一种轨道交通振动试验垂向荷载加载装置的制作方法

本实用新型涉及轨道交通振动试验测试领域，尤其涉及一种轨道交通振动试验垂向荷载加载装置。

背景技术：

随着城市轨道交通的快速发展和交通路网密度的增加，轨道交通引起的振动日益引起关注。为满足城市环境对交通振动控制的需要，在地铁线路上大量采用了不同等级的减振措施。为保证减振措施在实际运营条件下的减振效果，在减振措施正式上线前，通常采用振动试验，通过对轨道结构减振措施施加垂向荷载，进行减振措施振动特性和减振效果检验。

按照相关规范要求，轨道结构减振措施减振效果分析频率范围为1～200Hz。随着城市轨道交通车辆类型日益增多、运行速度日益增加以及列车轴重和轴距的变化，轨道结构减振措施承受的垂向荷载的幅值和频域特性随之变化，在进行轨道结构减振设计时，需要针对运行实际条件，设定加载幅值和加载频谱，即要求激振力的时程信号和频谱均可控，便于模拟实际振动信号的时域特性和频域特性。同时，为了保证准确地获得减振措施的减振效果，应避免由加载装置的支承部位产生的重复加载。

目前实验室内轨道交通振动试验一般采用定点激励设备进行垂向荷载加载，常用的加载设备包括落轴装置和扫频装置两类。落轴装置通常有反力支承结构，可以产生垂向脉冲荷载，能够实现轨道结构的锤击测试，但在具体操作过程中，落轴易发生回弹，无法产生理想的脉冲冲击，并且激振力的时程信号和频谱特性固定，无法模拟预设振动的时域和频域特性。现有的扫频装置中，偏心轮式激振器可以实现对较低频段(<35Hz)的扫频激励，但激振力的幅值随频率的增加而增加，无法模拟实际振动的时域和频域特性，不利于扫频分析，采用液压伺服系统的激振设备虽然可按照预设频谱以恒定幅值实现0.1～50Hz的低频加载，但这类系统需要设置反力支承结构，会产生对轨道结构的二次加载，不利于轨道结构减振效果的检验。

技术实现要素：

针对现有轨道交通振动试验垂向荷载加载装置存在的上述缺点，本实用新型提供一种能够满足轨道结构减振效果测试所需的激振频率(1～200Hz)，激振力时程信号和频谱均可控、无回弹，避免由于反力支承结构的存在而发生的重复加载情况，可实现加载装置的横向自动对中等加载要求的轨道交通振动试验垂向荷载加载装置。

为此，本实用新型的技术方案如下：

一种轨道交通振动试验垂向荷载加载装置，包括第一～第四车轮、第一和第二车轴、第一～第四轴箱、构架、第一和第二刹车装置、作动器、控制器和数据线，所述第一和第二车轴平行设置且与两根钢轨的方向垂直；所述第一和第二车轮间隔安装在第一车轴上，且分别设置在两根钢轨上；第三和第四车轮间隔安装在第二车轴上，且分别设置在所述两根钢轨上；所述第一和第二轴箱分别安装在第一车轴的两端，位于第一车轮与第二车轮的外侧；所述第三和第四轴箱分别安装在第二车轴的两端，位于第三车轮与第四车轮的外侧；所述构架水平设置，构架的底部四角分别安装在所述第一～第四轴箱上；所述作动器安装在所述构架上，且作动器下表面的圆心与构架上表面的中心重合；所述控制器通过所述数据线与所述作动器相连，时程和频谱已知的激振信号通过所述控制器编辑、放大后，通过数据线传递给作动器；所述第一刹车装置一端与第一车轴的中间部位相连，另一端与构架相连；所述第二刹车装置一端与第二车轴中间部位相连，另一端与所述构架相连。

上述的构架为H形对称结构，包括第一和第二侧架、第一和第二横梁，所述第一侧架平行于第二侧架，第一侧架的两端分别与第一轴箱和第三轴箱连接，第二侧架的两端分别与第二轴箱和第四轴箱相连；所述第一、第二横梁平行安装在所述第一、第二侧架之间，并与第一、第二侧架垂直。

为加强该构架的强度，在所述第一横梁和第二横梁之间还对称安装有两根加强肋，两根加强肋与第一横梁和第二横梁垂直。所述第一侧架、第二侧架、第一横梁、第二横梁和加强肋的上表面均位于同一平面内。

上述结构中，所述第一刹车装置的一端与第一车轴中间部位相连，另一端与所述第一横梁相连，第二刹车装置一端与第二车轴中间部位相连，另一端与所述第二横梁相连。

所述作动器为圆柱体，作动器下表面与所述第一横梁、第二横梁和两根加强肋连接。作动器的激振频率为1～200Hz，通过接受控制器传递过来的信号自身振动，产生垂向的激振力。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一～第四车轮1～4为钢轮，车轮轮廓面为LM磨耗型踏面形状，钢轮的名义滚动圆直径为0.5m，车轴与车轮之间为过盈配合，同一车轴上轮对内侧距为1.353m，轮缘在内侧。所述第一车轴9、第二车轴10为实心圆柱体，轮轴直径为0.2m，长度为1.9m，第一车轴9、第二车轴10的中轴线间距为2.5m。

本实用新型具有以下有益效果：

由于采用了上述技术方案，使之与现有机构相比有以下特点：

1.实现了1～200Hz预定幅值和频谱垂向荷载的加载；

2.可利用轮对实现垂向荷载的直接加载，避免了由于反力支承结构的存在而发生的重复加载情况；

3.激振力时程信号和频谱均可控、无回弹；

4.车轮轮廓面采用与钢轨踏面相匹配的形状，可实现加载装置的横向自动对中。

附图说明

图1为本实用新型的轨道交通振动试验垂向荷载加载装置的俯视结构示意图；

图2为图1中构架的俯视结构示意图；

图3为本实用新型中加载装置的主视结构示意图；

图4为本实用新型中加载装置的侧视结构侧面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的轨道交通振动试验垂向荷载加载装置的结构进行详细说明。

如图1、2所示，本实用新型的轨道交通振动试验垂向荷载加载装置包括第一～第四车轮1～4、第一和第二车轴9、10、第一～第四轴箱5～8、构架13、第一和第二刹车装置11、12、作动器14、控制器15和数据线16，所述第一和第二车轴9、10平行设置且与两根钢轨的方向垂直；所述第一和第二车轮1、2间隔安装在第一车轴9上，且分别设置在两根钢轨上；第三和第四车轮3、4间隔安装在第二车轴10上，且分别设置在所述两根钢轨上；所述第一和第二轴箱5、6分别安装在第一车轴9的两端，位于第一车轮1与第二车轮2的外侧；所述第三和第四轴箱7、8分别安装在第二车轴10的两端，位于第三车轮3与第四车轮4的外侧；所述构架13水平设置，构架13的底部四角分别安装在所述第一～第四轴箱5～8上；所述作动器14安装在所述构架13上，且作动器14下表面的圆心与构架13上表面的中心重合；所述控制器15通过所述数据线16与所述作动器14相连，时程和频谱已知的激振信号通过所述控制器编辑、放大后，通过数据线16传递给作动器14；所述第一刹车装置11一端与第一车轴9的中间部位相连，另一端与构架13相连；所述第二刹车装置12一端与第二车轴10中间部位相连，另一端与所述构架13相连。

上述构架13为H形对称结构，包括第一和第二侧架17、18、第一和第二横梁19、20，所述第一侧架17平行于第二侧架18，第一侧架17的两端分别与第一轴箱5和第三轴箱7连接，第二侧架18的两端分别与第二轴箱6和第四轴箱8相连；所述第一、第二横梁19、20平行安装在所述第一、第二侧架17、18之间，并与第一、第二侧架17、18垂直。在所述第一横梁19和第二横梁20之间还对称安装有两根加强肋21，两根加强肋21与第一横梁19和第二横梁20垂直。所述第一侧架17、第二侧架18、第一横梁19、第二横梁20和加强肋21的上表面均位于同一平面内。

上述结构中，所述第一刹车装置11的一端与第一车轴9中间部位相连，另一端与所述第一横梁19相连，第二刹车装置12一端与第二车轴10中间部位相连，另一端与所述第二横梁20相连。

所述作动器14为圆柱体，作动器14的激振频率为1～200Hz，通过接受控制器15传递过来的信号自身振动，产生垂向的激振力。作动器下表面与所述第一横梁19、第二横梁20和两根加强肋21连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一～第四车轮1～4为钢轮，车轮轮廓面为LM磨耗型踏面形状，钢轮的名义滚动圆直径为0.5m，车轴与车轮之间为过盈配合，同一车轴上轮对内侧距为1.353m，轮缘在内侧。所述第一车轴9、第二车轴10为实心圆柱体，轮轴直径为0.2m，长度为1.9m，第一车轴9、第二车轴10的中轴线间距为2.5m。

上述装置的工作原理如下：

首先将第一刹车装置11与第二刹车装置12的刹车松开，再推动整个装置沿钢轨纵向移动，直至第一～第四车轮1～4到达预定加载位置，然后锁死第一刹车装置11与第二刹车装置12；

打开电源，在控制器15内编辑激振信号，激振信号通过数据线16传递给作动器14；

作动器14开始垂向作动，并通过构架13将垂向荷载传递到第一～第四轴箱5～8，继而传递到第一车轴9和第二车轴10，再通过两个车轴将垂向荷载传递到第一～第四车轮1～4，最后在第一～第四车轮1～4与钢轨的接触位置处将垂向荷载施加在钢轨上。

待荷载加载完毕后，作动器14停止作动，关闭电源，完成垂向荷载的加载过程。