多物理因素作用的环形轨道轮轨受力与基底病害试验装置的制作方法

本发明涉及轮轨与基层室内智能监测试验技术，特别涉及一种模拟多物理因素作用下的环形轨道轮轨与基底受力情况及耐久性监测的试验装置。

背景技术：

我国高速铁路正在蓬勃发展走向世界，大兴土木之后，随着现有运营中高铁服役寿命的增加，其老化病害及养护处理方法成为下一步重点解决难题，对既有铁路轮轨作用关系，轨道、道板及基底的病害演变、变形和相应机理还需要进一步研究。目前关于铁路轨道轮轨作用关系、铁路相关病害的研究多采用的方式有建模仿真模拟、试验路段现场数据采集、短距离室内模拟等方式。其中，建模仿真模拟虽然可以无限次数和不限场地范围对试验工况模拟，但仍需现场试验结果校正；试验路段现场数据采集虽然能在现场采集最真实原始的数据，但在试验的开展过程中，需要大量大型设备的就位，同时在人力、财力、时间上都有很大的消耗；短距离室内模拟等方式通过试验小车在有限块数的板上来回折返，在灵活性和连续性上受到了限制且不能在设定环境条件下给出科学合理的判断和分析，其试验结果也与施工人员的技能水平、细致程度等关系紧密。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多物理因素作用的环形轨道轮轨受力与基底病害试验装置，可在量程范围内任意选配温度、湿度、轮轨压力、钢轮行驶速度，在可自由选定轨道板类型、级配基底材料和预设病害模型的条件下进行力学实验测试，既可在可控范围内连续模拟实际受力环境，又可直观看到轮轨、轨道板、基底变形发展与数据规律，省去现场大型原位试验需要的大量人力、物力、财力，实现小环境范围内受力试验可靠数据采集，集节能、环保、智能化一体的室内试验装置。

一种多物理因素作用的环形轨道轮轨受力与基底病害试验装置，包括：透明环境箱外罩1、温度控制系统3、湿度控制系统2、轮载控制系统、环形轨道板9、环形钢轨跑道7和基层结构10；

所述温度控制系统3设置在透明环境箱外罩1内的上部侧壁，所述温度控制系统3通过温度传感器感应试验装置内的温度数值，所述透明环境箱外罩1的顶部设有通风供热系统，所述温度控制系统3通过通风供热系统对试验装置的温度进行调控，所述湿度控制系统2设置在透明环境箱外罩1内的中部侧壁，所述湿度控制系统2通过湿度传感器感应试验装置的内部湿度，所述湿度控制系统2与水箱连接，所述湿度控制系统2通过水箱对试验装置的湿度进行调控；

所述轮载控制系统包括：可变速中心转轴4、四对钢轮8、可升降液压转轴结构5和转轴-钢轮连接装置6；所述四对钢轮8均通过转轴-钢轮连接装置6与可变速中心转轴4连接，所述四对钢轮8互成90度角度关系，所述可变速中心转轴4设置在透明环境箱外罩1的中心位置，所述可变速中心转轴4的下端设有可升降液压转轴结构5，所述可变速中心转轴4带动四对钢轮8作用于环形钢轨跑道7上，同时，所述可变速中心转轴4通过可升降液压转轴5上下升降，调节钢轮8与环形钢轨跑道7之间的压力；

所述环形钢轨跑道7通过扣件设置在环形轨道板9上，为钢轮8提供跑道；所述环形轨道板9设置在基层结构10上；

所述基层结构10设置在透明环境箱外罩1内的底部，所述基层结构10包括：环形卡槽，在环形卡槽中填充碾压不同级配基底材料，在基底材料中设置不同类型的预设病害模型11。

在上述方案的基础上，在所述环形钢轨跑道7、环形轨道板9和基底材料的所需位置设置应力、应变数据采集和监控装置，提供动态监测条件。

在上述方案的基础上，所述透明环境箱1采用强度高且致密的钢化有机玻璃。

在上述方案的基础上，所述环形轨道板9可提前预制，更换为现有的ⅰ型、ⅱ型、ⅲ型轨道板。

本发明的有益效果和进一步改进在于：

(1)所述多物理因素作用的环形轨道轮轨受力与基底病害试验装置可在量程范围内任意选配温度、湿度、轮轨压力、钢轮行驶速度的模拟值，并在该条件下模拟试验装置内的轮轨作用及对基底的荷载作用。

(2)所述轮载控制系统通过可变速中心转轴带动互成90度角度关系的四对钢轮作用于环形钢轨跑道上，该可变速中心转轴的下端设置可升降液压转轴结构，通过升降钢轮，调节钢轮与环形钢轨跑道之间的压力，同时在环形跑道上连续性工作。

(3)所述环形轨道板可通过提前预制，更换为现有的ⅰ型、ⅱ型、ⅲ型轨道板，并在环形轨道板上布置环形钢轨跑道，为钢轮提供跑道，环形轨道板下部的基层结构通过在环形卡槽中填充碾压不同级配基底材料，为环形轨道板提供支撑和荷载释放，基底材料中也可设置不同类型的预设病害模型，为研究不同病害源在不同环境轮载压力作用下的环形轨道板受力性能、病害演化等进行实验测试，既可在可控范围内模拟受力环境，又可直观看到基底材料变形、轮轨力学关系、病害发展与数据规律，省去现场大型原位试验需要的大量人力、物力、财力，实现了小环境范围内受力试验可靠数据采集，集节能、环保、智能化一体的循环室内试验装置。

(4)所述环形钢轨跑道、环形轨道板和基层结构可根据试验数据需求固定有应力、应变传感器等数据采集装置，并通过集中传输的方式，将数据传输线与外部数据采集装置相连接。

附图说明

本发明有如下附图：

图1为本发明一种多物理因素作用的环形轨道轮轨受力与基底病害试验装置的主视结构示意图；

图2为本发明一种多物理因素作用的环形轨道轮轨受力与基底病害试验装置的俯视结构示意图；

图中：1、透明环境箱外罩；2、湿度控制系统；3、温度控制系统；4、可变速中心转轴；5、可升降液压转轴结构；6、转轴-钢轮连接装置；7、环形钢轨跑道；8、钢轮；9、环形轨道板；10、基层结构；11、预设病害模型。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本发明作进一步详细说明。

参照图1，本发明所述的多物理因素作用的环形轨道轮轨受力与基底病害试验装置，包括：透明环境箱外罩1、温度控制系统3、湿度控制系统2、轮载控制系统、环形轨道板9、环形钢轨跑道7和基层结构10；

所述温度控制系统3设置在透明环境箱外罩1内的上部侧壁，所述温度控制系统3通过温度传感器感应试验装置内的温度数值，所述透明环境箱外罩1的顶部设有通风供热系统，所述温度控制系统3通过通风供热系统对试验装置的温度进行调控，所述湿度控制系统2设置在透明环境箱外罩1内的中部侧壁，所述湿度控制系统2通过湿度传感器感应试验装置的内部湿度，所述湿度控制系统2与水箱连接，所述湿度控制系统2通过水箱对试验装置的湿度进行调控；

所述轮载控制系统包括：可变速中心转轴4、四对钢轮8、可升降液压转轴结构5和转轴-钢轮连接装置6；所述四对钢轮8均通过转轴-钢轮连接装置6与可变速中心转轴4连接，所述四对钢轮8互成90度角度关系，所述可变速中心转轴4设置在透明环境箱外罩1的中心位置，所述可变速中心转轴4的下端设有可升降液压转轴结构5，,所述可变速中心转轴4带动四对钢轮8作用于环形钢轨跑道7上，同时，所述可变速中心转轴4通过可升降液压转轴5上下升降，调节钢轮8与环形钢轨跑道7之间的压力；

所述环形钢轨跑道7通过扣件设置在环形轨道板9上，为钢轮8提供跑道；所述环形轨道板9设置在基层结构10上；

所述基层结构10设置在透明环境箱外罩1内的底部，所述基层结构10包括：环形卡槽，在环形卡槽中填充碾压不同级配基底材料，在基底材料中设置不同类型的预设病害模型11。

在上述方案的基础上，在所述环形钢轨跑道7、环形轨道板9和基底材料的所需位置设置应力、应变数据采集和监控装置，提供动态监测条件。

在上述方案的基础上，所述透明环境箱1采用强度高且致密的钢化有机玻璃。

在上述方案的基础上，所述环形轨道板9可提前预制，更换为现有的ⅰ型、ⅱ型、ⅲ型轨道板。

如无需模拟病害发展，也可均匀碾压不同级配基底材料，形成基层结构10。

本发明所述的多物理因素作用的环形轨道轮轨受力与基底病害试验装置，可在量程范围内任意选配温度、湿度、轮轨压力、钢轮行驶速度，在可自由选定轨道板类型、级配基底材料和预设病害模型的条件下进行力学实验测试，既可在可控范围内连续模拟实际受力环境，又可直观看到轮轨、轨道板、基底材料变形发展与数据规律，省去现场大型原位试验需要的大量人力、物力、财力，实现小环境范围内受力试验的可靠数据采集，集节能、环保、智能化一体的室内试验装置。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。