[發明專利]一種高速列車復雜運行條件綜合模擬試驗的系統

在審

• 申請號: 202110638310.6
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113203587A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 高亮;仝鳳壯;尹輝;朱建華;蔡小培;辛濤;肖宏;許宏麗;趙聞強
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 劉源

本發明提供的一種高速列車復雜運行條件綜合模擬試驗的系統，包括縮尺軌道結構和縮尺列車模型，以及用于加載模擬環境的地震模擬模塊、基礎大變形模擬模塊、隧道段模擬模塊、強風模擬模塊和橋梁段模擬模塊。地震模擬模塊具有振動臺，用于向縮尺軌道結構加載振動；基礎大變形模擬模塊具有頂升裝置，用于使縮尺軌道結構產生變形；強風模擬模塊用于向縮尺列車模型施加氣流；隧道段模擬模塊用于獲得縮尺列車模型通過時產生的噪音；隧道段模擬模塊和橋梁段模擬模塊分別具有用于縮尺列車模型通過的縮尺隧道結構和縮尺橋梁結構。本發明提供的系統，能夠實現高速列車乘客舒適度綜合測試功能，為復雜運行條件下列車運行安全狀態研究提供更可靠的試驗數據。

技術領域

本發明涉及鐵路車輛軌道試驗裝置技術領域，尤其涉及一種高速列車復雜運行條件綜合模擬試驗的系統。

背景技術

目前，我國軌道交通事業快速發展，鐵路運輸交通網已覆蓋我國絕大多數區域，成為最為方便快捷的交通方式，但與此同時，對出行方式的安全性與舒適性提出更高要求。因此，如何科學維護軌道交通運營線路，使其長期保持高安全的運營品質，是我國現階段面臨的重大科學問題。安全性與列車運行過程中線路條件有密切關系，目前對于列車運行安全性的研究主要集中于理論研究，一般從建立車輛/軌道耦合動力學模型，采用虛擬軌道不平順作為激勵，得出隨機響應來對列車運行的安全性進行評估，但數值方法無法精確模擬復雜線路條件下列車運行安全狀態，且缺少相應的實驗驗證，因此很難準確對復雜線路條件下列車運行安全狀態實現精確評估。也有部分學者采用線路實車開展極端復雜線路條件下列車運行安全狀態研究，但是實尺試驗費用高、安全性無法保證，并且試驗條件可重復性差，無法重復獲得試驗數據；很難實現極端線路條件、運行速度、不同軌下基礎等復雜運行環境與列車運行安全性之間映射關系參數化的研究。因此，目前復雜運營條件下(地震、基礎大變形、橫風、高速通過隧道區等)高速列車運行安全性試驗研究領域正把重心放到室內的高速列車復雜運行條件綜合模擬試驗平臺這一方向上。

但現有的地震模擬試驗臺及橫風區模擬試驗臺大都只針對靜止狀態下列車安全性進行研究，無法考慮列車高速條件與地震及橫風條件的耦合作用。縮尺列車高速試驗平臺研究重點大都集中于列車空氣動力學，輪軌接觸關系，并且所用牽引模式大都為空氣炮、橡皮繩等瞬間加速彈射裝置實現，無法準確模擬列車加速過程與制動過程，此外現有的高速列車試驗平臺并不能實現復雜線路條件的模擬。

發明內容

本發明的實施例提供了一種高速列車復雜運行條件綜合模擬試驗的系統，用于解決現有技術中存在的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種高速列車復雜運行條件綜合模擬試驗的系統，包括縮尺軌道結構和縮尺列車模型，以及分別向縮尺軌道結構和縮尺列車模型加載模擬環境的地震模擬模塊、基礎大變形模擬模塊、隧道段模擬模塊、強風模擬模塊和橋梁段模擬模塊；

地震模擬模塊具有振動臺，用于向縮尺軌道結構加載震動；基礎大變形模擬模塊具有頂升裝置，用于使縮尺軌道結構產生變形；強風模擬模塊用于向縮尺列車模型施加氣流；隧道段模擬模塊和橋梁段模擬模塊分別具有用于縮尺列車模型通過的縮尺隧道結構和縮尺橋梁結構；

系統還具有列車運行安全狀態監測子系統，用于采集：縮尺軌道結構產生的振動數據和變形數據；縮尺列車模型行駛過程中的列車加速度數據、車輪運行姿態數據和列車車廂內部聲壓級數據；縮尺列車模型受到的風壓載荷數據。

優選地，基礎大變形模擬模塊包括多個位于縮尺軌道結構下方的頂升裝置，該多個頂升裝置沿縮尺軌道結構延伸方向間隔布置，每個頂升裝置包括底座、螺帽、絲桿、頂升頭和位移計；底座固定安裝，螺帽安裝在底座的頂部，并且可相對于底座轉動；絲桿一側貫穿螺帽和底座，并且與螺帽相配合，頂升頭位于絲桿另一側，并且與縮尺軌道結構相連接，通過螺帽相對于底座轉動，使絲桿相對于底座和螺帽移動，并驅動頂升頭向縮尺軌道結構施加彎曲力矩；位移計用于獲得頂升頭的位移數據。

優選地，地震模擬模塊還包括：