專利名稱：轉(zhuǎn)向架在軌道上運(yùn)行的全尺寸脫軌機(jī)理試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種轉(zhuǎn)向架脫軌機(jī)理試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代鐵路列車的客運(yùn)高速化和貨運(yùn)重載化，鐵路輪軌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問題變得更 加突出，脫軌事故也時(shí)有發(fā)生，高速重載運(yùn)行的列車一旦脫軌將會(huì)帶來非常大的災(zāi)難。雖然 自從1896年法國學(xué)者Nadal提出了著名的脫軌系數(shù)判別準(zhǔn)則以來，已經(jīng)有一百多年的歷 史，廣大鐵路科研工作者都曾對(duì)脫軌問題進(jìn)行了長期的研究，但到目前為止，仍尚未完全探 明列車脫軌時(shí)的輪軌動(dòng)態(tài)相互作用、接觸幾何關(guān)系及機(jī)理問題。因此為了保障高速重載列 車的安全、舒適運(yùn)行，進(jìn)一步開展脫軌機(jī)理及輪軌接觸幾何關(guān)系試驗(yàn)研究對(duì)解決這一工程 科學(xué)問題顯得尤為重要。目前為止，鐵路機(jī)車車輛脫軌試驗(yàn)研究所采用的試驗(yàn)方法主要有一、實(shí)際車輛在特定的實(shí)際線路上脫軌試驗(yàn)，雖然該試驗(yàn)方法可進(jìn)行真車實(shí)線的 脫軌試驗(yàn)研究，但具有很多的弊端，主要有試驗(yàn)中很多動(dòng)態(tài)參數(shù)無法精確測(cè)量，車輛及軌 道試驗(yàn)參數(shù)不能隨意調(diào)節(jié)或改變，不能進(jìn)行車輛脫軌掉道的極端工況的研究，影響線路的 正常運(yùn)行，試驗(yàn)周期長，試驗(yàn)成本昂貴，代價(jià)太高等等。二、室內(nèi)試驗(yàn)研究，又分為比例模型試驗(yàn)采用比例模型試驗(yàn)的難點(diǎn)是對(duì)非線性輪軌關(guān)系進(jìn)行精確模擬及其 相似關(guān)系的理論研究，比例模型試驗(yàn)裝置相似試驗(yàn)結(jié)果的正確與否取決于其與實(shí)物的相似 關(guān)系，除了要在幾何上相似外，還要求在蠕滑力、摩擦系數(shù)等方面相似，由于非線性輪軌關(guān) 系的存在，在蠕滑系數(shù)上很難得到動(dòng)力學(xué)相似關(guān)系所需的相似比，因此，難以用一般的相似 關(guān)系從比例模型試驗(yàn)裝置結(jié)果中精確估計(jì)全尺寸線路的脫軌狀態(tài)。全尺寸機(jī)車車輛整車滾動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)裝置，以有限半徑的滾輪滾動(dòng)代替鋼軌進(jìn)行試 驗(yàn)。能夠模擬輪對(duì)在單因素及幾種因素共同作用下的爬軌脫軌過程，通常采用純滾動(dòng)試驗(yàn) 裝置或者滾振結(jié)合的試驗(yàn)裝置，但都是以有限半徑的滾輪代替鋼軌，圓形滾輪與細(xì)長鋼軌 有本質(zhì)的區(qū)別，這勢(shì)必改變輪軌接觸幾何關(guān)系，導(dǎo)致輪輪接觸狀態(tài)的接觸斑形狀和尺寸有 別于實(shí)際輪軌接觸狀態(tài)，從而無法反映實(shí)際的輪軌相互作用特征。因此上述的脫軌試驗(yàn)方法及裝置對(duì)脫軌機(jī)理研究存在明顯的不足和缺點(diǎn)。通過實(shí) 用新型合適的方法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架在軌道上運(yùn)行的全尺寸脫軌機(jī)理試驗(yàn)研究，將成為高速重 載列車/軌道大系統(tǒng)安全運(yùn)行科學(xué)問題研究的重要基礎(chǔ)，也將為列車脫軌機(jī)理與控制研究 提供創(chuàng)新性試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)確保高速、重載鐵路安全運(yùn)營等具有十分重要意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種轉(zhuǎn)向架在軌道上運(yùn)行的全尺寸脫軌機(jī)理試驗(yàn)裝置， 該試驗(yàn)裝置能隨意調(diào)節(jié)、改變?cè)囼?yàn)參數(shù)，可進(jìn)行車輛脫軌掉道的極端工況的研究，能更真實(shí) 反映實(shí)際的輪軌相互作用特征；從而為列車脫軌機(jī)理與控制研究提供更加真實(shí)有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；試驗(yàn)周期短，成本低；對(duì)確保高速、重載鐵路安全運(yùn)營等具有十分重要意義。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是一種轉(zhuǎn)向架在軌道上運(yùn)行的 全尺寸脫軌機(jī)理試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)用的鐵路軌道、鐵路軌道上放置的試驗(yàn)用的轉(zhuǎn)向架，其 特征在于所述的鐵路軌道的外側(cè)設(shè)有牽引車導(dǎo)軌、牽引車導(dǎo)軌與牽引小車的車輪配合，轉(zhuǎn) 向架置于牽引小車內(nèi)，且轉(zhuǎn)向架的前后經(jīng)鋼絲繩與牽引小車相連；鐵路軌道前方的驅(qū)動(dòng)裝 置通過鋼絲繩與牽引小車的前端相連；牽引小車左側(cè)部位的前、后兩個(gè)橫向電動(dòng)缸的缸桿 分別通過各自的橫向鋼絲繩與轉(zhuǎn)向架左側(cè)的前、后軸箱連接；牽引小車前部的左、右兩個(gè)縱 向電動(dòng)缸的缸桿分別通過各自的縱向鋼絲繩與轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架相連。本實(shí)用新型的試驗(yàn)過程是驅(qū)動(dòng)裝置通過鋼絲繩驅(qū)動(dòng)牽引小車沿牽引車導(dǎo)軌前 進(jìn)；同時(shí)，牽引小車再通過鋼絲繩帶動(dòng)試驗(yàn)用的轉(zhuǎn)向架沿鐵路軌道前進(jìn)。牽引小車通過其前 部的左、右兩個(gè)縱向電動(dòng)缸向轉(zhuǎn)向架持續(xù)施加左右兩個(gè)獨(dú)立的縱向作用力，以調(diào)節(jié)輪對(duì)的 沖角；而牽引小車左側(cè)部位的前、后橫向電動(dòng)缸則為轉(zhuǎn)向架輪對(duì)持續(xù)提供前、后兩個(gè)獨(dú)立的 橫向激擾力(由于列車左、右兩側(cè)對(duì)稱，只需研究一側(cè)的脫軌機(jī)理，因此本實(shí)用新型只在左 側(cè)施加橫向激擾力)；當(dāng)轉(zhuǎn)向架在運(yùn)行過程中發(fā)生輪對(duì)脫軌時(shí)，縱向電動(dòng)缸停止施加縱向 作用力，橫向電動(dòng)缸停止施加橫向激擾力，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置停止工作，制動(dòng)軌道牽引小車。在 試驗(yàn)過程中采用相應(yīng)的儀器測(cè)試并記錄橫向激擾力、縱向作用力、輪對(duì)沖角、輪軌橫向力、 輪軌垂向力等試驗(yàn)參數(shù)，為列車脫軌機(jī)理與控制研究提供更加真實(shí)有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是一、試驗(yàn)用的轉(zhuǎn)向架和軌道與真實(shí)的轉(zhuǎn)向架和軌道完全相同，從而實(shí)現(xiàn)1 1全尺 寸的脫軌機(jī)理試驗(yàn)。輪軌接觸狀態(tài)的接觸斑形狀和尺寸也與實(shí)際輪軌接觸狀態(tài)相同，能真 實(shí)反映實(shí)際的輪軌相互作用特征，能夠?yàn)榱熊嚸撥墮C(jī)理與控制研究提供更加真實(shí)有效的試 驗(yàn)數(shù)據(jù)。二、試驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)向架的運(yùn)行速度可控，可研究不同速度對(duì)輪對(duì)脫軌及其輪軌關(guān)系的 影響；橫向電動(dòng)缸加載的前、后橫向激擾力獨(dú)立可控，方便研究輪軌橫向力大小對(duì)脫軌及其 輪軌關(guān)系的影響；縱向電動(dòng)缸加載的左、右縱向作用力也獨(dú)立可控，即輪對(duì)的沖角是可控 的，能方便的研究輪對(duì)沖角大小對(duì)脫軌及其輪軌關(guān)系的影響。總之，本實(shí)用新型可隨意調(diào) 節(jié)、改變及測(cè)量車輛及軌道的試驗(yàn)參數(shù)；同時(shí)，由于不是真車，因此可進(jìn)行車輛脫軌掉道的 極端工況的研究，從而本實(shí)用新型能對(duì)車輛的脫軌機(jī)理進(jìn)行全面深入的試驗(yàn)與分析研究。 對(duì)確保高速、重載鐵路安全運(yùn)營等具有十分重要意義。三、較之真車試驗(yàn)，本實(shí)用新型不影響列車的正常運(yùn)行，試驗(yàn)方便、周期短、成本 低，便于實(shí)施。四、試驗(yàn)時(shí)，鋼軌既可采用標(biāo)準(zhǔn)型面，也可以人為的設(shè)置不同形狀，研究鋼軌幾何 型面對(duì)輪對(duì)脫軌及其輪軌關(guān)系的影響；同時(shí)，扣件可以是標(biāo)準(zhǔn)扣件，也可以改變扣件結(jié)構(gòu)形 式，研究不同的扣件剛度對(duì)輪對(duì)脫軌及其輪軌關(guān)系的影響，從而為新型的鋼軌和扣件的研 發(fā)提供有效的試驗(yàn)依據(jù)。上述的轉(zhuǎn)向架上設(shè)置有載荷架，載荷架內(nèi)放置配重。通過增加配重的數(shù)量及調(diào)整 配重分布，可實(shí)現(xiàn)不同荷載及左、右輪均載或偏載的施加，研究不同載荷情況對(duì)輪對(duì)脫軌及 其輪軌關(guān)系的影響。上述的鐵路軌道的鋼軌下面設(shè)置有斜鐵。這樣，軌底坡大小可調(diào)，如可調(diào)節(jié)為1 20、1 30、1 40，方便研究不同軌底坡對(duì)輪對(duì)脫軌及其輪軌關(guān)系的影響。上述的牽引小車左側(cè)的前、后部位分別設(shè)有沿牽引車導(dǎo)軌的外緣滾動(dòng)的限位輪。 這樣，在牽引小車通過橫向電動(dòng)缸從左側(cè)向轉(zhuǎn)向架施加橫向激擾力時(shí)，可以避免自身向右 的大的橫向運(yùn)動(dòng)位移，防止?fàn)恳≤嚸撾x牽引車導(dǎo)軌，使試驗(yàn)更可靠、成本低。上述的兩個(gè)橫向電動(dòng)缸分別安裝在牽弓I小車左側(cè)部位的可前后移動(dòng)的基座上。可 前后移動(dòng)的基座使得兩個(gè)橫向電動(dòng)缸的加載角度可調(diào)，確保加載力的方向與輪對(duì)軸向一 致，以避免產(chǎn)生縱向的分力，保證試驗(yàn)條件與參數(shù)的精確可控。上述的驅(qū)動(dòng)裝置的鋼絲繩繞過驅(qū)動(dòng)輪后與牽引小車的前端相連，牽引小車的后端 也連有鋼絲繩，該鋼絲繩繞過回收輪再繞在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)輪上，而與牽引小車前端的鋼 絲繩形成閉環(huán)。形成閉環(huán)的鋼絲繩長度恒定，便于調(diào)試與維護(hù)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1的A-A剖視圖。圖4為圖3中的局部I的放大圖。圖1、圖2中的箭頭指向的方向?yàn)榍胺?即列車前進(jìn)的方向)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例圖1 3示出，本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
是一種轉(zhuǎn)向架在軌道上運(yùn)行的全 尺寸脫軌機(jī)理試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)用的鐵路軌道3、鐵路軌道3上放置的試驗(yàn)用的轉(zhuǎn)向架6。 鐵路軌道3的外側(cè)設(shè)有牽引車導(dǎo)軌4、牽引車導(dǎo)軌4與牽引小車5的車輪配合，轉(zhuǎn)向架6置 于牽引小車5內(nèi)，且轉(zhuǎn)向架6的前后經(jīng)鋼絲繩15a、15b與牽引小車5相連；鐵路軌道3前方 的驅(qū)動(dòng)裝置14通過鋼絲繩2a與牽引小車5的前端相連；牽引小車5左側(cè)部位的前、后兩個(gè) 橫向電動(dòng)缸8a、8b的缸桿分別通過各自的橫向鋼絲繩9a、9b與轉(zhuǎn)向架6左側(cè)的前、后軸箱 IlaUlb連接；牽引小車5前部的左、右兩個(gè)縱向電動(dòng)缸13a、13b的缸桿分別通過各自的縱 向鋼絲繩12a、12b與轉(zhuǎn)向架6的構(gòu)架相連。本例的轉(zhuǎn)向架6上設(shè)置有載荷架16，載荷架16內(nèi)放置配重17。圖3、圖4示出，本例的鐵路軌道3的鋼軌下面設(shè)置有斜鐵18。 圖1、圖2示出，本例的牽引小車5左側(cè)的前、后部位分別設(shè)有沿牽引車導(dǎo)軌4的外 緣滾動(dòng)的限位輪7a、7b。圖1及圖3示出，本例的兩個(gè)橫向電動(dòng)缸8a、8b分別安裝在牽引小車5左側(cè)部位 的可前后移動(dòng)的基座10a、10b上。圖1 2示出，本例的驅(qū)動(dòng)裝置14的鋼絲繩2a繞過驅(qū)動(dòng)輪后與牽引小車5的前 端相連，牽引小車5的后端也連有鋼絲繩2b，該鋼絲繩2b繞過回收輪1再繞在驅(qū)動(dòng)裝置14 的驅(qū)動(dòng)輪上，而與牽引小車6前端的鋼絲繩2a形成閉環(huán)。
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)向架在軌道上運(yùn)行的全尺寸脫軌機(jī)理試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)用的鐵路軌道 (3)、鐵路軌道C3)上放置的試驗(yàn)用的轉(zhuǎn)向架(6)，其特征在于所述的鐵路軌道(3)的外側(cè) 設(shè)有牽引車導(dǎo)軌0)、牽引車導(dǎo)軌⑷與牽引小車(5)的車輪配合，轉(zhuǎn)向架(6)置于牽引小 車(5)內(nèi)，且轉(zhuǎn)向架(6)的前后經(jīng)鋼絲繩(15a、15b)與牽引小車(5)相連；鐵路軌道(3)前 方的驅(qū)動(dòng)裝置(14)通過鋼絲繩Qa)與牽引小車(5)的前端相連；牽引小車( 左側(cè)部位 的前、后兩個(gè)橫向電動(dòng)缸(8a、8b)的缸桿分別通過各自的橫向鋼絲繩(9a、9b)與轉(zhuǎn)向架(6) 左側(cè)的前、后軸箱(IlaUlb)連接；牽引小車(5)前部的左、右兩個(gè)縱向電動(dòng)缸(13a、13b) 的缸桿分別通過各自的縱向鋼絲繩(lh、12b)與轉(zhuǎn)向架(6)的構(gòu)架相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)向架在軌道上運(yùn)行的全尺寸脫軌機(jī)理試驗(yàn)裝置，其特 征在于所述的轉(zhuǎn)向架(6)上設(shè)置有載荷架(16)，載荷架(16)內(nèi)放置配重(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)向架在軌道上運(yùn)行的全尺寸脫軌機(jī)理試驗(yàn)裝置，其特 征在于所述的鐵路軌道(3)的鋼軌下面設(shè)置有斜鐵(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)向架在軌道上運(yùn)行的全尺寸脫軌機(jī)理試驗(yàn)裝置，其特 征在于所述的牽引小車( 左側(cè)的前、后部位分別設(shè)有沿牽引車導(dǎo)軌(4)的外緣滾動(dòng)的限 位輪(7a、7b)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)向架在軌道上運(yùn)行的全尺寸脫軌機(jī)理試驗(yàn)裝置，其特 征在于所述的兩個(gè)橫向電動(dòng)缸(8a、8b)分別安裝在牽引小車( 左側(cè)部位的可前后移動(dòng) 的基座(IOaUOb)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種轉(zhuǎn)向架在軌道上運(yùn)行的全尺寸脫軌機(jī)理試驗(yàn)裝置，其特 征在于所述的驅(qū)動(dòng)裝置(14)的鋼絲繩Qa)繞過驅(qū)動(dòng)輪后與牽引小車( 的前端相連，牽 引小車(5)的后端也連有鋼絲繩( )，該鋼絲繩Ob)繞過回收輪(1)再繞在驅(qū)動(dòng)裝置(14) 的驅(qū)動(dòng)輪上，而與牽引小車(6)前端的鋼絲繩Oa)形成閉環(huán)。
專利摘要一種轉(zhuǎn)向架在軌道上運(yùn)行的全尺寸脫軌機(jī)理試驗(yàn)裝置，它在鐵路軌道的外側(cè)設(shè)有牽引車導(dǎo)軌、牽引車導(dǎo)軌與牽引小車的車輪配合，轉(zhuǎn)向架置于牽引小車內(nèi)，且轉(zhuǎn)向架的前后經(jīng)鋼絲繩與牽引小車相連；鐵路軌道前方的驅(qū)動(dòng)裝置通過鋼絲繩與牽引小車的前端相連；牽引小車左側(cè)部位的前、后兩個(gè)橫向電動(dòng)缸的缸桿分別通過各自的橫向鋼絲繩與轉(zhuǎn)向架左側(cè)的前、后軸箱連接；牽引小車前部的左、右兩個(gè)縱向電動(dòng)缸的缸桿分別通過各自的縱向鋼絲繩與轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架相連。該試驗(yàn)裝置能隨意調(diào)節(jié)、改變?cè)囼?yàn)參數(shù)，可進(jìn)行車輛脫軌掉道的極端工況的研究，能更真實(shí)反映實(shí)際的輪軌相互作用特征；試驗(yàn)周期短，成本低；對(duì)確保高速、重載鐵路安全運(yùn)營等具有十分重要意義。
文檔編號(hào)G01M17/08GK201819811SQ20102055774
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者劉鵬飛, 王開云, 翟婉明, 蔡成標(biāo), 高建敏 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)