[發明專利]考慮邊界效應的雙線軌道路基縮尺試驗模型系統

有效

• 申請號: 201810314606.0
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108614073B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 周穎;陳瑾
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01D21/02;G09B25/00
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發明公開了一種考慮邊界效應的雙線軌道路基縮尺試驗模型系統，屬于軌道檢測設備技術領域。該系統包括阻尼土箱、雙線鐵路軌道路基縮尺結構模型、荷載輸入系統和數據采集系統。阻尼土箱由內膜層、彈簧層、外金屬層、外伸梁、連接線組成；雙線鐵路軌道路基縮尺結構模型由無砟軌道或有砟軌道、路基、地基層組成；荷載輸入系統由作動器和連接梁組成；數據采集系統由上部軌道結構檢測裝置、下部路基地基結構檢測裝置、數據采集存儲系統及連接裝置、電腦組成。本發明可考慮邊界效應，使模型充分真實的反映原型，實現對于實際雙線軌道路基動力響應的研究。

技術領域

本發明屬于軌道測試設備技術領域，尤其涉及到一種考慮邊界效應的雙線軌道路基縮尺試驗模型系統。

背景技術

目前對于鐵路軌道和路基動力響應的研究有現場試驗和室內試驗，而現場試驗受列車運行環境的限制，測試費用昂貴，對測試技術要求很高，因此室內試驗成為了主要的研究手段。目前室內試驗主要集中在單線足尺(全比例)無路堤結構的軌道路基系統，而且足尺模型體量巨大，對于人力、財力、物力都是極大挑戰，測試費用可與現場試驗相當。更重要的是，在一般的室內試驗中始終未有解決過模型的邊界問題，一般只是把模型放在鋼制箱體或混凝土砌體墻體中。而我國在建和已經投入使用的有砟和無砟、低速和高速鐵路基本都是雙線帶路堤的軌道路基結構，針對實際運行的鐵路模型進行研究很有必要。建立符合實際的雙線帶路堤軌道路基試驗模型系統，并進行能模擬真實結構的縮尺試驗，這不僅能解決我國在建和已經投入使用雙線軌道路基結構鮮有研究的難題，相對足尺結構試驗還能大大的節省人力、財力、物力。

而在真實情境下，地基沒有邊界，但是一般模型都是有固定尺寸的，當前研究認為邊界處可假定各位置主要存在向外部可移動的有限位移和能量消耗(實際為向外部的能量傳遞)。但在當前室內試驗中，由于軌道、路基和地基模型盛放在鋼制箱體或混凝土砌體墻體中，即模型邊界采用固定邊界。在這種情況下，上部作動器模擬的列車荷載傳遞到模型邊界時，固定邊界既無法提供讓路基和地基自由移動，也無法吸收傳來的能量(即導致本應通過邊界傳到模型外的能量又返回到了模型內部，致使模型整體能量假性偏大)，已有研究表明固定邊界試驗結果與真實情境的路基響應結果差距較大。

發明內容

為了克服現有室內模型試驗的不足，給路基和地基提供實際中自由移動的位移，通過阻尼土箱吸收邊界處本應傳導出去的能量，保持模型整體能量平衡，更加真實的反映原型。本發明提供了一種考慮邊界效應的雙線軌道路基縮尺試驗模型系統，包括阻尼土箱、雙線鐵路軌道路基縮尺結構模型、荷載輸入系統和數據采集系統。阻尼土箱用以提供模型的邊界，即用以考慮模型的邊界效應、以及盛放模型；雙線鐵路軌道路基縮尺結構模型用以提供試驗模型；荷載輸入系統用以提供輸入荷載；數據采集系統用以采集模型在輸入荷載下產生的動力響應數據；其中，雙線鐵路軌道路基縮尺結構模型盛放在阻尼土箱中，荷載輸入系統在雙線鐵路軌道路基縮尺結構模型上部，數據采集系統中的檢測裝置埋在雙線鐵路軌道路基縮尺結構模型中。

進一步，阻尼土箱包括內膜層、彈簧層、外金屬層、外伸梁、連接線，由內到外依次為內膜層、彈簧層、外金屬層。內膜層上部開口，其包括底面和側面，側面和底面通過粘接成為一體，且底面平整；彈簧層包括若干相互對立的彈簧，彈簧的兩端分別與內膜層、外金屬層粘接或焊接，且每個彈簧的中心軸均垂直于內膜層，在優選的實施方式中，彈簧成組有序排列；外金屬層上部開口，作為舉例而非限定，外金屬層可以是長方體形狀的，在長方體四個角的頂部上分別設置平行于其底面且與其側面有一定夾角的、向其內部突出的外伸梁，外伸梁的內端為懸臂式，外伸梁的外端與外金屬層焊接固定；作為舉例而非限定，外伸梁也可以是長方體形狀的，外伸梁的內端(即遠離外金屬層的一端)開設有通孔，通孔的直徑大于連接線外徑；內膜層的側面頂部設有用于穿設連接線的穿孔，在優選的實施方式中，內膜層各側面頂部向內適當卷起，且卷起邊順勢以粘接方式固定在內膜層的側面膜層上并形成可穿線的穿孔；連接線穿設于穿孔內，且連接線兩端分別系于與各自最接近的外伸梁的通孔中，用以固定整個阻尼土箱。