【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及高速列車運行安全領域，具體涉及地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統。
技術介紹
1、我國高鐵運營骨干網絡已基本形成，如何科學維護高速鐵路運營線路，使其長期保持高安全、高穩定、高可靠的運營品質，是高速鐵路現階段面臨的重大難題。
2、國內外由于地震誘發高速列車脫軌的事故時有發生，高速列車脫軌后車輪擺脫鋼軌約束與無砟軌道板發生劇烈碰撞。由于地震誘發高速列車脫軌具有隨機性、高風險、不可重復性，現有技術中尚缺少地震誘發高速列車脫軌全過程準確復現及軌道結構體系損傷狀態評估裝置及方法。在現有技術中，大多采用室內試驗平臺開展高速列車脫軌機理研究，既有室內車輛模型脫軌試驗平臺主要局限于輪對-滾動臺、單轉向架低速脫軌平臺、準靜態極端環境下(地震、橫風等)的脫軌研究，無法實現地震下列車高速脫軌全過程及復雜軌道線路的科學模擬，在更大規模和更長時間的試驗中表現不足。
3、并且，由于無砟軌道為多層結構體系，其中層間粘結及限位結構均為薄弱、隱蔽性結構；列車脫軌后的高速撞擊對層間粘結及限位結構的影響通過現場排查難以發現，所以現有的試驗平臺也無法針對地震且脫軌后軌道結構體系的整體性能損傷進行評估，無法掌握隱蔽結構的震后力學性能及服役狀態。
技術實現思路
1、本專利技術提供地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，以解決現有技術中無法實現地震條件下高速列車脫軌全過程準確復現及震后軌道結構系統損傷有效評估的問題，實現對地震誘發的高速列車脫軌全過程進行準確復現、并對震后軌道結
2、本專利技術通過下述技術方案實現：
3、地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，包括：
4、車輛-軌道-下部基礎結構模型：包括下部基礎結構模型、位于所述下部基礎結構模型上的軌道系統模型、位于所述軌道系統模型上的車輛模型；
5、加速系統：位于所述軌道系統模型的一端，用于加速所述車輛模型；
6、制動系統：位于所述軌道系統模型的另一端，用于制動所述車輛模型；
7、地震模擬裝置：連接于所述下部基礎結構模型，用于模擬地震振動；
8、監測系統：包括用于監測所述車輛模型與所述軌道系統模型相對位置關系的車載監測子系統，以及用于監測所述軌道系統模型和/或下部基礎結構模型的軌旁監測子系統；
9、數據采集系統：用于采集所述監測系統的監測數據并進行處理。
10、針對現有技術中無法實現地震條件下高速列車脫軌全過程準確復現及震后軌道結構系統損傷有效評估的問題，本專利技術提出一種地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，本系統首先需構建車輛-軌道-下部基礎結構模型，其中包括下部基礎結構模型，在下部基礎結構模型之上設置軌道系統模型，并在軌道系統模型上安裝車輛模型；前述模型均可采用縮尺模型以降低試驗成本。
11、本申請在軌道系統模型的兩端分別設置加速系統、制動系統；其中加速系統可采用任意現有驅動方式為車輛模型加速，使車輛模型盡快獲得所需模擬的高速運行狀態；制動系統用于對試驗結束后的車輛模型進行制動，避免其脫離試驗區域。本申請通過地震模擬裝置模擬所需的地震振動，進而模擬不同地震振動下高速列車的運行狀態；地震模擬裝置可采用任意現有技術實現。監測系統所采集的所有數據均傳輸至數據采集系統，由數據采集系統進行監測和處理，并輸出處理結果。
12、本申請在具體使用時，首先建立車輛-軌道-下部基礎結構模型，通過加速系統加速車輛模型，當車輛模型到達設定車速時啟動地震模擬裝置，模擬指定的地震振動，觀察列車運行與脫軌情況，并通過車載監測子系統實時監測車輛模型與軌道系統模型的相對位置關系，以此實現對地震誘發的高速列車脫軌全過程的準確復現，并且能夠得到脫軌過程中車輛和軌道之間實時的相對變化狀態。此外，在脫軌試驗的過程中以及試驗結束后，通過軌旁監測子系統得到軌道系統模型和/或下部基礎結構模型的力學性能、結構變化等數據，進而可實現對震后軌道結構系統損傷進行有效評估，以此克服了現有技術無法掌握無砟軌道的層間隱蔽結構的震后力學性能及服役狀態的問題。
13、進一步的，所述下部基礎結構模型包括若干依次相連的裝配子模型，相鄰所述裝配子模型之間可拆卸連接。
14、本方案中的下部基礎結構模型采用裝配式結構，分為不同的裝配子模型，在現場試驗時將不同的裝配子模型依次進行拼接，即可得到所需的下部基礎結構模型。此種裝配式結構可根據具體試驗需要，模擬不同的軌下基礎結構，進而模擬高速列車在不同軌下基礎上運行時遭遇突發地震時的不同狀態，以此顯著提高本申請的通用性、擴大適用范圍。本方案中的裝配子模型，可采用任意現有的軌下基礎結構，基于指定比例縮尺后得到即可。
15、進一步的，所述子模型包括縮尺路基模型和/或縮尺橋梁模型；
16、所述縮尺路基模型包括從上往下依次分布的基床表層、基床底層和地基；
17、所述縮尺橋梁模型包括從上往下依次分布的橋梁板、橋墩支座和橋墩。
18、進一步的，所述軌道系統模型包括底座板、位于所述底座板上的層間限位結構和自密實混凝土層、位于所述自密實混凝土層上的軌道板、安裝在所述軌道板上的縮尺鋼軌。
19、其中的層間限位結構采用現有技術等比例縮尺得到即可。
20、進一步的，所述車輛模型包括縮尺車體、位于所述縮尺車體底部的若干組輪對和轉向架；所述輪對、轉向架，均與所述縮尺鋼軌相匹配。
21、進一步的，所述加速系統包括用于為所述車輛模型提供動力的驅動裝置；所述驅動裝置的輸出端與所述車輛模型之間通過拉桿連接；還包括用于解除所述拉桿與所述車輛模型之間連接關系的解鎖機構。
22、本方案中，驅動裝置通過拉桿帶動車輛模型運動，完成短距離內的快速加速，之后當車輛模型抵達設定車速或抵達設定位置時，解鎖機構工作，解除拉桿與車輛模型之間連接，使車輛模型在慣性下向前運動同時受模擬地震振動的作用。
23、進一步的，所述制動系統包括彈性緩沖機構、液壓緩沖機構；所述液壓緩沖機構位于所述彈性緩沖機構背離所述加速系統所在方向的一側。
24、本方案采用兩級緩沖技術，使地震作用下的車輛模型先經彈性緩沖機構緩沖減速、再由液壓緩沖機構緩沖制動，相較于單純依靠一種緩沖機構制動的方式而言，本方案能夠在極短距離下實現對高速運行的車輛模型的快速制動，進而降低軌道系統模型的長度，以此降低試驗成本、提高試驗效率。
25、本領域技術人員應當理解，其中的彈性緩沖機構是指采用將車輛模型的動能轉化為彈性體的彈性勢能進行消耗的緩沖機構，其中的液壓緩沖機構是指采用將車輛模型的動能轉化為液壓能進行消耗的緩沖機構。
26、進一步的，所述車載監測子系統包括若干車載高速相機，所述車載高速相機的拍攝方向朝向所述車輛模型與所述軌道系統模型的接觸區域；
27、所述軌旁監測子系統包括震后軌道結構外部損傷檢測裝置、震后軌道結構隱蔽病害損傷探測裝置和軌道結構力學特本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，所述下部基礎結構模型包括若干依次相連的裝配子模型，相鄰所述裝配子模型之間可拆卸連接。
3.根據權利要求2所述的地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，所述子模型包括縮尺路基模型(13)和/或縮尺橋梁模型(14)；
4.根據權利要求1所述的地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，所述軌道系統模型(25)包括底座板(19)、位于所述底座板(19)上的層間限位結構(20)和自密實混凝土層(18)、位于所述自密實混凝土層(18)上的軌道板(17)、安裝在所述軌道板(17)上的縮尺鋼軌(16)。
5.根據權利要求4所述的地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，所述車輛模型包括縮尺車體(5)、位于所述縮尺車體(5)底部的若干組輪對(15)和轉向架；所述輪對(15)、轉向架，均與所述縮尺鋼軌(16)相匹配。
6.根據權利要求1所述的地震誘發高
7.根據權利要求1所述的地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，所述制動系統包括彈性緩沖機構(12)、液壓緩沖機構(11)；所述液壓緩沖機構(11)位于所述彈性緩沖機構(12)背離所述加速系統所在方向的一側。
8.根據權利要求1所述的地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，
9.根據權利要求8所述的地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，還包括架設在所述軌道系統模型(25)上的滑動支架(28)，所述滑動支架(28)的滑動方向平行于所述軌道系統模型(25)的延伸方向；
10.根據權利要求1所述的地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，還包括位于所述軌道系統模型(25)兩側的安全防護裝置(9)。
...【技術特征摘要】
1.地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，所述下部基礎結構模型包括若干依次相連的裝配子模型，相鄰所述裝配子模型之間可拆卸連接。
3.根據權利要求2所述的地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，所述子模型包括縮尺路基模型(13)和/或縮尺橋梁模型(14)；
4.根據權利要求1所述的地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，所述軌道系統模型(25)包括底座板(19)、位于所述底座板(19)上的層間限位結構(20)和自密實混凝土層(18)、位于所述自密實混凝土層(18)上的軌道板(17)、安裝在所述軌道板(17)上的縮尺鋼軌(16)。
5.根據權利要求4所述的地震誘發高速列車脫軌全過程狀態試驗模擬系統，其特征在于，所述車輛模型包括縮尺車體(5)、位于所述縮尺車體(5)底部的若干組輪對(15)和轉向架；所述輪對(15)、轉向架，均與所述縮尺鋼軌(16)相匹配。
6.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱旭，馮仲偉，郄錄朝，劉增杰，徐旸，梁晨，仝鳳壯，王建西，趙衛平，
申請(專利權)人：中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所，
類型：發明
國別省市：
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