技術領域

本發明涉及一種高速鐵路動力荷載模擬裝置。

背景技術

目前，我國鐵路建設正呈跨越式發展之勢，多條客運專線和高速鐵路正在建設之中。隨著列車運行速度的提高，工程結構的動力學問題日益突出，而目前高速鐵路動力學設計尚未形成系統的理論體系，現有設計方法已不能滿足高速鐵路快速發展的需要。針對高速鐵路工程結構動力學關鍵問題，對高速列車-軌道-路基系統動力學開展模型試驗，提出高速鐵路基動力性能室內模型試驗和現場測試標準，對形成具有自主知識產權的我國高速鐵路建造技術體系具有重大的實際意義，為我國高速鐵路建設和可持續發展提供重要技術支撐。我國公知的高速鐵路路基模型主要采用了小比例模型試驗和大比例模型試驗。由于模型尺寸小，受邊界條件影響大，列車荷載基本上都是通過單點激振器作用在鋼軌上來實現，其不足之處是：列車荷載是沿線路運行的移動荷載，輪對經過某點時，作用的時間非常短，相當于給予某點施加了沖擊荷載，用連續的正弦函數來模擬，與現實情況差距比較大；輪對在鋼軌上運行，是隨鋼軌長度變化的連續荷載，靠單點激振器來模擬，也只能模擬某點路基的加載情況，不能反映某段路基的動力響應特性；且模擬單輪或單軸加載，無法考慮相鄰車廂相鄰轉向架不同輪對之間的動荷載疊加效應，與真實的鐵路動力荷載相差較大，因此不能準確的反應鐵路原型路基的主要動態響應特性，尤其不能反映速度快的高速鐵路路基的動態響應特征。由于實尺模型可以最大限度的模擬原型的主要特征，如模型材料采用原型材料，可以克服由于模型尺寸小而造成的測試元件及其邊界對模型的干擾，因此實尺模型試驗顯示出了它無法取代的優越性。基于實尺模型，為模擬列車在運行過程中作用于軌道板的動力荷載，發明一種高速鐵路動力荷載模擬裝置。

發明內容

本發明的目的就是提供一種高速鐵路動力荷載模擬裝置，該系統可以很好地模擬列車在高速行駛的過程中作用于軌道板上的動力荷載，不僅能提供不同軸重、不同列車運行速度下動力荷載，而且考慮了相鄰車廂相鄰轉向架不同輪對之間的動荷載疊加效應，能夠滿足高速鐵路動力荷載模擬試驗。該裝置結構合理、操作方便，主要用于高速鐵路路基動力學模型試驗研究。

為了達到上述目的，本發明的解決方案是在現有技術的基礎上采用以下技術措施：

一種高速鐵路動力荷載模擬裝置，包括反力架、作動器和剛性分配梁，反力架包括反力架基礎、反力架立柱、反力架橫梁和反力架斜撐桿，其特征在于：反力架立柱采用立柱地腳螺栓連接在反力架基礎上，反力架橫梁采用立柱六角螺栓連接在反力架立柱上，反力架斜撐桿兩端分別與反力架橫梁和反力架立柱采用鋼板對接焊接，作動器上部與反力架橫梁采用螺栓連接，作動器下部與剛性分配梁采用螺栓連接，剛性分配梁垂直并且對稱放置于兩排短鋼軌上，短鋼軌扣接在扣件點上，扣件點埋置于鋪設在路基上的軌道板內。這樣，所形成的反力架剛度大，可最大限度減小對作動器的影響；采用剛性分配梁來分配作用器作用于軌道板上的動力荷載，剛性分配梁放置于兩根短鋼軌上，剛性分配梁與短鋼軌呈“工”字型布置，短鋼軌與扣件點相連，此分配系統可很好地將作動器的動力荷載傳遞至扣件點；試驗過程中通過調節反力架的間距，可調整作用于軌道板的動力荷載間距；試驗過程中通過調節反力橫梁的高度，可適應不同的鐵路路面結構或作動器；采用多個作動器聯動，可實現列車運行過程中不同輪對下的動力荷載。

本發明還在于所述的反力架立柱、反力架斜撐桿均采用焊接鋼結構箱梁，反力架橫梁采用變截面焊接鋼結構箱梁，剛性分配梁采用焊接鋼結構箱梁。這樣，可極大的增強反力架的剛度，結構更加穩定，可以承當更加巨大的荷載作用，模擬的效果更好。

本發明還在于所述的反力架立柱沿豎向每隔0.2m橫向每隔0.4m豎向布置兩排螺栓孔。這樣，可以根據荷載大小以及模擬環境適當的選用合適的調節反力架橫梁的高度和連接固定點的數量。

本發明還在于反力架橫梁高度沿螺栓孔位置上下調整。這樣，可以任意的調節反力架橫梁的高度，以滿足不同狀況的模擬實驗。

本發明還在于一個反力架固定一個作動器，沿線路布置多個作動器，作動器聯動模擬列車動力荷載。這樣，可以真實的模擬列車動力活荷載狀況，得出更加接近實際的實驗數據。

本發明還在于一根短鋼軌與相鄰的多個扣件點相扣。這樣，可以提高短鋼軌的穩定性，能夠讓短鋼軌很好的將上部動力荷載傳遞下去，保證了動力荷載傳遞至扣件點。

本發明還在于反力架橫梁與反力架立柱相連部位的轉角設置為弧形過渡。這樣，充分利用結構的抗拉優勢，設計成弧形其反力架橫梁結構全部受拉，能夠確保反力架橫梁承載，有效地提高承載力。