载模拟加载装置，实现轮轴荷载高速移动。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一、一种轨道交通轮轴移动荷载模拟加载方法，包括以下步骤：

步骤1）通过列车‑轨道‑路基理论模型计算确定不同移动速度                                               下轮轴移动荷载作用的单个扣件系统的受力荷载时程曲线； 

步骤2）按高速铁路设计规范轨枕沿轨道方向的间距为，通过扣件系统将钢轨与轨枕进行连接，两条连续的钢轨分别在轨枕位置正上方处切断为多对相互独立的分段钢轨，钢轨与轨枕之间的连接特性保持不变；

步骤3）在步骤2）中的每一对分段钢轨正上方均布置一条分配梁，分配梁跨中处上方连接一个作动器，将步骤1）得到的单个扣件系统的受力荷载时程曲线，作为每个作动器的荷载激励曲线；

步骤4）步骤3）中每个作动器的荷载激励曲线均相同，每个作动器开始激振存在时间间隔，相邻作动器激振的时间间隔由轨枕的间距和移动速度确定：  

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步骤5）沿轮轴移动方向相邻作动器通过按照步骤4）所述的时间间隔依次进行动态激振，即实现不同移动速度轮轴移动荷载的模拟加载。

二、一种轨道交通轮轴移动荷载模拟加载装置：

多个作动器在按照高速铁路每条轨枕沿轨道方向的正上方布置，每个作动器底部用高强螺栓在分配梁跨中处连接，分配梁两端底部固定安装在两侧钢轨正上方，两条连续的钢轨铺设在轨枕上，分别在轨枕位置正上方切断成相互独立的分段钢轨，每对分段钢轨和轨枕用扣件系统连接，轨枕下方为道床、道床下方为地基。

所述的每个作动器顶部连接在反力横梁跨中处，每根反力横梁两端固定在两根反力纵梁上，每根反力纵梁的两端连接在两根支撑柱上，每根支撑柱底部固定在地面上。 

所述的分配梁两端底部固定安装在每对分段钢轨正上方的装置是防脱套件，其实现作动器竖向压力的施加，也实现作动器上拔力的施加。

本实用新型具有的有益效果是：

（1）两条钢轨分段后，相邻作动器以单个扣件系统的受力荷载时程曲线为荷载激励曲线，并沿轮轴移动方向以相同时间依次动态激振，从而代替实体列车轮轴模型实现不同速度下的轮轴荷载的移动加载；（2）防脱套件实现作动器竖向压力的施加，也实现作动器上拔力的施加。（3）避免了行车速度提高所需要的长距离加速路段，大大缩小了室内试验模型的尺寸，为开展轨道交通动力学模型试验研究提供了可靠便捷的加载平台。

图1是本实用新型装置横向示意图。

图2是本实用新型装置纵向示意图。

图3是一段钢轨连接横向示意图。

图3是一段钢轨连接横向示意图。

图4是一段钢轨连接纵向示意图。

图5是轮轴移动下列车‑轨道‑路基理论模型原理图。

图6是作动器荷载激励曲线。