[發明專利]一種模擬低溫鋼軌表面遇暖濕氣流冷凝析水的可視化裝置

在審

• 申請號: 202110190106.2
• 申請日: 2021-02-18
• 公開（公告）號: CN113063814A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 沈明學;李圣鑫;李含欣;肖葉龍;何曉榮;王文健;熊光耀;朱旻昊
• 申請（專利權）人: 華東交通大學;西南交通大學
• 主分類號: G01N25/14
• 分類號: G01N25/14
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

本發明公開一種模擬低溫鋼軌表面遇暖濕氣流冷凝析水的可視化裝置，包括：檢測箱，溫度控制單元，濕度控制單元，鋼軌，支撐橫梁，進氣管道，觀測單元；支撐橫梁底面固定安裝于檢測箱內壁底面上；鋼軌軌底固定安裝于支撐橫梁頂面上；溫度控制單元設置于鋼軌軌腰兩側；檢測箱相對側面底部等間距開設有若干排氣孔；溫度控制單元通過排氣孔與大氣相連通；進氣管道通過檢測箱側面頂部開設的進氣孔與大氣相連通；濕度控制單元和觀測單元均設置于檢測箱頂面，該裝置能準確有效的模擬低溫鋼軌表面遇暖濕氣流冷凝析水的衍化過程，并可利用觀測單元對整個衍化過程進行細致的觀察和記錄。

技術領域

本發明涉及輪軌表界面行為和服役性能測試技術領域，特別是涉及一種模擬低溫鋼軌表面遇暖濕氣流冷凝析水的可視化裝置。

背景技術

近年來，我國鐵路發展迅速，高鐵與城市軌道交通總里程數已居世界第一。而隨著鐵路線路的不斷發展延伸，列車在行駛過程中經歷的環境也更加復雜多變。以川藏鐵路為例，列車行駛過程中要經歷高地溫隧道，有些隧道內的溫度可高達56℃，濕度在80％以上，而隧道外部環境的溫度通常在零度以下，列車在行駛過程中將隧道內的暖濕氣流帶向隧道外部，低溫環境下隧道內暖濕氣流易在冰冷的輪軌表面凝結成水甚至凝華成冰，而列車輪軌間的界面摩擦力和損失失效受外界環境的影響極大，輪軌界面的水介質可以加速疲勞裂紋的擴展和剝落的出現，摩擦副間水和冰膜的存在會誘發輪軌低黏著。鐵路運營線路的數據分析指出：輪軌間的低黏著現象，輕則會引起列車的牽引力不足、制動距離變長和車輪空轉打滑等問題，重則會導致列車沖出站臺或者相撞等嚴重安全事故的發生；并且水和冰膜等的存在也會誘發鋼軌產生別于常態的表面嚴重損傷。綜上可知，水和冰膜對輪軌黏著和損傷至關重要，但極端溫濕度影響下的水和冰膜的發生、發展及其衍化行為尚不清楚，因此，研制模擬低溫鋼軌表面遇暖濕氣流冷凝析水的可視化裝置，對整個衍化過程進行監測具有非常重要的研究價值。

現有的關于鋼軌表面在不同的溫濕度環境下遭遇暖濕氣流后冷凝析水的衍化過程尚無法進行監測，本發明提出了一種模擬低溫鋼軌表面遇暖濕氣流冷凝析水的可視化裝置及其控制方法，可得到鋼軌表面在不同溫濕度環境下遭遇暖濕氣流冷凝析水的衍化過程，為鋼軌材料在極端溫濕度影響下的冷凝析水衍化行為研究提供了一種有效的監測手段。

發明內容

本發明的目的是提供一種模擬低溫鋼軌表面遇暖濕氣流冷凝析水的可視化裝置，以解決上述現有技術存在的問題，能夠實現對鋼軌表面在不同溫濕度環境下遭遇暖濕氣流冷凝析水的衍化過程的觀察。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種模擬低溫鋼軌表面遇暖濕氣流冷凝析水的可視化裝置，包括：檢測箱，溫度控制單元，濕度控制單元，鋼軌，支撐橫梁，進氣管道，觀測單元；

所述支撐橫梁底面固定安裝于所述檢測箱內壁底面上；所述鋼軌軌底固定安裝于所述支撐橫梁頂面上；所述溫度控制單元設置于所述鋼軌軌腰兩外側面上；所述檢測箱相對側面底部等間距開設有若干排氣孔；所述溫度控制單元通過所述排氣孔與大氣相連通；所述進氣管道通過所述檢測箱側面頂部開設的進氣孔與大氣相連通；所述濕度控制單元和所述觀測單元均設置于所述檢測箱頂面；所述濕度控制單元中的濕氣引入管管口正對所述鋼軌頂面設置。

所述溫度控制單元(2)設置有若干組；所述溫度控制單元包括半導體制冷片，散熱片，散熱風扇，導風管和溫控計；所述半導體制冷片制冷側面與所述鋼軌軌腰外側面可拆卸連接，所述半導體制冷片散熱側面依次固定連接有所述散熱片，所述散熱風扇和所述導風管；所述導風管通過所述排氣孔與大氣相連通；所述溫控計設置于所述檢測箱一側。

優選的，半導體制冷片散熱側面依次與散熱片，散熱風扇，導風管固定連接，保證了散熱風扇可將半導體制冷片散發的熱空氣導出檢測箱。

所述濕度控制單元還包括濕度發生器和加熱管；所述濕氣引入管一端與所述濕度發生器出口相連通，另一端貫穿所述檢測箱頂面，并設置于所述鋼軌頂面正上方；所述加熱管套設于所述濕氣引入管出氣端。