[發(fā)明專(zhuān)利]一種高速鐵路列車(chē)通過(guò)隧道的物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010164276.9
• 申請(qǐng)日: 2020-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111289282B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房倩;杜建明;張頂立;陳鐵林;張成平;周墨臻;李建業(yè)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M99/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

本發(fā)明涉及一種高速鐵路列車(chē)通過(guò)隧道的物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)包括：環(huán)形軌道模型、高速鐵路隧道模型、高速鐵路列車(chē)模型、第一高速攝像機(jī)、第二高速攝像機(jī)和多個(gè)壓力傳感器；環(huán)形軌道模型模擬真實(shí)的高速鐵路軌道；高速鐵路隧道模型模擬真實(shí)的高速鐵路隧道和高速鐵路隧道所處的地質(zhì)條件；高速鐵路列車(chē)模型模擬真實(shí)的高速鐵路列車(chē)，連續(xù)多次通過(guò)高速鐵路隧道模型；第一高速攝像機(jī)和第二高速攝像機(jī)采集高速鐵路列車(chē)模型通過(guò)高速鐵路隧道模型時(shí)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)裂縫的圖片；壓力傳感器測(cè)量高速鐵路列車(chē)模型通過(guò)高速鐵路隧道模型時(shí)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)所受的壓力值。本發(fā)明能夠模擬高速鐵路列車(chē)多次通過(guò)隧道，且考慮了隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)受?chē)鷰r壓力的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道模型試驗(yàn)領(lǐng)域，特別是涉及一種高速鐵路列車(chē)通過(guò)隧道的物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高速鐵路列車(chē)通過(guò)隧道時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)效應(yīng)和振動(dòng)效應(yīng)。氣動(dòng)效應(yīng)指高速鐵路列車(chē)駛?cè)胨淼罆r(shí)，車(chē)頭形成壓縮波，車(chē)尾形成膨脹波，壓縮波傳遞到洞口時(shí)會(huì)形成反射波，反射波會(huì)與壓縮波等在隧道中形成疊加。振動(dòng)效應(yīng)指高速鐵路列車(chē)以一定速度通過(guò)軌道時(shí)，會(huì)引起軌道各個(gè)方向的振動(dòng)，并向道床、隧道和圍巖傳播。氣動(dòng)效應(yīng)和振動(dòng)效應(yīng)會(huì)加速隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)病害的發(fā)展速度，從而降低隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的使用壽命。故研究氣動(dòng)效應(yīng)和振動(dòng)效應(yīng)對(duì)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響具有至關(guān)重要的工程價(jià)值和理論意義。

現(xiàn)有的研究方法主要分為四大類(lèi)：理論分析、數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。理論分析法存在較多假設(shè)條件，難以直接用來(lái)指導(dǎo)實(shí)際工程；數(shù)值模擬法所依賴(lài)的力學(xué)參數(shù)需通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)來(lái)獲取，且模擬結(jié)果受假設(shè)性本構(gòu)關(guān)系影響較大；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)法局限性在于儀器的誤差，人為造成的誤差以及需要大量的人力物力和資金支持。

模型試驗(yàn)法提供了一個(gè)快速可靠穩(wěn)定的解決方案，將所研究的模型裝置、支護(hù)結(jié)構(gòu)、土層材料等根據(jù)一定的相似比來(lái)模擬真實(shí)情況，從而得到可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。而現(xiàn)有的模擬高速鐵路列車(chē)通過(guò)隧道的物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)，大多數(shù)只能模擬高速鐵路列車(chē)單次通過(guò)隧道的情況，且沒(méi)有考慮隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)受?chē)鷰r壓力作用，與實(shí)際高速鐵路列車(chē)頻繁連續(xù)通過(guò)隧道的現(xiàn)實(shí)情況不符。此外，目前的物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)也無(wú)法對(duì)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)裂縫擴(kuò)展過(guò)程進(jìn)行直觀研究。

因此，目前亟需提供一種能夠模擬高速鐵路列車(chē)多次通過(guò)隧道，并考慮隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)受?chē)鷰r壓力作用的物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高速鐵路列車(chē)通過(guò)隧道的物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)，能夠模擬高速鐵路列車(chē)模型連續(xù)多次通過(guò)隧道，并監(jiān)測(cè)高速鐵路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)裂縫發(fā)展過(guò)程。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種高速鐵路列車(chē)通過(guò)隧道的物理模型試驗(yàn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：環(huán)形軌道模型、高速鐵路隧道模型、高速鐵路列車(chē)模型、第一高速攝像機(jī)、第二高速攝像機(jī)和多個(gè)壓力傳感器；

所述環(huán)形軌道模型從所述高速鐵路隧道模型中穿過(guò)，所述環(huán)形軌道模型用于模擬真實(shí)的高速鐵路軌道；

所述高速鐵路隧道模型用于模擬真實(shí)的高速鐵路隧道和所述高速鐵路隧道所處的地質(zhì)條件；

所述高速鐵路列車(chē)模型用于模擬真實(shí)的高速鐵路列車(chē)，沿著所述環(huán)形軌道模型運(yùn)行，并連續(xù)多次通過(guò)所述高速鐵路隧道模型；

所述第一高速攝像機(jī)設(shè)置在所述高速鐵路列車(chē)模型的車(chē)頭，所述第二高速攝像機(jī)設(shè)置在所述高速鐵路列車(chē)模型的車(chē)尾；所述第一高速攝像機(jī)用于根據(jù)預(yù)設(shè)拍照頻率采集所述高速鐵路列車(chē)模型通過(guò)所述高速鐵路隧道模型前隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)裂縫的圖片；所述第二高速攝像機(jī)用于根據(jù)預(yù)設(shè)拍照頻率采集所述高速鐵路列車(chē)模型通過(guò)所述高速鐵路隧道模型后隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)裂縫的圖片；

多個(gè)所述壓力傳感器分別設(shè)置在所述高速鐵路隧道模型的內(nèi)部，所述壓力傳感器用于測(cè)量所述高速鐵路列車(chē)模型通過(guò)所述高速鐵路隧道模型時(shí)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)所受的壓力值。

可選的，所述系統(tǒng)還包括：驅(qū)動(dòng)裝置；