一种室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，属于铁道工程有碴道床检测【技术领域】；本发明包括循环加载装置、捣固装置、移动加载小车、加载液压系统、有碴道床、轨排、道碴箱Ⅰ、电源、道碴箱Ⅱ、地基及基坑系统、道床检测系统、系统减震装置、小车行走轨道；通过本发明装置循环加载试验模拟列车荷载作用于有碴道床、模拟散体有碴道床捣固作业并进行测试分析，进行道床密实度的测试研究，本发明可实现模拟轴重0.5~35吨、时速范围40~350公里/小时的列车在有碴轨道运行，并实时测试监控获取数据，模拟捣固作业可实现捣固频率变化范围为15HZ~60HZ，多工位作业，测试精度高，测试效率高，满足室内重复性试验需求，抗干扰能力强。
【专利说明】一种室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，特别涉及铁路散体有碴道床试验检测、捣固作业评估等场合，用于研究散体道床物理、力学特性，进行散体有碴道床循环加载试验及捣固测试分析试验的专用试验测试装备，属于铁道工程道床检测【技术领域】。
【背景技术】
[0002]散体有碴道床是高速铁路轨道结构的重要组成部分。高速散体道床几何形变劣化的内在机理成为亟待解决的关键问题。散体道床的离散动力学特性决定了其基本物理、力学性能，是影响整个轨道结构承载能力及安全的重要因素，高速铁路散体道床尤其如此。由于道碴特殊的物理形态及复杂的作用机制，试验研究是进行道床离散动力学特性研究的重要手段。铁科院曾树谷于上世纪80年代末开始，建立了低速有碴道床轨道结构的试验装置，通过静载、动载及重复荷载试验，研究新铺道床及稳定道床的荷载-变形特性。国外McDowell等建立箱体测试试验模型。
[0003]随着铁路运量的提升及列车运行速度的大幅提升，对于散体道床进行测试分析研究显得尤为重要。目前，试验手段是进行散体道床研究最主要的手段。如果能够在铁路现场获取大量真实的、实时的实验数据，对于研究无疑会带来巨大的帮助。但是由于环境变化因素及安全原因，在铁路运行现场进行试验并采集数据是非常困难的，在现场测试试验条件尤其困难，受自然环境因素、列车运行因素及人为因素影响严重，且现场试验精度无法保证。因此，实验室条件下的散体道床相关试验设备的开发就显得尤为重要。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，用于实现散体有碴道床循环加载、散体道床捣固模拟试验及测试分析及道床密实度测量，以克服现有设备及方法不能满足散体道床室内试验需求、测试分析的缺陷。
[0005]本发明按以下技术方案实现:
本发明室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台包括循环加载装置1、捣固装置2、移动加载小车3、加载液压系统4、有碴道床5、轨排6、道碴箱I 7、电源8、道碴箱II 9、地基及基坑系统10、道床检测系统11、系统减震装置12、小车行走轨道13 ;其中两条平行小车行走轨道13通过地脚螺栓14安装于地基及基坑系统10上，移动加载小车3安装于两条平行小车行走轨道13上；系统减震装置12安装于地基及基坑系统10底部，道碴箱I 7和道碴箱II 9并列放置于地基及基坑系统10内，且安装于系统减震装置12上方，系统减震装置12对道碴箱I 7和道碴箱II 9起支撑作用；加载液压系统4安装于移动加载小车3的顶部，循环加载装置1、捣固装置2安装于移动加载小车3上，有碴道床5铺设在道碴箱I 7和道碴箱II 9内，轨排6安装在有碴道床5上，道床检测系统11安装于道碴箱II 9与有碴道床5之间，电源8与循环加载装置1、捣固装置2、移动加载小车3、加载液压系统4连接，加载液压系统4与循环加载装置I连接。
[0006]所述地基及基坑系统10包括地脚螺栓14、地脚联接钢筋15、混凝土构件16、两层以上地基加固钢网17，其中地脚螺栓14成对设置在混凝土构件16中，每对地脚螺栓14之间通过地脚联接钢筋15连接，混凝土构件16上开有基坑，两层以上地基加固钢网17设置于混凝土构件16内，在地基加固钢网17间设置有地脚联接钢筋15，地基及基坑系统10通过混凝土整体浇注于外围建筑地基并与其连为一体。
[0007]地基表面承载强度不低于200MPa，基坑四周及地面均要求混凝土浇筑厚度不少于500mm的混凝土 ；其中基坑内预埋了减震结构安装所需的减震机构安装套盒36。
[0008]所述移动加载小车3包括夹轨装置3-1、小车车体3-2、小车底座3_3、行走轮3-4、底座焊接架体3-20、隔套I 3-21、驱动轮轴3-22、减摩套I 3_23、隔套II 3_24、联轴器I 3-25、联轴器II 3-26、伺服驱动电机3-27、被动轮轴3-28、架体3-29、捣固框架安装座3-30、减摩套II 3-31、隔套III 3-32、减摩套III 3-33、隔套IV 3-34，其中小车车体3-2为矩形箱梁式承载结构，小车车体3-2设置在小车底座3-3上，小车底座3-3为纵梁底座，小车底座下部装有4个行走轮3-4，夹轨装置3-1安装在小车底座3-3上；伺服驱动电机3-27通过联轴器I 3-25和联轴器II 3-26与驱动轮轴3-22连接，行走轮3_4安装在驱动轮轴3_22中部，减摩套I 3-23装在驱动轮轴3-22右端，隔套I 3_21通过减摩套I 3_23安装在驱动轮轴3-22上，减摩套II 3-31装在驱动轮轴3-22中部偏左，隔套II 3-24通过减摩套II 3-31安装在驱动轮轴3-22上，隔套I 3-21与隔套II 3-24对行走轮3_4进行轴向定位，驱动轮轴3-22装于底座焊接架体3-20左端部座孔中；减摩套III 3-33装在被动轮轴3_28上，行走轮3-4通过减摩套III 3-33安装在被动轮轴3-28上，隔套III 3-32与隔套IV 3-34装在被动轮轴3-28上并对行走轮3-4进行轴向定位，被动轮轴3-28装于底座焊接架体3_20右端座孔中并定位紧固；行走轮3-4和夹轨装置3-1设置于小车行走轨道13上并沿其移动，小车车体3-2上部设置有架体3-29、捣固框架安装座3-30。
[0009]所述夹轨装置3-1包括手柄3-5、垂向夹轨丝杠3-6、轴承3_7、燕尾槽座3_8、燕尾滑块3-9、垂向丝杠螺母3-10、夹轨块I 3-11、夹轨块II 3-12、横向丝杠螺母3-13、横向夹轨丝杠3-14、壳体3-15、夹轨块安装轴3-16、止动垫圈3_17、防松螺母3_18、导向铜套3_19，其中燕尾槽座3-8通过螺栓连接于小车底座3-3之底座焊接架体3-20端部，燕尾滑块3-9装于燕尾槽座3-8燕尾槽中，可上下滑动，壳体3-15与燕尾滑块3-9固定连接，夹轨块安装轴3-16通过止动垫圈3-17和防松螺母3-18固定安装在壳体3_15上孔中，夹轨块安装轴3-16上套装有两个导向铜套3-19，导向铜套3-19上安装夹轨块I 3_11和夹轨块II 3-12,两个横向丝杠螺母3-13分别固定安装在夹轨块I 3-11和夹轨块II 3-12上，横向夹轨丝杠3-14穿装于横向丝杠螺母3-13中，垂向丝杠螺母3-10固定在燕尾滑块3_9上，轴承3_7装在燕尾槽座3-8，垂向夹轨丝杠3-6穿装在垂向丝杠螺母3-10、燕尾槽座3-8及轴承3_7的内孔，手柄3-5装于垂向夹轨丝杠3-6或横向夹轨丝杠3-14上。
[0010]移动加载小车3通过行走轮及夹轨装置安装于小车行走轨道13上，可相对小车行走轨道13移动；其中循环加载装置1、捣固装置2及加载液压系统4安装于移动加载小车3车体上随同移动加载小车3 —同移动；其中小车车体为一矩形箱梁式承载结构，横跨于试验台基坑之上，跨距为根据实验有碴道床5的截面宽度确定，小车可以沿支撑钢轨在外力作用下纵向移动，从而实现多工位加载及捣固作业；工作时，小车通过四套夹轨装置与小车行走轨道13紧密相连，由此通过行走轨道及地脚螺栓抵消加载或捣固作业所带来的冲击。
[0011]所述系统减震装置12包括弹性橡胶减震垫机构35、安装套盒36、减震橡胶37 ;其中安装套盒36安装在地基及基坑系统10的基坑底部，弹性橡胶减震垫机构35设置在安装套盒36内，减震橡胶37设置在道碴箱I 7、道碴箱II 9四周。
[0012]所述弹性橡胶减震垫机构35包括减震垫35-1、上压板35_2、下压板35_3、压缩弹簧35-4，减震垫上开有上中心孔35-5和下中心孔35-6，上中心孔35_5和下中心孔35_6内均设置有压缩弹簧35-4，上压板35-2和下压板35-3分别设置在减震垫35_1两端。
[0013]所述循环加载装置I包括支架1-1和三组加载机构，三组加载机构以并联方式安装在支架上，其中加载机构包括基座1-2、液压油缸1-3、压座1-4、加载梁1-5、销轴II 1_6、开口销，基座1-2焊接在支架1-1上，液压油缸1-3通过螺栓与基座1-2固定连接，压座1-4通过销轴II 1-6、开口销与液压油缸1-3活塞端部的油缸耳环相连接，加载梁1-5横穿固定在压座1-4上；加载机构在支架1-1上的安装间隔为轨排6上轨枕间距的整数倍；循环加载装置I由加载液压系统4及电源8进行调定，单个油缸最大加载力为30吨力。
[0014]所述道床检测系统11包括位移传感器18、专用测量轨枕20、垂向加速度传感器安装套件23、轨枕加速度传感器24、三向加速度传感器安装套件25 ;其中4个位移传感器18分别安装于轨排6的钢轨两端，轨枕加速度传感器24安装于轨排6的钢轨两侧；专用测量轨枕20与普通轨枕间隔布置在轨排6上，垂向加速度传感器安装套件23和三向加速度传感器安装套件25安装在道碴箱II 9的底部，并埋于有碴道床5内；专用测量轨枕20包括轨枕20-1、安装条20-2、安装座板20-3、聚氨酯缓冲隔垫20_4、压力传感器20_5、保护板20-6，4条安装条20-2固定在轨枕20-1底面，安装条20_2上装有传感器线槽20_7，安装座板20-3装在传感器线槽20-7上，聚氨酯缓冲隔垫20-4设置在安装座板20_3和保护板20-6之间，三块板通过螺栓连接固定，4-8个压力传感器20-5安装于安装座板20_3的座孔内，并穿过聚氨酯缓冲隔垫20-4与保护板20-6接触。
[0015]所述垂向加速度传感器安装套件23包括传感器保护套26、垂向加速度传感器27、垂向加速度传感器安装架29，其中垂向加速度传感器27安装在垂向加速度传感器安装架29内，其间设置有调整缓冲垫28，传感器保护套26安装在垂向加速度传感器27上，垂向加速度传感器安装架29固定在道碴箱119内底部，垂向加速度传感器27的安装位置位于专用测量轨枕20正下方145-155mm处。
[0016]所述三向加速度传感器安装套件25包括三向加速度传感器保护套31、三向加速度传感器32、三向加速度传感器安装架33，其中三向加速度传感器保护套31安装在三向加速度传感器32上，三向加速度传感器32安装在三向加速度传感器安装架33内，三向加速度传感器安装架33固定在道碴箱II 9内底部，三向加速度传感器32的安装位置位于专用测量轨枕20正下方145-155mm处。
[0017]所述捣固装置2包括捣固提升油缸38、捣固框架40、捣固头19、捣固导柱I 21、捣固导柱II 22，其中捣固框架19通过销轴固定在移动加载小车3的捣固框架安装座3-30上，捣固导柱I 21、捣固导柱II 22固定在捣固框架40上，捣固头19安装在捣固导柱I 21、捣固导柱II 22上，捣固提升油缸38与捣固头19连接带动其沿捣固导柱I 21、捣固导柱II 22上下移动。
[0018]所述道碴箱II 9采用板材焊接式箱体结构，外侧底部采用工字钢做筋加固，底部与减震垫35-1相接，底面与垂向加速度传感器安装套件23、横向加速度传感器安装套件25采用螺钉连接；道碴箱I 7为顶部开放，余面密闭的腔体，采用板材焊接式箱体结构，外侧底部采用工字钢做筋加固，底部与减震垫35-1相接。
[0019]所述有碴道床5是按照常规铁路标准道床截面铺设而成的碎石床体。道床截面选取与试验列车的速度相匹配。
[0020]本发明装置的工作过程如下:
本发明可实现的两个主要功能:(I)有碴道床轨道结构循环加载模拟、测试；(2)有碴道床捣固模拟、测试；二者不能同时进行。循环加载工作流程:完成地基及基坑系统10准备，在基坑内安装系统减震装置12、道碴箱I 7、道碴箱II 9，安装小车行走轨道13在基坑外围地基上，安装道床检测系统11中的垂向加速度传感器安装套件23、三向加速度传感器安装套件25在道碴箱II 9底部，铺设有碴道床5在道碴箱I 7、道碴箱II 9内并在有碴道床5上安装轨排6含专用测量轨枕20，安装道床检测系统11中部分传感器含位移传感器18、轨枕加速度传感器24并进行线缆布置，移动加载小车3安装于两条平行小车行走轨道13上，安装循环加载装置I到移动加载小车3，安装捣固装置2到移动加载小车3，安装加载液压系统4到移动加载小车3，将电源8与循环加载装置1、捣固装置2、移动加载小车3、加载液压系统4连接，道床检测系统11中各传感器与外围计算机相连接，完成试验台装配；启动电源8，启动伺服驱动电机3-27控制移动加载小车3沿小车行走轨道13移至专用测量轨枕20正上方的工作位置，其中保证循环加载装置I中加载机构中间液压油缸1-3下方的压座1-4轻压在专用测量轨枕20正上方小车行走轨道13轨面，操作夹轨装置3-1中手柄3-5通过垂向夹轨丝杠3-6、横向夹轨丝杠3-14使夹轨块I 3-11、夹轨块II 3-12锁紧移动加载小车3与小车行走轨道13 ;启动电源8控制加载液压系统4加载泵工作，控制三个加载机构液压油缸1-3按设定的工作顺序、设定的工作压力、设定的工作频率通过压座1-4、小车行走轨道13对有碴道床5进行循环加载作业；启动外围计算机对道床检测系统11中各传感器进行实时数据信号采集并分析。
[0021]捣固作业工作流程:完成地基及基坑系统10准备，在基坑内安装系统减震装置
12、道碴箱I 7、道碴箱II 9，安装小车行走轨道13在基坑外围地基上，安装道床检测系统11中的垂向加速度传感器安装套件23、三向加速度传感器安装套件25在道碴箱II 9底部，铺设有碴道床5在道碴箱I 7、道碴箱II 9内并在有碴道床5上安装轨排6含专用测量轨枕20，安装道床检测系统11中部分传感器位移传感器18、轨枕加速度传感器24并进行线缆布置，移动加载小车3安装于两条平行小车行走轨道13上，安装循环加载装置I到移动加载小车3，安装捣固装置2到移动加载小车3，安装加载液压系统4到移动加载小车3，将电源8与循环加载装置1、捣固装置2、移动加载小车3、加载液压系统4连接，道床检测系统11中各传感器与外围计算机相连接，完成试验台装配；启动电源8，启动伺服驱动电机3-27控制移动加载小车3沿小车行走轨道13移至专用测量轨枕20正上方的工作位置，保证捣固装置2中捣固头中心位于专用测量轨枕20正上方，控制循环加载装置I中加载机构中液压油缸1-3提升至高位保持，操作夹轨装置3-1中手柄3-5通过垂向夹轨丝杠3-6、横向夹轨丝杠3-14使夹轨块I 3-11、夹轨块II 3-12锁紧移动加载小车3与小车行走轨道13 ;启动电源8，控制捣固提升油缸38带动捣固头19上下运动对专用测量轨枕20及其相邻轨枕下的有碴道床5进行捣固作业；启动外围计算机对道床检测系统11中各传感器进行实时数据信号采集并分析。
[0022]本发明具有以下有益效果:
1、本发明适用于铁路散体有碴道床的实验室模拟试验、测试分析需求，可针对适用不同列车速度段的有碴道床、不同材质有碴道床进行循环加载试验及捣固作业试验；用灌水法进行道床循环加载模拟列车运行后道床的密实度测量。
[0023]2、通过循环加载试验可以模拟不同轴重范围0.5^35吨的列车在有碴轨道运行，可以模拟时速范围4(Γ350公里/小时的列车在在有碴轨道运行；通过捣固试验可对不同种类的有碴道床进行模拟捣固作业，可实现捣固频率变化范围为15ΗΖ飞O HZ;可实现多工位的循环加载及捣固试验。
[0024]3、可实时测量、监控列车模拟运行有碴轨道的振动参数、轨道下沉量、道碴与轨枕底部的压力变化，进而进行有碴道床密实度的测量；可对捣固前后有碴道床的振动参数、轨道下沉量、道碴与轨枕底部的压力进行测试，进而通过有碴道床密实度的变化来判断道床工作状况的好坏。
[0025]4、测试精度高，移动加载小车可实现小车行走精度±0.1mm，位移传感器测量精度达到 +0.001mm。
[0026]5、结构简单、操作方便，缩短试验或作业准备时间至原来的I /4，作业效率提高50%。
[0027]6、使用本发明进行测试分析试验不受时间及外界环境因素影响及限制，试验可重复多次进行。
[0028]7、可用于道床密实度的检测同时监测道床密实度的实时变化，检测结果与灌水法测量密实度结果进行比对。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明试验台结构示意图；
图2为本发明图1中K的局部放大示意图；
图3为本发明装置侧面结构示意图；
图4为本发明移动加载小车轴测结构示意图；
图5为本发明移动加载小车侧视结构示意图；
图6为本发明图5中G-G剖面结构示意图；
图7为本发明图5中E-E剖面结构示意图；
图8为本发明图5中H-H剖面结构示意图；
图9为本发明图5中J-J剖面结构示意图；
图10为本发明道碴箱I1、系统减震装置布置结构示意图；
图11为本发明中图10道碴箱及系统减震装置布置剖面C-C图；
图12为本发明中弹性橡胶减震垫机构的结构示意图；
图13为本发明中循环加载装置结构示意图；
图14为本发明循环加载装置的加载机构结构示意图；
图15为本发明道床检测系统中位移传感器布置示意图；
图16为本发明道床检测系统中部分传感器布置结构示意图； 图17为本发明中垂向加速度传感器套件结构示意图；
图18为本发明中三向加速度传感器套件结构示意图；
图19为本发明图3中L的放大结构示意图；
图20为本发明中捣固装置结构示意图；
图21为本发明中专用测量轨枕结构剖面图；
图22为本发明中专用测量轨枕结构轴测图；
图中:1为循环加载装置，2为捣固装置，3为移动加载小车，4为加载液压系统，5为有碴道床，6为轨排,7为道碴箱I ,8为电源,9为道碴箱II, 10为地基及基坑系统，11为道床检测系统，12为系统减震装置，13为小车行走轨道，14为地脚螺栓，15为地脚联接钢筋，16为混凝土构件，17为地基加固钢网，18为位移传感器，19为捣固头，20为专用测量轨枕，21为捣固导柱I，22为捣固导柱II，23为垂向加速度传感器安装套件，24为轨枕加速度传感器，25为三向加速度传感器安装套件，26为传感器保护套，27为垂向加速度传感器，28为调整缓冲垫，29为垂向加速度传感器安装架，30为传感器线缆I，31为横向加速度传感器保护套，32为横向加速度传感器，33为横向加速度传感器安装架，34为传感器线缆II，35为弹性橡胶减震垫机构，36为减震机构安装套盒，37为减震橡胶，38为捣固提升油缸，39为销轴I，40为捣固框架；
1-1为支架，1-2为基座，1-3为液压油缸，1-4为压座，1-5为加载梁，1-6为销轴II ；3-1为夹轨装置，3-2为小车车体，3-3为小车底座，3-4为行走轮，3-5为手柄，3-6为垂向夹轨丝杠，3-7为轴承，3-8为燕尾槽座，3-9为燕尾滑块，3-10为垂向丝杠螺母，3_11为夹轨块I，3-12为夹轨块II，3-13为横向丝杠螺母，3-14为横向夹轨丝杠，3-15为壳体，3_16为夹轨块安装轴，3-17为止动垫圈，3-18为防松螺母，3-19为导向铜套，3-20为底座焊接架体，3-21为隔套I，3-22为驱动轮轴，3-23为减摩套I，3_24为隔套II，3_25为联轴器I，3-26为联轴器II，3-27为伺服驱动电机，3-28为被动轮轴，3_29为架体，3-30为捣固框架安装座，3-31为减摩套II，3-32为隔套III，3-33为减摩套III，3-34为隔套IV ；
20-1为轨枕，20-2为安装条，20-3为安装座板，20-4为聚氨酯缓冲隔垫，20-5为压力传感器，20-6为保护板，20-7为传感器线槽；
35-1为减震垫，35-2为上压板，35-3为下压板，35_4为压缩弹簧，35_5为上中心孔，35-6下中心孔。
【具体实施方式】
[0030]下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容。
[0031]实施例1:如图1-22所示，本室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台包括循环加载装置1、捣固装置2、移动加载小车3、加载液压系统4、有碴道床5、轨排6、道碴箱I 7、电源8、道碴箱II 9、地基及基坑系统10、道床检测系统11、系统减震装置12、小车行走轨道13 ;其中两条平行小车行走轨道13通过地脚螺栓14安装于地基及基坑系统10上，移动加载小车3安装于两条平行小车行走轨道13上；系统减震装置12安装于地基及基坑系统10底部，道碴箱I 7和道碴箱II 9并列放置于地基及基坑系统10内，且安装于系统减震装置12上方，系统减震装置12对道碴箱I 7和道碴箱II 9起支撑作用；加载液压系统4安装于移动加载小车3的顶部，循环加载装置1、捣固装置2安装于移动加载小车3上，有碴道床5铺设在道碴箱I 7和道碴箱II 9内，轨排6安装在有碴道床5上，道床检测系统11安装于道碴箱II 9与有碴道床5之间，电源8与循环加载装置1、捣固装置2、移动加载小车3、加载液压系统4连接，加载液压系统4与循环加载装置I连接；
其中所述地基及基坑系统10包括地脚螺栓14、地脚联接钢筋15、混凝土构件16、两层以上地基加固钢网17，其中地脚螺栓14成对设置在混凝土构件16中，每对地脚螺栓14之间通过地脚联接钢筋15连接，混凝土构件16上开有基坑，两层以上地基加固钢网17设置于混凝土构件16内，地脚联接钢筋15设置在地基加固钢网17间，地基及基坑系统10通过混凝土整体浇注于外围建筑地基并与其连为一体。
[0032]地基表面承载强度为200±10MPa，基坑四周及地面均要求混凝土浇筑厚度550±50mm的混凝土 ；其中基坑内预埋了减震结构安装所需的安装套盒36。
[0033]所述移动加载小车3包括夹轨装置3-1、小车车体3-2、小车底座3_3、行走轮3-4、底座焊接架体3-20、隔套I 3-21、驱动轮轴3-22、减摩套I 3_23、隔套II 3_24、联轴器I 3-25、联轴器II 3-26、伺服驱动电机3-27、被动轮轴3-28、架体3-29、捣固框架安装座3-30、减摩套II 3-31、隔套III 3-32、减摩套III 3-33、隔套IV 3-34，其中小车车体3-2为矩形箱梁式承载结构，小车车体3-2设置在小车底座3-3上，小车底座3-3为纵梁底座，小车底座下部装有4个行走轮3-4，夹轨装置3-1安装在小车底座3-3上；伺服驱动电机3-27通过联轴器I 3-25和联轴器II 3-26与驱动轮轴3-22连接，行走轮3_4安装在驱动轮轴3_22中部，减摩套I 3-23装在驱动轮轴3-22右端，隔套I 3_21通过减摩套I 3_23安装在驱动轮轴3-22上，减摩套II 3-31装在驱动轮轴3-22中部偏左，隔套II 3-24通过减摩套II 3-31安装在驱动轮轴3-22上，隔套I 3-21与隔套II 3-24对行走轮3_4进行轴向定位，驱动轮轴3-22装于底座焊接架体3-20左端部座孔中；减摩套III 3-33装在被动轮轴3_28上，行走轮3-4通过减摩套III 3-33安装在被动轮轴3-28上，隔套III 3-32与隔套IV 3-34装在被动轮轴3-28上并对行走轮3-4进行轴向定位，被动轮轴3-28装于底座焊接架体3_20右端座孔中并定位紧固；行走轮3-4和夹轨装置3-1设置于小车行走轨道13上并沿其移动，小车车体3-2上部设置有架体3-29、捣固框架安装座3-30。
[0034]驱动轮轴3-22与行走轮3-4采用过盈连接固定，驱动轮轴3_22与减摩套13_23、减摩套II 3-31可相对转动。被动轮轴3-28与行走轮3-4可相对转动。
[0035]所述夹轨装置3-1包括手柄3-5、垂向夹轨丝杠3-6、轴承3_7、燕尾槽座3_8、燕尾滑块3-9、垂向丝杠螺母3-10、夹轨块13-11、夹轨块113-12、横向丝杠螺母3_13、横向夹轨丝杠3-14、壳体3-15、夹轨块安装轴3-16、止动垫圈3_17、防松螺母3_18、导向铜垫3_19，其中燕尾槽座3-8通过螺栓连接于小车底座3-3之底座焊接架体3-20端部，燕尾滑块3-9装于燕尾槽座3-8燕尾槽中，可上下滑动，壳体3-15与燕尾滑块3-9固定连接，夹轨块安装轴3-16通过止动垫圈3-17和防松螺母3-18固定安装在壳体3_15上孔中，夹轨块安装轴3-16上套装有两个导向铜套3-19，导向铜套3-19上安装夹轨块13-11和夹轨块113-12，两个横向丝杠螺母3-13分别固定安装在夹轨块13-11和夹轨块113-12上，横向夹轨丝杠
3-14穿装于横向丝杠螺母3-13中，垂向丝杠螺母3-10固定在燕尾滑块3_9上，轴承3_7装在燕尾槽座3-8，垂向夹轨丝杠3-6穿装在垂向丝杠螺母3-10、燕尾槽座3-8及轴承3_7的内孔，手柄3-5装于垂向夹轨丝杠3-6或横向夹轨丝杠3-14上。
[0036]其中动作时夹轨块I 3-11和夹轨块II 3-12的初始安装位置关于钢轨对称，横向夹紧工作时同时向钢轨移动。
[0037]移动加载小车3通过行走轮及夹轨装置安装于小车行走轨道13上，可相对小车行走轨道13移动；其中循环加载装置1、捣固装置2及加载液压系统4安装于移动加载小车3车体上随同移动加载小车3 —同移动；其中小车车体为一矩形箱梁式承载结构，横跨于试验台基坑之上，跨距为根据实验有碴道床5的截面宽度确定，小车可以沿支撑钢轨在外力作用下纵向移动，从而实现多工位加载及捣固作业；工作时，小车通过四套夹轨装置与小车行走轨道13紧密相连，由此通过行走轨道及地脚螺栓抵消加载或捣固作业所带来的冲击。
[0038]所述系统减震装置12包括弹性橡胶减震垫机构35、安装套盒36、减震橡胶37 ;其中安装套盒36安装在地基及基坑系统10的基坑底部，弹性橡胶减震垫机构35设置在安装套盒36内，减震橡胶37设置在道碴箱I 7、道碴箱II 9四周。
[0039]所述弹性橡胶减震垫机构35包括减震垫35-1、上压板35_2、下压板35_3、压缩弹簧35-4，减震垫上开有上中心孔35-5和下中心孔35-6，上中心孔35_5和下中心孔35_6内均设置有压缩弹簧35-4，上压板35-2和下压板35-3分别设置在减震垫35_1两端。
[0040]所述循环加载装置I包括支架1-1和三组加载机构，三组加载机构以并联方式安装在支架上，其中加载机构包括基座1-2、液压油缸1-3、压座1-4、加载梁1-5、销轴II 1_6、开口销，基座1-2焊接在支架1-1上，液压油缸1-3通过螺栓与基座1-2固定连接，压座1-4通过销轴II 1-6、开口销与液压油缸1-3活塞端部的油缸耳环相连接，加载梁1-5横穿固定在压座1-4上；加载机构在支架1-1上的安装间隔为轨排6上轨枕间距的整数倍；循环加载装置I由加载液压系统4及电源8进行调定，单个油缸最大加载力为30吨力。
[0041]所述道床检测系统11包括位移传感器18、专用测量轨枕20、垂向加速度传感器安装套件23、轨枕加速度传感器24、三向加速度传感器安装套件25 ;其中4个位移传感器18分别安装于轨排6的钢轨两端，轨枕加速度传感器24安装于轨排6的钢轨两侧；专用测量轨枕20与普通轨枕间隔布置在轨排6上，垂向加速度传感器安装套件23和三向加速度传感器安装套件25安装在道碴箱119的底部，并埋于有碴道床5内，传感器线缆I 30和传感器线缆II 34从道碴箱119底部穿出，沿道碴箱119底部穿管保护引出至地基及基坑系统10侧壁穿出至地基表面线盒中；专用测量轨枕20包括轨枕20-1、安装条20-2、安装座板20-3、聚氨酯缓冲隔垫20-4、压力传感器20-5、保护板20_6，4条安装条20_2固定在轨枕20-1底面，安装条20-2上装有传感器线槽20-7，安装座板20_3装在传感器线槽20_7上，聚氨酯缓冲隔垫20-4设置在安装座板20-3和保护板20-6之间，三块板通过螺栓连接固定，
4-8个压力传感器20-5安装于安装座板20-3的座孔内，并穿过聚氨酯缓冲隔垫20_4与保护板20-6接触。
[0042]所述垂向加速度传感器安装套件23包括传感器保护套26、垂向加速度传感器27、垂向加速度传感器安装架29，其中垂向加速度传感器27安装在垂向加速度传感器安装架29内，其间设置有调整缓冲垫28，传感器保护套26安装在垂向加速度传感器27上，垂向加速度传感器安装架29固定在道碴箱II 9内底部，垂向加速度传感器27的安装位置位于专用测量轨枕20正下方150mm处。
[0043]所述位移传感器18为0D901100型位移传感器，测量道床的下沉量。
[0044]其中垂向加速度传感器采用通用186ET加速度传感器，可以测量有碴道床的垂向加速度。
[0045]所述三向加速度传感器安装套件25包括三向加速度传感器保护套31、三向加速度传感器32、三向加速度传感器安装架33，其中三向加速度传感器保护套31安装在三向加速度传感器32上，三向加速度传感器32安装在三向加速度传感器安装架33内，三向加速度传感器安装架33固定在道碴箱II 9内底部，三向加速度传感器32的安装位置位于专用测量轨枕20正下方150mm处。
[0046]其中三向加速度传感器采用通用311E三向加速度传感器，可以测量有碴道床垂向、横向和纵向三个方向的加速度。
[0047]所述捣固装置2包括捣固提升油缸38、捣固框架40、捣固头19、捣固导柱I 21、捣固导柱II 22，其中捣固框架19通过销轴I 39固定在移动加载小车3的捣固框架安装座3-30上，捣固导柱I 21、捣固导柱II 22固定在捣固框架40上，捣固头19安装在捣固导柱I 21、捣固导柱II 22上，捣固提升油缸38与捣固头19连接带动其沿捣固导柱I 21、捣固导柱II 22上下移动。
[0048]所述道碴箱II 9采用板材焊接式箱体结构，外侧底部采用工字钢做筋加固，底部与减震垫35-1相接，底面与垂向加速度传感器安装套件23、横向加速度传感器安装套件25采用螺钉连接；道碴箱I 7为顶部开放，余面密闭的腔体，采用板材焊接式箱体结构，外侧底部采用工字钢做筋加固，底部与减震垫35-1相接。
[0049]所述有碴道床5是按照常规铁路标准道床截面铺设而成的碎石床体。其中道床截面的铺设以试验列车的速度20(Γ350公里/小时对应的高速标准道床截面。
[0050]工作流程:完成地基及基坑系统10准备，在基坑内安装系统减震装置12、道碴箱
I7、道碴箱II 9，安装小车行走轨道13在基坑外围地基上，安装道床检测系统11中的垂向加速度传感器安装套件23、三向加速度传感器安装套件25在道碴箱II 9底部，铺设有碴道床5在道碴箱I 7、道碴箱II 9内并在有碴道床5上安装轨排6含专用测量轨枕20，安装道床检测系统11中部分传感器位移传感器18、轨枕加速度传感器24并进行线缆布置，移动加载小车3安装于两条平行小车行走轨道13上，安装循环加载装置I到移动加载小车3，安装捣固装置2到移动加载小车3，安装加载液压系统4到移动加载小车3，将电源8与循环加载装置1、捣固装置2、移动加载小车3、加载液压系统4连接，道床检测系统11中各传感器与外围计算机相连接，完成试验台装配；启动电源8，启动伺服驱动电机3-27控制移动加载小车3沿小车行走轨道13移至道碴箱II 9中专用测量轨枕20正上方的工作位置，其中保证循环加载装置I中加载机构中间液压油缸1-3下方的压座1-4轻压在专用测量轨枕20正上方小车行走轨道13轨面，操作夹轨装置3-1中手柄3-5通过垂向夹轨丝杠3-6、横向夹轨丝杠3-14使夹轨块I 3-11、夹轨块II 3-12锁紧移动加载小车3与小车行走轨道13 ;启动电源8控制加载液压系统4加载泵工作，控制三个加载机构液压油缸1-3按设定的工作顺序、设定的工作压力、设定的工作频率通过压座1-4、小车行走轨道13对有碴道床5进行循环加载作业；启动外围计算机对道床检测系统11中各传感器进行实时数据信号采集并分析。
[0051]通过本实施例装置实施可得到如下结果:通过循环加载试验可以模拟不同轴重范围0.5^35吨的列车在有碴轨道运行，模拟时速范围20(Γ350公里/小时的列车在在有碴轨道运行，可实现多工位的道床循环加载试验，移动加载小车可实现小车行走精度±0.1mm,位移传感器测量精度达到±0.001mm，缩短试验或作业准备时间至原来的1/4，作业效率提高50%。可实时测量、监控列车模拟运行有碴轨道的振动参数、轨道下沉量、道碴与轨枕底部的压力变化，进而进行有碴道床密实度的测量。
[0052]实施例2:本室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台包括循环加载装置1、捣固装置2、移动加载小车3、加载液压系统4、有碴道床5、轨排6、道碴箱I 7、电源8、道碴箱
II9、地基及基坑系统10、道床检测系统11、系统减震装置12、小车行走轨道13 ;其中两条平行小车行走轨道13通过地脚螺栓14安装于地基及基坑系统10上，移动加载小车3安装于两条平行小车行走轨道13上；系统减震装置12安装于地基及基坑系统10底部，道碴箱I 7和道碴箱II 9并列放置于地基及基坑系统10内，且安装于系统减震装置12上方，系统减震装置12对道碴箱I 7和道碴箱II 9起支撑作用；加载液压系统4安装于移动加载小车3的顶部，循环加载装置1、捣固装置2安装于移动加载小车3上，有碴道床5铺设在道碴箱I 7和道碴箱II 9内，轨排6安装在有碴道床5上，道床检测系统11安装于道碴箱II 9与有碴道床5之间，电源8与循环加载装置1、捣固装置2、移动加载小车3、加载液压系统4连接，加载液压系统4与循环加载装置I连接；
所述地基及基坑系统10包括地脚螺栓14、地脚联接钢筋15、混凝土构件16、两层以上地基加固钢网17，其中地脚螺栓14成对设置在混凝土构件16中，每对地脚螺栓14之间通过地脚联接钢筋15连接，混凝土构件16上开有基坑，两层以上地基加固钢网17设置于混凝土构件16内，地脚联接钢筋15设置在地基加固钢网17间，地基及基坑系统10通过混凝土整体浇注于外围建筑地基并与其连为一体。
[0053]地基表面承载强度为200±10MPa，基坑四周及地面均要求混凝土浇筑厚度550±50mm的混凝土 ；其中基坑内预埋了减震结构安装所需的安装套盒36。
[0054]所述移动加载小车3包括夹轨装置3-1、小车车体3-2、小车底座3_3、行走轮3-4、底座焊接架体3-20、隔套I 3-21、驱动轮轴3-22、减摩套I 3_23、隔套II 3_24、联轴器I 3-25、联轴器II 3-26、伺服驱动电机3-27、被动轮轴3-28、架体3-29、捣固框架安装座3-30、减摩套II 3-31、隔套III 3-32、减摩套III 3-33、隔套IV 3-34，其中小车车体3-2为矩形箱梁式承载结构，小车车体3-2设置在小车底座3-3上，小车底座3-3为纵梁底座，小车底座下部装有4个行走轮3-4，夹轨装置3-1安装在小车底座3-3上；伺服驱动电机3-27通过联轴器I 3-25和联轴器II 3-26与驱动轮轴3-22连接，行走轮3_4安装在驱动轮轴3_22中部，减摩套I 3-23装在驱动轮轴3-22右端，隔套I 3_21通过减摩套I 3_23安装在驱动轮轴3-22上，减摩套II 3-31装在驱动轮轴3-22中部偏左，隔套II 3-24通过减摩套II 3-31安装在驱动轮轴3-22上，隔套I 3-21与隔套II 3-24对行走轮3_4进行轴向定位，驱动轮轴3-22装于底座焊接架体3-20左端部座孔中；减摩套III 3-33装在被动轮轴3_28上，行走轮3-4通过减摩套III 3-33安装在被动轮轴3-28上，隔套III 3-32与隔套IV 3-34装在被动轮轴3-28上并对行走轮3-4进行轴向定位，被动轮轴3-28底座焊接架体3_20右端座孔中并定位紧固；行走轮3-4和夹轨装置3-1设置于小车行走轨道13上并沿其移动，小车车体3-2上部设置有架体3-29、捣固框架安装座3-30 ；
驱动轮轴3-22与行走轮3-4采用过盈连接固定，驱动轮轴3-22与减摩套13-23、减摩套II 3-31可相对转动。被动轮轴3-28与行走轮3-4可相对转动。
[0055]所述夹轨装置3-1包括手柄3-5、垂向夹轨丝杠3-6、轴承3_7、燕尾槽座3_8、燕尾滑块3-9、垂向丝杠螺母3-10、夹轨块13-11、夹轨块113-12、横向丝杠螺母3_13、横向夹轨丝杠3-14、壳体3-15、夹轨块安装轴3-16、止动垫圈3_17、防松螺母3_18、导向铜垫3_19，其中燕尾槽座3-8通过螺栓连接于小车底座3-3之底座焊接架体3-20端部，燕尾滑块3-9装于燕尾槽座3-8燕尾槽中，可上下滑动，壳体3-15与燕尾滑块3-9固定连接，夹轨块安装轴3-16通过止动垫圈3-17和防松螺母3-18固定安装在壳体3_15上孔中，夹轨块安装轴3-16上套装有两个导向铜套3-19，导向铜套3-19上安装夹轨块13-11和夹轨块113-12，两个横向丝杠螺母3-13分别固定安装在夹轨块13-11和夹轨块113-12上，横向夹轨丝杠
3-14穿装于横向丝杠螺母3-13中，垂向丝杠螺母3-10固定在燕尾滑块3_9上，轴承3_7装在燕尾槽座3-8，垂向夹轨丝杠3-6穿装在垂向丝杠螺母3-10、燕尾槽座3-8及轴承3_7的内孔，手柄3-5装于垂向夹轨丝杠3-6或横向夹轨丝杠3-14上。
[0056]其中动作时夹轨块I 3-11和夹轨块II 3-12的初始安装位置关于钢轨对称，横向夹紧工作时同时向钢轨移动。
[0057]移动加载小车3通过行走轮及夹轨装置安装于小车行走轨道13上，可相对小车行走轨道13移动；其中循环加载装置1、捣固装置2及加载液压系统4安装于移动加载小车3车体上随同移动加载小车3 —同移动；其中小车车体为一矩形箱梁式承载结构，横跨于试验台基坑之上，跨距为根据实验有碴道床5的截面宽度确定，小车可以沿支撑钢轨在外力作用下纵向移动，从而实现多工位加载及捣固作业；工作时，小车通过四套夹轨装置与小车行走轨道13紧密相连，由此通过行走轨道及地脚螺栓抵消加载或捣固作业所带来的冲击。
[0058]所述系统减震装置12包括弹性橡胶减震垫机构35、安装套盒36、减震橡胶37 ;其中安装套盒36安装在地基及基坑系统10的基坑底部，弹性橡胶减震垫机构35设置在安装套盒36内，减震橡胶37设置在道碴箱I 7、道碴箱II 9四周。
[0059]所述弹性橡胶减震垫机构35包括减震垫35-1、上压板35_2、下压板35_3、压缩弹簧35-4，减震垫上开有上中心孔35-5和下中心孔35-6，上中心孔35_5和下中心孔35_6内均设置有压缩弹簧35-4，上压板35-2和下压板35-3分别设置在减震垫35_1两端。
[0060]所述循环加载装置I包括支架1-1和三组加载机构，三组加载机构以并联方式安装在支架上，其中加载机构包括基座1-2、液压油缸1-3、压座1-4、加载梁1-5、销轴1-6、开口销，其中基座1-2焊接在支架1-1上，液压油缸1-3通过螺栓与基座1-2固定连接，压座1-4通过销轴1-6、开口销与液压油缸1-3活塞端部的油缸耳环相连接，加载梁1-5横穿固定在压座1-4上；加载机构在支架1-1上的安装间隔为轨排6上轨枕间距的整数倍；循环加载装置I由加载液压系统4及电源8进行调定，单个油缸最大加载力为30吨力。
[0061]所述道床检测系统11包括位移传感器18、专用测量轨枕20、垂向加速度传感器安装套件23、轨枕加速度传感器24、三向加速度传感器安装套件25 ;其中4个位移传感器18分别安装于轨排6的钢轨两端，轨枕加速度传感器24安装于轨排6的钢轨两侧；专用测量轨枕20与普通轨枕间隔布置在轨排6上，垂向加速度传感器安装套件23和三向加速度传感器安装套件25安装在道碴箱119的底部，并埋于有碴道床5内，传感器线缆I 30和传感器线缆II 34从道碴箱119底部穿出，沿道碴箱119底部穿管保护引出至地基及基坑系统10侧壁穿出至地基表面线盒中；专用测量轨枕20包括轨枕20-1、安装条20-2、安装座板20-3、聚氨酯缓冲隔垫20-4、压力传感器20-5、保护板20_6，4条安装条20_2固定在轨枕20-1底面，安装条20-2上装有传感器线槽20-7，安装座板20_3装在传感器线槽20_7上，聚氨酯缓冲隔垫20-4设置在安装座板20-3和保护板20-6之间，三块板通过螺栓连接固定，
4-8个压力传感器20-5安装于安装座板20-3的座孔内，并穿过聚氨酯缓冲隔垫20_4与保护板20-6接触。
[0062]所述垂向加速度传感器安装套件23包括传感器保护套26、垂向加速度传感器27、垂向加速度传感器安装架29，其中垂向加速度传感器27安装在垂向加速度传感器安装架29内，其间设置有调整缓冲垫28，传感器保护套26安装在垂向加速度传感器27上，垂向加速度传感器安装架29固定在道碴箱119内底部，垂向加速度传感器27的安装位置位于专用测量轨枕20正下方145mm处。
[0063]所述位移传感器18为0D901100型位移传感器，测量道床的下沉量。
[0064]其中垂向加速度传感器采用通用7703A-50型加速度传感器，可以测量有碴道床的垂向加速度。
[0065]所述三向加速度传感器安装套件25包括三向加速度传感器保护套31、三向加速度传感器32、三向加速度传感器安装架33，其中三向加速度传感器保护套31安装在三向加速度传感器32上，三向加速度传感器32安装在三向加速度传感器安装架33内，三向加速度传感器安装架33固定在道碴箱119内底部，三向加速度传感器32的安装位置位于专用测量轨枕20正下方145mm处。
[0066]其中三向加速度传感器采用通用Wilcoxon 993A 311E三轴加速度传感器，可以测量有碴道床垂向、横向和纵向三个方向的加速度。
[0067]所述捣固装置为中捣固头19的型号采用09-32型捣固头。
[0068]所述道碴箱II 9采用板材焊接式箱体结构，外侧底部采用工字钢做筋加固，底部与减震垫35-1相接，底面与垂向加速度传感器安装套件23、横向加速度传感器安装套件25采用螺钉连接；道碴箱I 7为顶部开放，余面密闭的腔体，采用板材焊接式箱体结构，外侧底部采用工字钢做筋加固，底部与减震垫35-1相接。
[0069]所述有碴道床5是按照常规铁路标准道床截面铺设而成的碎石床体。其中道床截面的铺设与试验列车的速度4(Γ120公里/小时对应的中速标准道床截面。
[0070]工作流程:完成地基及基坑系统10准备，在基坑内安装系统减震装置12、道碴箱I 7、道碴箱II 9，安装小车行走轨道13在基坑外围地基上，安装道床检测系统11中的垂向加速度传感器安装套件23、三向加速度传感器安装套件25在道碴箱II 9底部，铺设有碴道床5在道碴箱I 7、道碴箱II 9内并在有碴道床5上安装轨排6含专用测量轨枕20，安装道床检测系统11中部分传感器位移传感器18、轨枕加速度传感器24并进行线缆布置，移动加载小车3安装于两条平行小车行走轨道13上，安装循环加载装置I到移动加载小车3，安装捣固装置2到移动加载小车3，安装加载液压系统4到移动加载小车3，将电源8与循环加载装置1、捣固装置2、移动加载小车3、加载液压系统4连接，道床检测系统11中各传感器与外围计算机相连接，完成试验台装配；启动电源8，启动伺服驱动电机3-27控制移动加载小车3沿小车行走轨道13移至道碴箱II 9中专用测量轨枕20正上方的工作位置，保证捣固装置2中捣固头中心位于专用测量轨枕20正上方，控制循环加载装置I中加载机构中液压油缸1-3提升至高位保持，操作夹轨装置3-1中手柄3-5通过垂向夹轨丝杠3-6、横向夹轨丝杠3-14使夹轨块I 3-11、夹轨块II 3-12锁紧移动加载小车3与小车行走轨道13 ;启动电源8，控制捣固提升油缸38带动捣固头19上下运动对专用测量轨枕20及其相邻轨枕下的有碴道床5进行捣固作业；启动外围计算机对道床检测系统11中各传感器进行实时数据信号采集并分析。
[0071]通过本实例实施可得到如下结果:通过捣固试验可对不同种类的有碴道床进行模拟捣固作业，可实现捣固频率变化范围为15HZ飞O HZ，可实现多工位的捣固试验，移动加载小车可实现小车行走精度±0.1mm，位移传感器测量精度达到±0.001mm，缩短试验或作业准备时间至原来的1/4，作业效率提高50%。可对捣固前后有碴道床的振动参数、轨道下沉量、道碴与轨枕底部的压力进行测试，进而通过有碴道床密实度的的变化来判断道床工作状况的好坏。
[0072]实施例3:本室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台包括循环加载装置1、捣固装置2、移动加载小车3、加载液压系统4、有碴道床5、轨排6、道碴箱17、电源8、道碴箱119、地基及基坑系统10、道床检测系统11、系统减震装置12、小车行走轨道13 ;其中两条平行小车行走轨道13通过地脚螺栓14安装于地基及基坑系统10上，移动加载小车3安装于两条平行小车行走轨道13上；系统减震装置12安装于地基及基坑系统10底部，道碴箱17和道碴箱119并列放置于地基及基坑系统10内，且安装于系统减震装置12上方，系统减震装置12对道碴箱17和道碴箱119起支撑及隔震作用；加载液压系统4安装于移动加载小车3的顶部，循环加载装置1、捣固装置2安装于移动加载小车3上，有碴道床5铺设在道碴箱17和道碴箱119内，轨排6安装在有碴道床5上，道床检测系统11安装于道碴箱119与有碴道床5之间，电源8与循环加载装置1、捣固装置2连接，加载液压系统4与循环加载装置I连接；其中所述地基及基坑系统10包括地脚螺栓14、地脚联接钢筋15、混凝土构件16、两层以上地基加固钢网17，其中地脚螺栓14成对设置在混凝土构件16中，每对地脚螺栓14之间通过地脚联接钢筋15连接，混凝土构件16上开有基坑，两层以上地基加固钢网17设置于混凝土构件16内，地脚联接钢筋15设置在地基加固钢网17间，地基及基坑系统10通过混凝土整体浇注于外围建筑地基并与其连为一体。
[0073]地基表面承载强度为200±10MPa，基坑四周及地面均要求混凝土浇筑厚度550±50mm的混凝土 ；其中基坑内预埋了减震结构安装所需的安装套盒36。
[0074]所述移动加载小车3包括夹轨装置3-1、小车车体3-2、小车底座3_3、行走轮3-4、底座焊接架体3-20、隔套I 3-21、驱动轮轴3-22、减摩套I 3_23、隔套II 3_24、联轴器I 3-25、联轴器II 3-26、伺服驱动电机3-27、被动轮轴3-28、架体3-29、捣固框架安装座3-30、减摩套II 3-31、隔套III 3-32、减摩套III 3-33、隔套IV 3-34，其中小车车体3-2为矩形箱梁式承载结构，小车车体3-2设置在小车底座3-3上，小车底座3-3为纵梁底座，小车底座下部装有4个行走轮3-4，夹轨装置3-1安装在小车底座3-3上；伺服驱动电机3-27通过联轴器I 3-25和联轴器II 3-26与驱动轮轴3-22连接，行走轮3_4安装在驱动轮轴3_22中部，减摩套I 3-23装在驱动轮轴3-22右端，隔套I 3_21通过减摩套I 3_23安装在驱动轮轴3-22上，减摩套II 3-31装在驱动轮轴3-22中部偏左，隔套II 3-24通过减摩套II 3-31安装在驱动轮轴3-22上，隔套I 3-21与隔套II 3-24对行走轮3_4进行轴向定位，驱动轮轴3-22装于底座焊接架体3-20左端部座孔中；减摩套III 3-33装在被动轮轴3_28上，行走轮3-4通过减摩套III 3-33安装在被动轮轴3-28上，隔套III 3-32与隔套IV 3-34装在被动轮轴3-28上并对行走轮3-4进行轴向定位，被动轮轴3-28装于底座焊接架体3_20右端座孔中并定位紧固；行走轮3-4和夹轨装置3-1设置于小车行走轨道13上并沿其移动，小车车体3-2上部设置有架体3-29、捣固框架安装座3-30 ；
所述夹轨装置3-1包括手柄3-5、垂向夹轨丝杠3-6、轴承3-7、燕尾槽座3_8、燕尾滑块3-9、垂向丝杠螺母3-10、夹轨块13-11、夹轨块113-12、横向丝杠螺母3_13、横向夹轨丝杠3-14、壳体3-15、夹轨块安装轴3-16、止动垫圈3-17、防松螺母3-18、导向铜垫3-19，其中燕尾槽座3-8通过螺栓连接于小车底座3-3之底座焊接架体3-20端部，燕尾滑块3-9装于燕尾槽座3-8燕尾槽中，可上下滑动，壳体3-15与燕尾滑块3-9固定连接，夹轨块安装轴3-16通过止动垫圈3-17和防松螺母3-18固定安装在壳体3-15上孔中，夹轨块安装轴3_16上套装有两个导向铜套3-19，导向铜套3-19上安装夹轨块13-11和夹轨块113-12，两个横向丝杠螺母3-13分别固定安装在夹轨块13-11和夹轨块113-12上，横向夹轨丝杠3_14穿装于横向丝杠螺母3-13中，垂向丝杠螺母3-10固定在燕尾滑块3-9上，轴承3-7装在燕尾槽座3-8，垂向夹轨丝杠3-6穿装在垂向丝杠螺母3-10、燕尾槽座3-8及轴承3_7的内孔，手柄3-5装于垂向夹轨丝杠3-6或横向夹轨丝杠3-14上。
[0075]其中动作时夹轨块I 3-11和夹轨块II 3-12的初始安装位置关于钢轨对称，横向夹紧工作时同时向钢轨移动。
[0076]移动加载小车3通过行走轮及夹轨装置安装于小车行走轨道13上，可相对小车行走轨道13移动；其中循环加载装置1、捣固装置2及加载液压系统4安装于移动加载小车3车体上随同移动加载小车3 —同移动；其中小车车体为一矩形箱梁式承载结构，横跨于试验台基坑之上，跨距为根据实验有碴道床5的截面宽度确定，小车可以沿支撑钢轨在外力作用下纵向移动，从而实现多工位加载及捣固作业；工作时，小车通过四套夹轨装置与小车行走轨道13紧密相连，由此通过行走轨道及地脚螺栓抵消加载或捣固作业所带来的冲击。
[0077]所述系统减震装置12包括弹性橡胶减震垫机构35、安装套盒36、减震橡胶37 ;其中安装套盒36安装在地基及基坑系统10的基坑底部，弹性橡胶减震垫机构35设置在安装套盒36内，减震橡胶37设置在道碴箱I 7、道碴箱II 9四周。
[0078]所述弹性橡胶减震垫机构35包括减震垫35-1、上压板35_2、下压板35_3、压缩弹簧35-4，减震垫上开有上中心孔35-5和下中心孔35-6，上中心孔35_5和下中心孔35_6内均设置有压缩弹簧35-4，上压板35-2和下压板35-3分别设置在减震垫35_1两端。
[0079]所述循环加载装置I包括支架1-1和三组加载机构，三组加载机构以并联方式安装在支架上，其中加载机构包括基座1-2、液压油缸1-3、压座1-4、加载梁1-5、销轴1-6、开口销，其中基座1-2焊接在支架1-1上，液压油缸1-3通过螺栓与基座1-2固定连接，压座1-4通过销轴1-6、开口销与液压油缸1-3活塞端部的油缸耳环相连接，加载梁1-5横穿固定在压座1-4上；加载机构在支架1-1上的安装间隔为轨排6上轨枕间距的整数倍；循环加载装置I由加载液压系统4及电源8进行调定，单个油缸最大加载力为30吨力。
[0080]所述道床检测系统11包括位移传感器18、专用测量轨枕20、垂向加速度传感器安装套件23、轨枕加速度传感器24、三向加速度传感器安装套件25 ;其中4个位移传感器18分别安装于轨排6的钢轨两端，轨枕加速度传感器24安装于轨排6的钢轨两侧；专用测量轨枕20与普通轨枕间隔布置在轨排6上，垂向加速度传感器安装套件23和三向加速度传感器安装套件25安装在道碴箱119的底部，并埋于有碴道床5内；专用测量轨枕20包括轨枕20-1、安装条20-2、安装座板20-3、聚氨酯缓冲隔垫20_4、压力传感器20_5、保护板20-6，4条安装条20-2固定在轨枕20-1底面，安装条20_2上装有传感器线槽20_7，安装座板20-3装在传感器线槽20-7上，聚氨酯缓冲隔垫20-4设置在安装座板20_3和保护板20-6之间，三块板通过螺栓连接固定，4-8个压力传感器20-5安装于安装座板20_3的座孔内，并穿过聚氨酯缓冲隔垫20-4与保护板20-6接触。
[0081]所述垂向加速度传感器安装套件23包括传感器保护套26、垂向加速度传感器27、垂向加速度传感器安装架29，其中垂向加速度传感器27安装在垂向加速度传感器安装架29内，其间设置有调整缓冲垫28，传感器保护套26安装在垂向加速度传感器27上，垂向加速度传感器安装架29固定在道碴箱119内底部，垂向加速度传感器27的安装位置位于专用测量轨枕20正下方155mm处。
[0082]所述位移传感器18为0D901100型位移传感器，测量道床的下沉量。
[0083]其中垂向加速度传感器采用通用7201-50型加速度传感器，可以测量有碴道床的垂向加速度。
[0084]所述三向加速度传感器安装套件25包括三向加速度传感器保护套31、三向加速度传感器32、三向加速度传感器安装架33，其中三向加速度传感器保护套31安装在三向加速度传感器32上，三向加速度传感器32安装在三向加速度传感器安装架33内，三向加速度传感器安装架33固定在道碴箱119内底部，三向加速度传感器32的安装位置位于专用测量轨枕20正下方155mm处。
[0085]其中三向加速度传感器采用Wilcoxon 993B-5三轴加速度传感器，可以测量有碴道床垂向、横向和纵向三个方向的加速度。
[0086]所述捣固装置2包括捣固提升油缸38、捣固框架40、捣固头19、捣固导柱I 21、捣固导柱II 22，其中捣固框架19通过销轴固定在移动加载小车3的捣固框架安装座3-30上，捣固导柱I 21、捣固导柱II 22固定在捣固框架40上，捣固头19安装在捣固导柱I 21、捣固导柱II 22上，捣固提升油缸38与捣固头19连接带动其沿捣固导柱I 21、捣固导柱II 22上下移动。
[0087]所述道碴箱II 9采用板材焊接式箱体结构，外侧底部采用工字钢做筋加固，底部与减震垫35-1相接，底面与垂向加速度传感器安装套件23、横向加速度传感器安装套件25采用螺钉连接；道碴箱I 7为顶部开放，余面密闭的腔体，采用板材焊接式箱体结构，外侧底部采用工字钢做筋加固，底部与减震垫35-1相接。
[0088]所述有碴道床5是按照常规铁路标准道床截面铺设而成的碎石床体。其中道床截面的铺设与试验列车的速度12(Γ200公里/小时对应的中速标准道床截面。
[0089]工作流程:完成地基及基坑系统10准备，在基坑内安装系统减震装置12、道碴箱17、道碴箱II 9，安装小车行走轨道13在基坑外围地基上，铺设有碴道床5在道碴箱I 7、道碴箱II 9内并在有碴道床5上安装轨排6含专用测量轨枕20，安装道床检测系统11中部分传感器位移传感器18、轨枕加速度传感器24并进行线缆布置，移动加载小车3安装于两条平行小车行走轨道13上，安装循环加载装置I到移动加载小车3，安装捣固装置2到移动加载小车3，安装加载液压系统4到移动加载小车3，将电源8与循环加载装置1、捣固装置2、移动加载小车3、加载液压系统4连接，道床检测系统11中各传感器与外围计算机相连接，完成试验台装配；启动电源8，启动伺服驱动电机3-27控制移动加载小车3沿小车行走轨道13移至道碴箱I 7中专用测量轨枕20正上方的工作位置，其中保证循环加载装置I中加载机构中间液压油缸1-3下方的压座1-4轻压在专用测量轨枕20正上方小车行走轨道13轨面，操作夹轨装置3-1中手柄3-5通过垂向夹轨丝杠3-6、横向夹轨丝杠3-14使夹轨块I 3-11、夹轨块II 3-12锁紧移动加载小车3与小车行走轨道13 ;启动电源8控制加载液压系统4加载泵工作，控制三个加载机构液压油缸1-3按设定的工作顺序、设定的工作压力、设定的工作频率通过压座1-4、小车行走轨道13对有碴道床5进行循环加载作业；启动外围计算机对道床检测系统11中各传感器进行实时数据信号采集并分析，同时采用专用测量轨枕20对道床密实度进行测量，测量专用测量轨枕底部保护板与道碴间在5-lOs内的接触强度值，计算各接触强度值的平均值得到接触强度平均值^?，计算接触强度平均值Pajs与特定测量值间的差值，通过:^比』,-^计
i标定算差值比/5.,取差值比Pm的绝对值得到^对.;当,_规^ 5%时，判定散体道床的密实程度为密实；当差fcb 二15%时，判定散体道床的密实程度为一般密实；当
; 时，判定散体道床的密实程度为松散；其中所述特定测量值/--为新建道床达到密实状态后测得的接触强度值。
[0090]通过本装置实施可得到如下结果:通过循环加载试验可以模拟不同轴重范围
0.5^35吨的列车在有碴轨道运行，可以模拟时速范围12(Γ200公里/小时的列车在在有碴轨道运行，可实现多工位的道床循环加载试验，移动加载小车可实现小车行走精度±0.1mm，位移传感器测量精度达到±0.001mm，缩短试验或作业准备时间至原来的1/4，作业效率提高50%。可实时测量、监控轨道下沉量、道碴与轨枕底部的压力变化。
[0091]采用专用测量轨枕20对道床密实度测量得到$绝对_± =1.245%,判定散体道床的密实程度为密实；该方法与用常规灌水法进行道床循环加载模拟列车运行后道床的密实度测量得到的结果一致。
[0092]上面结合附图对本发明的【具体实施方式】作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:包括循环加载装置(I)、捣固装置(2)、移动加载小车(3)、加载液压系统(4)、有碴道床(5)、轨排(6)、道碴箱I (7)、电源(8)、道碴箱II (9)、地基及基坑系统(10)、道床检测系统(11)、系统减震装置(12)、小车行走轨道(13);其中两条平行小车行走轨道(13)通过地脚螺栓(14)安装于地基及基坑系统(10)上，移动加载小车(3)安装于两条平行小车行走轨道(13)上；系统减震装置(12 )安装于地基及基坑系统(10 )底部，道碴箱1(7)和道碴箱II (9 )并列放置于地基及基坑系统(10)内，且安装于系统减震装置(12)上方，系统减震装置(12)对道碴箱I (7)和道碴箱II (9)起支撑作用；加载液压系统(4)安装于移动加载小车(3)的顶部，循环加载装置(I)、捣固装置(2)安装于移动加载小车(3)上，有碴道床(5)铺设在道碴箱I (7)和道碴箱II (9)内，轨排(6)安装在有碴道床(5)上，道床检测系统(11)安装于道碴箱II (9)与有碴道床(5)之间，电源(8)与循环加载装置(I)、捣固装置(2)、移动加载小车(3)、加载液压系统(4)连接，加载液压系统(4)与循环加载装置(I)连接。
2.根据权利要求1所述室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:地基及基坑系统(10)包括地脚螺栓(14)、地脚联接钢筋(15)、混凝土构件(16)、地基加固钢网(17)，其中地脚螺栓(14)成对设置在混凝土构件(16)中，每对地脚螺栓(14)之间通过地脚联接钢筋(15)连接，混凝土构件(16)上开有基坑，两层以上地基加固钢网(17)设置于混凝土构件(16)内，在地基加固钢网(17)间设置有地脚联接钢筋(15)。
3.根据权利要求1所述室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:移动加载小车(3)包括夹轨装置(3-1)、小车车体(3-2)、小车底座(3-3)、行走轮(3-4)、底座焊接架体(3-20)、隔套I (3-21)、驱动轮轴(3-22)、减摩套I (3-23)、隔套II (3-24)、联轴器I (3-25)、联轴器II (3-26)、伺服驱动电机(3-27)、被动轮轴(3-28)、架体(3-29)、捣固框架安装座(3-30)、减摩套II (3-31)、隔套111(3-32)、减摩套III (3-33)、隔套IV (3-34)，其中小车车体(3-2)为矩形箱梁式承载结构，小车车体(3-2)设置在小车底座(3-3)上，小车底座(3-3)为纵梁底座，小车底座下部装有4个行走轮(3-4)，夹轨装置(3-1)安装在小车底座(3-3)上；伺服驱动电机(3-27)通过联轴器I (3-25)和联轴器II (3-26)与驱动轮轴(3-22)连接，行走轮(3-4)安装在驱动轮轴(3-22)中部，减摩套I (3_23)装在驱动轮轴(3-22)右端，隔套I (3-21)通过减摩套I (3-23)安装在驱动轮轴(3-22)上，减摩套II(3-31)装在驱动轮轴(3-22)中部偏左，隔套II (3-24)通过减摩套II (3-31)安装在驱动轮轴(3-22)上，隔套I (3-21)与隔套II (3-24)对行走轮(3-4)进行轴向定位，驱动轮轴(3-22)装于底座焊接架体(3-20)左端部座孔中；减摩套111(3-33)装在被动轮轴(3_28)上，行走轮(3-4)通过减摩套III (3-33)安装在被动轮轴(3-28)上，隔套III (3-32)与隔套IV(3-34 )装在被动轮轴(3-28 )上并对行走轮(3-4 )进行轴向定位，被动轮轴(3-28 )装于底座焊接架体(3-20 )右端座孔中并定位紧固；行走轮(3-4)和夹轨装置(3-1)设置于小车行走轨道(13 )上并沿其移动，小车车体(3-2 )上部设置有架体(3-29 )、捣固框架安装座(3-30)。
4.根据权利要求3所述室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:夹轨装置(3-1)包括手柄(3-5)、垂向夹轨丝杠(3-6)、轴承(3-7)、燕尾槽座(3-8)、燕尾滑块(3-9)、垂向丝杠螺母(3-10)、夹轨块I (3-11)、夹轨块II (3-12)、横向丝杠螺母(3-13)、横向夹轨丝杠(3-14 )、壳体(3-15 )、夹轨块安装轴(3-16 )、止动垫圈(3-17 )、防松螺母(3-18)、导向铜套(3-19)，其中燕尾槽座(3-8)通过螺栓连接于小车底座(3-3)之底座焊接架体(3-20)端部，燕尾滑块(3-9)装于燕尾槽座(3-8)燕尾槽中，壳体(3-15)与燕尾滑块(3-9)固定连接，夹轨块安装轴(3-16)通过止动垫圈(3-17)和防松螺母(3-18)固定安装在壳体(3-15)上孔中，夹轨块安装轴(3-16)上套装有两个导向铜套(3-19),导向铜套(3-19)上安装夹轨块I (3-11)和夹轨块II (3-12)，两个横向丝杠螺母(3-13)分别固定安装在夹轨块I (3-11)和夹轨块II (3-12)上，横向夹轨丝杠(3-14)穿装于横向丝杠螺母(3-13)中，垂向丝杠螺母(3-10 )固定在燕尾滑块(3-9 )上，轴承(3-7 )装在燕尾槽座(3-8 )，垂向夹轨丝杠(3-6)穿装在垂向丝杠螺母(3-10)、燕尾槽座(3-8)及轴承(3-7)的内孔，手柄(3-5)装于垂向夹轨丝杠(3-6)或横向夹轨丝杠(3-14)上。
5.根据权利要求1所述室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:系统减震装置(12 )包括弹性橡胶减震垫机构(35 )、安装套盒(36 )、减震橡胶(37 );其中安装套盒(36)安装在地基及基坑系统(10)的基坑底部，弹性橡胶减震垫机构(35)设置在安装套盒(36)内，减震橡胶(37)设置在道碴箱I (7)、道碴箱II (9)四周。
6.根据权利要求5所述室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:弹性橡胶减震垫机构(35)包括减震垫(35-1)、上压板(35-2)、下压板(35-3)、压缩弹簧(35-4)，减震垫上开有上中心孔(35-5)和下中心孔(35-6)，上中心孔(35-5)和下中心孔(35-6)内均设置有压缩弹簧(35-4)，上压板(35-2)和下压板(35_3)分别设置在减震垫(35-1)两端。
7.根据权利要求1所述室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:循环加载装置(I)包括支架(1-1)和三组加载机构，三组加载机构以并联方式安装在支架(1-1)上，其中加载机构包括基座(1-2)、液压油缸(1-3)、压座(1-4)、加载梁(1-5)、销轴II(1-6)、开口销，基座(1-2)焊接在支架(1-1)上，液压油缸(1-3)通过螺栓与基座(1-2)固定连接，压座(1-4)通过销轴II (1-6)、开口销与液压油缸(1-3)活塞端部的油缸耳环相连接，加载梁(1-5)横穿固定在压座(1-4)上。
8.根据权利要求7所述室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:力口载机构在支架(1-1)上的安装间隔为轨排(6)上轨枕间距的整数倍。
9.根据权利要求1所述室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:道床检测系统(11)包括位移传感器(18)、专用测量轨枕(20)、垂向加速度传感器安装套件(23)、轨枕加速度传感器(24)、三向加速度传感器安装套件(25);其中4个位移传感器(18)分别安装于轨排(6)的钢轨两端，轨枕加速度传感器(24)安装于轨排(6)的钢轨两侧；专用测量轨枕(20 )与普通轨枕间隔布置在轨排(6 )上，垂向加速度传感器安装套件(23 )和三向加速度传感器安装套件(25)安装在道碴箱II (9)的底部，并埋于有碴道床(5)内。
10.根据权利要求9所述室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:专用测量轨枕(20)包括轨枕(20-1)、安装条(20-2)、安装座板(20-3)、聚氨酯缓冲隔垫(20-4)、压力传感器(20-5)、保护板(20-6)、传感器线槽(20-7)，4条安装条(20-2)固定在轨枕(20-1)底面，安装条(20-2 )上装有传感器线槽(20-7 )，安装座板(20-3 )装在传感器线槽(20-7)上，聚氨酯缓冲隔垫(20-4)设置在安装座板(20-3)和保护板(20_6)之间，三块板通过螺栓连接固定，4-8个压力传感器(20-5)安装于安装座板(20-3)的座孔内，并穿过聚氨酯缓冲隔垫(20-4)与保护板(20-6)接触。
11.根据权利要求9所述室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:垂向加速度传感器安装套件(23)包括传感器保护套(26)、垂向加速度传感器(27)、垂向加速度传感器安装架(29)，其中垂向加速度传感器(27)安装在垂向加速度传感器安装架(29)内，其间设置有调整缓冲垫(28)，传感器保护套(26)安装在垂向加速度传感器(27)上，垂向加速度传感器安装架(29)固定在道碴箱II (9)内底部，垂向加速度传感器(27)的安装位置位于专用测量轨枕(20)正下方145-155mm处。
12.根据权利要求9所述室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:三向加速度传感器安装套件(25)包括三向加速度传感器保护套(31)、三向加速度传感器(32)、三向加速度传感器安装架(33)，其中三向加速度传感器保护套(31)安装在三向加速度传感器(32)上，三向加速度传感器(32)安装在三向加速度传感器安装架(33)内，三向加速度传感器安装架(33)固定在道碴箱II (9)内底部，三向加速度传感器(32)的安装位置位于专用测量轨枕(20)正下方145-155mm处。
13.根据权利要求1所述室内散体有碴道床循环加载捣固测试试验台，其特征在于:捣固装置(2)包括捣固提升油缸(38)、捣固框架(40)、捣固头(19)、捣固导柱I (21)、捣固导柱II (22)，其中捣固框架(40)通过销轴固定在移动加载小车(3)的捣固框架安装座(3-30)上，捣固导柱I (21)、捣固导柱II (22)固定在捣固框架(40)上，捣固头(19)安装在捣固导柱I (21)、捣固导柱II (22)上，捣固提升油缸(38)与捣固头(19)连接带动其沿捣固导柱I(21)、捣固导柱II (22)上下移动。
【文档编号】G01N19/00GK104198310SQ201410308707
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】王学军, 胡斌, 迟毅林, 周陶勇, 陈利云, 黄亚宇, 王立华 申请人:昆明理工大学