一种高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统

本发明涉及环境模拟系统，特别是涉及一种高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统。

背景技术：

1、我国寒区面积约为417.4×104km2，约占国土面积的43.5％，随着经济建设的快速发展，越来越多的铁路将穿越这些地区。以川藏线为例，川藏铁路是国家重大建设项目计划中的重中之重，是西藏自治区对外运输通道的重要组成部分，是引导产业布局、促进沿线国土开发、整合旅游资源的黄金通道。规划建设川藏铁路对西藏、四川乃至中国西部经济社会发展具有重大而深远的意义。但是川藏线的建设会因开挖路堑产生大量的高陡岩质边坡，造成沿线生态环境的破坏，加之川藏地区处于高海拔寒冷地区，生态系统较为贫瘠脆弱，生态修复工作难度极大。因此，亟需结合川藏铁路特有的工程地质条件，对高寒区岩质边坡的生态修复技术进行针对性研究。

2、高寒地区岩质边坡生态修复的相关原位实验极其不便，周期长，不确定因素多。而室内模拟实验是开展高寒区岩质边坡生态修复的重要手段，其中融合不同因素，实现对于高寒区植物生长环境的相对真实模拟是实验成功的先决条件。

3、公开号为cn217587142u的中国专利公开了植物生长环境模拟实验装置，包括基座以及设于基座顶部的实验槽。工作时，实验槽的底板相对于水平面的倾斜夹角可根据实验所需模拟的坡度预先设置，分隔板顶端面所在位置的泄流口可模拟自然环境中土体表面冲刷的泥水混合物顺坡而下，但该装置没有集成光照、温度、湿度、振动等模拟功能，且实验槽底板的水平倾角只能预先设置，植物生长坡度、光照角度、光照强度等均不便于随时调节。

4、公开号为cn216960930u的中国专利公开了一种模拟高陡岩质边坡生态修复实验装置，包括降雨模拟装置、模拟室、日照模拟装置和温控模拟装置。工作时，可模拟不同环境特征(日照、气温、降雨条件等)，不同坡度的植物生长环境，但该装置进行坡度调节时，使用的是多条格挡槽，只能模拟少数固定坡度无法做到多级调节坡度，且光照范围小，不能模拟小角度的太阳高度角和水平角，以及没有振动模拟系统，不能模拟高寒区铁路边坡的振动情况以研究振动对植物生长的影响。

5、在高寒区铁路岩质边坡生态修复技术的相关研究中，需要一种集成光照、气温、坡度、降雨、振动等功能的室内模拟功能的实验装置。

6、为此，提出一种高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统，包括箱体，所述箱体内侧壁顶部安装有旋转喷淋组件，所述箱体内侧壁底部开设有出水口，所述箱体内安装有光照组件；

3、多功能实验平台，所述多功能实验平台包括固接在所述箱体内的支撑柱，所述支撑柱顶部转动连接有圆台，所述支撑柱上安装有与所述圆台传动连接的第一驱动组件，所述圆台顶部转动连接有置样架的一侧，所述圆台上安装有与所述置样架传动连接的第二驱动组件，所述置样架位于所述旋转喷淋组件和所述出水口之间，所述圆台位于所述光照组件的下方，所述圆台上安装有振动模拟系统；

4、控制组件，所述控制组件安装在所述箱体上，所述第一驱动组件、所述第二驱动组件、所述光照组件、所述振动模拟系统均与所述控制组件电性连接。

5、优选的，所述第一驱动组件包括固定嵌设在所述支撑柱顶部的驱动电机，所述驱动电机的输出轴上固接有所述圆台，所述圆台底部与所述支撑柱顶部通过圆锥滚子轴承转动连接。

6、优选的，所述圆台顶部固接有活页，所述活页远离所述圆台的一端固接在所述置样架一侧，所述圆台顶部开设有若干通孔；

7、所述第二驱动组件包括若干固接在所述圆台底部的蜗杆电机，所述蜗杆电机的输出轴上固接有蜗杆，所述蜗杆上啮合传动有弧形齿条，若干所述弧形齿条分别贯穿若干所述通孔并与所述置样架远离所述活页的一侧固接。

8、优选的，所述箱体侧壁顶部开设有入水口；

9、所述旋转喷淋组件包括固接在所述入水口上的第一水管，所述第一水管伸入所述箱体内并安装有旋转喷头，所述旋转喷头底部安装有若干喷淋臂，所述喷淋臂上开设有若干喷淋孔，所述喷淋臂位于所述置样架的上方。

10、优选的，所述旋转喷头包括固接在所述第一水管上的水管弯头，所述水管弯头底部固接有第二水管，所述第二水管底部转动连接有水管接头，所述水管接头底部固接有连接头，所述连接头侧壁固接有若干所述喷淋臂；所述连接头内壁固接有旋转装置，所述旋转装置顶部伸入所述水管接头内。

11、优选的，所述箱体上可拆卸连接有箱门和设备门，所述箱门位于所述圆台的上方，所述设备门位于所述圆台的下方，所述箱门上固定安装有观察窗和把手；

12、所述控制组件包括控制器、温控器和两湿度调节器，所述控制器固定安装在所述箱门外壁上，所述温控器固定安装在所述箱体远离所述箱门的内侧壁上，两所述湿度调节器分别固定安装在所述箱体相对的两内侧壁上，所述湿度调节器、所述温控器均位于所述圆台上方；所述湿度调节器、所述温控器、所述驱动电机、所述蜗杆电机、所述光照组件、所述振动模拟系统均与所述控制器电性连接。

13、优选的，所述光照组件包括若干固接在所述箱体内顶壁上的全光谱植物生长灯一和若干固接在所述箱门的内侧壁的全光谱植物生长灯二，所述全光谱植物生长灯一、所述全光谱植物生长灯二在同一垂直面上相互垂直设置，若干所述全光谱植物生长灯一和若干所述全光谱植物生长灯二均与所述控制器电性连接。

14、优选的，所述箱门内侧壁上固接有若干照明灯，若干所述照明灯与所述控制器电性连接，所述箱门四周固接有密封胶条。

15、优选的，所述振动模拟系统包括固定嵌设在所述圆台内的第二电机，所述第二电机的输出轴上固接有转台，所述转台底部与所述圆台顶部滑动接触，所述转台顶部固接有若干钢轨，若干所述钢轨上固接有振动电机，所述振动电机、所述第二电机均与所述控制器电性连接。

16、本发明公开了以下技术效果：将实验样本固接在置样架上，控制组件控制第二驱动组件启动，将置样架旋转到特定的倾斜角度，可模拟不同坡度的边坡，且可进行坡度的无级调节，调节范围大；控制第一驱动组件启动，将置样架旋转到特定的位置，改变光照组件和置样架的角度，进而可根据需要模拟不同角度的太阳光照，控制组件控制光照组件的光照强弱，模拟不同强度的太阳光照，且控制组件可调节箱体内的温度和湿度，旋转喷淋组件可模拟不同的降雨量；控制组件控制振动模拟系统的振动强弱和角度，可模拟不同走向下不同强度的铁路振动。本发明可模拟不同坡度、不同角度和强度光照、不同温度和湿度、不同程度的降雨量、不同走向下不同强度的铁轨振动，便于进行植物生长情况研究，且坡度范围、光照角度范围调节广，使用便捷。

技术特征：

1.一种高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统，其特征在于：所述第一驱动组件包括固定嵌设在所述支撑柱(4-1)顶部的驱动电机(4-2)，所述驱动电机(4-2)的输出轴上固接有所述圆台(4-5)，所述圆台(4-5)底部与所述支撑柱(4-1)顶部通过圆锥滚子轴承(4-3)转动连接。

3.根据权利要求2所述的高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统，其特征在于：所述圆台(4-5)顶部固接有活页(4-6)，所述活页(4-6)远离所述圆台(4-5)的一端固接在所述置样架(4-8)一侧，所述圆台(4-5)顶部开设有若干通孔；

4.根据权利要求1所述的高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统，其特征在于：所述箱体(1)侧壁顶部开设有入水口(1-1)；

5.根据权利要求4所述的高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统，其特征在于：所述旋转喷头(6)包括固接在所述第一水管(5)上的水管弯头(6-1)，所述水管弯头(6-1)底部固接有第二水管(6-2)，所述第二水管(6-2)底部转动连接有水管接头(6-3)，所述水管接头(6-3)底部固接有连接头(6-5)，所述连接头(6-5)侧壁固接有若干所述喷淋臂(6-6)；所述连接头(6-5)内壁固接有旋转装置(6-4)，所述旋转装置(6-4)顶部伸入所述水管接头(6-3)内。

6.根据权利要求3所述的高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统，其特征在于：所述箱体(1)上可拆卸连接有箱门(2)和设备门(3)，所述箱门(2)位于所述圆台(4-5)的上方，所述设备门(3)位于所述圆台(4-5)的下方，所述箱门(2)上固定安装有观察窗(2-1)和把手(2-2)；

7.根据权利要求6所述的高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统，其特征在于：所述光照组件包括若干固接在所述箱体(1)内顶壁上的全光谱植物生长灯一(1-3)和若干固接在所述箱门(2)的内侧壁的全光谱植物生长灯二(2-4)，所述全光谱植物生长灯一(1-3)、所述全光谱植物生长灯二(2-4)在同一垂直面上相互垂直设置，若干所述全光谱植物生长灯一(1-3)和若干所述全光谱植物生长灯二(2-4)均与所述控制器(2-3)电性连接。

8.根据权利要求6所述的高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统，其特征在于：所述箱门(2)内侧壁上固接有若干照明灯(2-5)，若干所述照明灯(2-5)与所述控制器(2-3)电性连接，所述箱门(2)四周固接有密封胶条(2-6)。

9.根据权利要求6所述的高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统，其特征在于：所述振动模拟系统(7)包括固定嵌设在所述圆台(4-5)内的第二电机(7-4)，所述第二电机(7-4)的输出轴上固接有转台(7-3)，所述转台(7-3)底部与所述圆台(4-5)顶部滑动接触，所述转台(7-3)顶部固接有若干钢轨(7-1)，若干所述钢轨(7-1)上固接有振动电机(7-2)，所述振动电机(7-2)、所述第二电机(7-4)均与所述控制器(2-3)电性连接。

技术总结
本发明公开一种高寒区铁路岩质边坡生态修复室内模拟系统，包括箱体，箱体侧壁顶部安装有旋转喷淋组件，箱体侧壁底部开设有出水口，箱体内安装有光照组件；箱体内固接有支撑柱，支撑柱顶部转动连接有圆台，支撑柱上安装有与圆台传动连接的第一驱动组件，圆台顶部转动连接有置样架，圆台上安装有与置样架传动连接的第二驱动组件，圆台上安装有振动模拟系统，置样架位于喷淋组件和出水口之间，圆台位于光照组件的下方；箱体上安装控制组件，第一驱动组件、第二驱动组件、光照组件、振动模拟系统均与控制组件电性连接。本发明可模拟不同坡度、不同角度和强度光照、不同温度和湿度、铁路振动等，且坡度范围、光照角度范围调节广，使用便捷。

技术研发人员：苏占东,朱焕欣,郝泽琦,盖虹宇,李京皓,唐宁鸣,周晨阳,郝传鑫
受保护的技术使用者：防灾科技学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14