專利名稱：：一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，屬于鐵道工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：隨著我國路網(wǎng)干線的全面提速，高速鐵路、客運(yùn)專線、重載運(yùn)輸和城市軌道交通的發(fā)展，軌道結(jié)構(gòu)作為鐵路或地鐵行車的重要基礎(chǔ)設(shè)施，面臨著高(快)速和重載等諸多技術(shù)難題。為保證高速鐵路和客運(yùn)專線的高平順性和高舒適性、延長重載鐵路軌道結(jié)構(gòu)部件的使用壽命、實(shí)現(xiàn)城市軌道交通的減振降噪，我國軌道交通積極引入和自主創(chuàng)新了軌道結(jié)構(gòu)及部件，解決了軌道工程建設(shè)中一些關(guān)鍵技術(shù)難題，取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，如無砟軌道的大面積推廣和鋪設(shè)、減振扣件和高速道岔的應(yīng)用等，為高速、重載鐵路和城市軌道交通提供了有力的技術(shù)支撐。在軌道結(jié)構(gòu)及部件研發(fā)項(xiàng)目中，軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)對軌道結(jié)構(gòu)的開發(fā)設(shè)計(jì)、施工、試運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)維修提供了重要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和參考依據(jù)，是軌道結(jié)構(gòu)的研究過程中必不可少的一環(huán)，占有非常重要的地位。借鑒國外軌道結(jié)構(gòu)及部件較成熟的技術(shù)與研究發(fā)展模式，軌道結(jié)構(gòu)及部件的開發(fā)與設(shè)計(jì)首先需要進(jìn)行大量的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)，在滿足一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，才能在現(xiàn)場推廣和應(yīng)用。無論是室內(nèi)試驗(yàn)還是現(xiàn)場試驗(yàn)均需要昂貴的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)部件，試驗(yàn)過程也相當(dāng)復(fù)雜與繁瑣，而且受到外界環(huán)境影響較大，需要付出大量的科研經(jīng)費(fèi)和人力資源，最終增加工程建設(shè)的投資。高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)及部件的研究與應(yīng)用，要求一種能夠節(jié)省科研經(jīng)費(fèi)投入，并具有較高試驗(yàn)靈活度的軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)。目前國內(nèi)外尚沒有此種試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，本發(fā)明填補(bǔ)了這一空白，可以應(yīng)用于工程試驗(yàn)與科研之中，并且可以為相關(guān)教學(xué)提供經(jīng)濟(jì)、快捷、生動的仿真試驗(yàn)和演示平臺。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，其通過構(gòu)建友好的人機(jī)交互平臺，基于有限元理論建立軌道結(jié)構(gòu)和各部件的模型，高度仿真室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)條件；并通過更換和組合不同類型的部件，模擬各種加載條件下軌道關(guān)鍵部件和軌道整體結(jié)構(gòu)的受力與變形等情況，對得到的模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以整理和分析，生成形象的動畫進(jìn)行演示。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，其包括(1)試驗(yàn)?zāi)M平臺模塊，其是一個(gè)人機(jī)交互系統(tǒng)平臺，用戶在進(jìn)入該模塊后，選擇不同的軌道結(jié)構(gòu)及部件進(jìn)行各種動力或靜力試驗(yàn)；(2)軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)仿真模型構(gòu)建模塊，本模塊是試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)的核心部分，其包括關(guān)鍵部件模擬單元，其負(fù)責(zé)進(jìn)行軌道結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件的模擬；和整體性能模擬單元，其負(fù)責(zé)進(jìn)行軌道結(jié)構(gòu)整體性能的模擬；以及，(3)數(shù)據(jù)采集和分析處理模塊，本模塊實(shí)現(xiàn)對模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和分析功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存與輸出，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析；各模塊之間的連接關(guān)系如下用戶通過所述試驗(yàn)?zāi)M平臺對所述軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)仿真模型進(jìn)行組裝，從而構(gòu)建所述軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)仿真模型構(gòu)建模塊；對所述軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)仿真模型加以不同類型的荷載和軌道不平順激勵(lì)，并采用有限元方法進(jìn)行軌道力學(xué)特性的仿真試驗(yàn)，并將所述仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集和分析處理模塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和處理，并保存和輸出處理結(jié)果。本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步還包括在試驗(yàn)過程中，用戶通過所述試驗(yàn)?zāi)M平臺模塊對各種類型的部件進(jìn)行組裝，并加以不同類型的荷載和軌道不平順激勵(lì)，進(jìn)行不同條件、不同工況下的軌道試驗(yàn)。所述軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)仿真模型構(gòu)建模塊利用有限元分析軟件建立軌道結(jié)構(gòu)及其部件的有限元模型，所述軌道結(jié)構(gòu)及其部件包括鋼軌、軌枕、扣件和無砟軌道板。所述關(guān)鍵部件模擬單元包括鋼軌結(jié)構(gòu)模擬子模塊、扣件結(jié)構(gòu)模擬子模塊、軌枕結(jié)構(gòu)模擬子模塊和其它結(jié)構(gòu)模擬子模塊；所述整體性能模擬單元包括軌道落軸試驗(yàn)子模塊、無砟軌道測試子模塊、無縫線路測試子模塊和軌道動態(tài)測試子模塊；其中，各個(gè)子模塊之間連接關(guān)系如下根據(jù)用戶選擇指示，利用所授予有限元分析軟件中的開發(fā)語言創(chuàng)建接口，將所述關(guān)鍵部件模擬單元中的鋼軌結(jié)構(gòu)模擬子模塊、扣件結(jié)構(gòu)模擬子模塊、軌枕結(jié)構(gòu)模擬子模塊和其它結(jié)構(gòu)模擬子模塊連接起來；并進(jìn)行所述軌道落軸試驗(yàn)子模塊、無砟軌道測試子模塊、無縫線路測試子模塊和軌道動態(tài)測試子模塊的軌道結(jié)構(gòu)組裝及模擬測試。在所述軌道結(jié)構(gòu)及部件上設(shè)置擴(kuò)展試驗(yàn)的接口，便于將來優(yōu)化和完善系統(tǒng)功能。利用動畫制作軟件制作試驗(yàn)過程和試驗(yàn)結(jié)果的演示動畫，呈現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)的過程，為相關(guān)教學(xué)和科研提供生動的動畫展示。本發(fā)明還可以利用動畫制作軟件制作試驗(yàn)過程和試驗(yàn)結(jié)果的演示動畫，呈現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)的過程，為相關(guān)教學(xué)和科研提供生動的動畫展示。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明在軌道結(jié)構(gòu)的室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和開發(fā)一套能夠模擬軌道結(jié)構(gòu)及部件的動力和靜力試驗(yàn)的數(shù)字系統(tǒng)，為高速、重載鐵路和城市軌道交通的相關(guān)科研及教學(xué)提供經(jīng)濟(jì)、快捷、生動的仿真試驗(yàn)和演示平臺。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示。圖1為根據(jù)本發(fā)明的高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的軌道板模型示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的軌道板上表面溫度比下表面高5t:的縱向應(yīng)力云圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的軌道板上表面溫度比下表面高l(TC的縱向應(yīng)力云圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的軌道板上表面溫度比下表面低5t:的縱向應(yīng)力云圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的軌道板上表面溫度比下表面低l(TC的縱向應(yīng)力云圖7為根據(jù)本發(fā)明的軌道板推板試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D；圖8為根據(jù)本發(fā)明的軌道板在縱向集中力作用下的力與位移變化關(guān)系圖；圖9為施加50kN力時(shí)軌道板的位移示意圖；圖10為施加200kN力時(shí)軌道板的位移示意圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明的車輪與鋼軌的三維仿真模型示意圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明的道岔基本軌、尖軌及間隔鐵的三維仿真模型示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述以下實(shí)施例均以部件組合為模擬試驗(yàn)基礎(chǔ)，本發(fā)明的高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，其包括(1)試驗(yàn)?zāi)M平臺模塊，其是一個(gè)界面友好、生動、易于操作的人機(jī)交互系統(tǒng)平臺，用戶在進(jìn)入該模塊后，選擇不同的軌道結(jié)構(gòu)及部件進(jìn)行各種動力或靜力試驗(yàn)。(2)軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)仿真模型構(gòu)建模塊，本模塊是試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)的核心部分，其包括關(guān)鍵部件模擬單元，其負(fù)責(zé)進(jìn)行軌道結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件的模擬；以及，整體性能模擬單元，其負(fù)責(zé)進(jìn)行軌道結(jié)構(gòu)整體性能的模擬。(3)數(shù)據(jù)采集和分析處理模塊，本模塊實(shí)現(xiàn)對模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和分析功能，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存與輸出，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析。關(guān)鍵部件模擬單元包括鋼軌結(jié)構(gòu)模擬子模塊、扣件結(jié)構(gòu)模擬子模塊、軌枕結(jié)構(gòu)模擬子模塊和其它結(jié)構(gòu)模擬子模塊；整體性能模擬單元包括軌道落軸試驗(yàn)子模塊、無砟軌道測試子模塊、無縫線路測試子模塊和軌道動態(tài)測試子模塊。在具體實(shí)施例中，用戶通過所述試驗(yàn)?zāi)M平臺對各種類型的部件進(jìn)行組裝，并加以不同類型的荷載和軌道不平順激勵(lì)，進(jìn)行不同條件、不同工況下的軌道試驗(yàn)。軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)仿真模型構(gòu)建模塊利用有限元分析軟件建立鋼軌、軌枕、扣件、無砟軌道板等軌道結(jié)構(gòu)及其部件的有限元模型；并根據(jù)用戶選擇指示，利用所述有限元分析軟件中的開發(fā)語言創(chuàng)建接口，將以上模塊連接起來，實(shí)現(xiàn)軌道結(jié)構(gòu)的組裝；再利用所述有限元分析軟件模擬荷載或軌道不平順激勵(lì)，加載到結(jié)構(gòu)上，模擬軌道結(jié)構(gòu)及部件在試驗(yàn)過程中的受力與變形。在軌道結(jié)構(gòu)及部件上設(shè)置擴(kuò)展試驗(yàn)的接口，便于將來優(yōu)化和完善系統(tǒng)功能。實(shí)施例1:本實(shí)施例運(yùn)用傳熱學(xué)等基本理論，采用有限元方法，利用ANSYS軟件對板式軌道結(jié)構(gòu)在溫度作用下的力學(xué)特性進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，對仿真試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并利用FLASH軟件進(jìn)行動畫模擬，最后通過VB.NET語言形成獨(dú)立的仿真系統(tǒng)，為軌道工程教學(xué)和無砟軌道的設(shè)計(jì)提供平臺和依據(jù)。軌道板溫度力試驗(yàn)，只研究軌道板在溫度荷載作用下的變形和受力情況，所以在建模中將鋼軌作用忽略，建立軌道板和混凝土層的簡化模型，二者之間的CA砂漿層采用三向彈簧來模擬。模型選取一塊軌道板進(jìn)行計(jì)算，如圖2所示。軌道板選用日本的新干線A型軌道板，相關(guān)參數(shù)見表1和表2。表1:日本的新干線A型軌道板和混凝土層相關(guān)參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>考慮軌道板不同厚度的影響，在沿軌道板厚度方向從上至下以0.5°C/cm溫度梯度進(jìn)行升溫變化和降溫變化兩種溫度變化條件下，各考慮以下三種工況(l)板厚0.16m;(2)板厚0.2m;(3)板厚0.24m。不同工況下軌道板的主要試驗(yàn)結(jié)果見表4和表5。表4:沿軌道板厚度方向從上至下以0.5°C/cm溫度梯度進(jìn)行升溫變化條件下主要試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表5:沿軌道板厚度方向從上至下以0.5°C/cm溫度梯度進(jìn)行降溫變化條件下主要試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由以上試驗(yàn)結(jié)果和應(yīng)力云圖可以看出(l)當(dāng)軌道板上表面溫度高于下表面溫度時(shí)板中心會上鼓，低于下表面溫度時(shí)軌道板的4個(gè)角點(diǎn)會上翹；(2)在相同的沿板厚溫度梯度條件下，軌道板的變形量隨板厚的增加而增大，應(yīng)力也隨著板厚的增加而增大；(3)溫差變化和結(jié)構(gòu)變形并不是簡單的線性關(guān)系，溫度越高，變形的變化幅度越大，在溫差變化大的地區(qū)，會引起較大的軌道不平順，應(yīng)高度重視溫度變化對無砟軌道板及其相關(guān)軌道結(jié)構(gòu)帶來的影響。實(shí)施例2:本實(shí)施例模擬現(xiàn)場試驗(yàn)，采用有限元方法，利用ANSYS軟件對板式軌道結(jié)構(gòu)在縱向力作用下的力學(xué)特性進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，對試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并利用FLASH軟件進(jìn)行動畫模擬，最后通過VB.NET語言形成獨(dú)立的仿真系統(tǒng)，為軌道工程教學(xué)和無砟軌道的設(shè)計(jì)提供平臺和依據(jù)。本實(shí)施例所模擬的軌道板推板試驗(yàn)，即研究軌道板在縱向集中力作用下的位移，得到力和位移的關(guān)系，進(jìn)而求得其間的摩阻力，在該試驗(yàn)中，建立軌道板和混凝土層的簡化模型，二者之間的CA砂漿層采用三向彈簧來模擬。取一塊板作為研究對象，如圖7所示。軌道板選用日本的新干線A型軌道板，相關(guān)參數(shù)見表1和表2。模擬試驗(yàn)中，在軌道板上施加的力分別為25kN、50kN、100kN、150kN、200kN、250kN、300kN，得到施加在軌道板上的力與軌道板縱向位移之間的關(guān)系如圖8所示。在軌道板上施加50kN和200kN的力時(shí)軌道板的位移量如圖9和圖10所示。由圖8可知，在力小于3Q0kN即混凝土未失效的情況下(據(jù)現(xiàn)場實(shí)地測試得到)，軌道板所受的力與位移幾乎成線性變化，即說明在理想狀態(tài)下，截止到失效前為止，CA砂漿層的摩擦系數(shù)可認(rèn)為是不變的。實(shí)施例3:本實(shí)施例模擬落軸試驗(yàn)，在選定的軌道斷面上，利用輪對在一定落高下自由落體造成對鋼軌軌面的垂向沖擊，一方面測定鋼軌的垂向沖擊力信號，計(jì)算出軌道的彈性系數(shù)K與阻尼系數(shù)C;另一方面通過鋼軌沖擊力幅值的衰減及軌道各部分的振動加速度，分析軌道結(jié)構(gòu)的振動傳遞與衰減性能。軌道的彈性系數(shù)與阻尼系數(shù)的測試與計(jì)算，借鑒日本鐵道綜合技術(shù)研究所比較成熟的試驗(yàn)方法，計(jì)算中將軌道與荷載系統(tǒng)視為單自由度來考慮。本實(shí)施例采用有限元方法，利用ANSYS軟件模擬列車運(yùn)行時(shí)輪軌間實(shí)際沖擊，對不同落軸高度及軸重下軌道的變形及受力情況進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，對試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并利用FLASH軟件進(jìn)行動畫模擬，最后通過VB.NET語言形成獨(dú)立的仿真系統(tǒng)，為軌道結(jié)構(gòu)選型與參數(shù)設(shè)計(jì)優(yōu)化及軌道教學(xué)提供理論依據(jù)和展示平臺。鋼軌、車輪采用實(shí)體建模，圖11示出了車輪與鋼軌的三維仿真模型，在該仿真模型中，輪軌間接觸利用ANSYS/LS-DYNA中特有的自動接觸來模擬，在鋼軌軌頂處用一組彈簧來模擬鋼軌阻尼，將鋼軌下部的軌道板、CA砂漿層等結(jié)構(gòu)簡化，用施加于軌底處的五組彈簧(橫向、豎向均加)來進(jìn)行簡化模擬，彈簧間隔0.6m，僅考慮其軸向伸長與壓縮，忽略彎扭剪切與扣件扣壓力影響。鋼軌采用60kg/m鋼軌，其彈性模量E=2.11X10"N/m2，計(jì)算長度6m，慣性矩I=3.217X10—W，泊松比取0.3，密度取7830kg/m3;輻條式輪對，軸重1.2t，其彈性模量E=2.11X10"N/m2，泊松比取0.3，密度取7830kg/m3;軌頂彈簧阻尼取7.5X104Ns/m和9.5X104Ns/m兩種情況，軌底彈簧剛度取3.5X107N/m。根據(jù)建立的落軸沖擊動力有限元模型，利用控制變量法來進(jìn)行試驗(yàn)，該模型中變量為跌落高度和鋼軌的阻尼。跌落高度分別為15mm、20mm、25mm;鋼軌阻尼取7.5X104Ns/m和9.5X104Ns/m兩種情況，可認(rèn)為是分別模擬長枕埋入式無砟軌道和彈性長枕軌道兩種情況。計(jì)算中，取輪對在15mm處自由落體，阻尼系數(shù)分別為7.5X104Ns/m和9.5X104N*s/m進(jìn)行比較，得到鋼軌垂向沖擊力信號，進(jìn)而得到垂直沖擊力作用的持續(xù)時(shí)間、回彈系數(shù)(輪對第一次下落的最大速度V。與沖擊軌面后反彈跳起來的速度K之比為回彈系數(shù))等參數(shù)。同時(shí)借鑒日本鐵道綜合技術(shù)研究所的試驗(yàn)方法，根據(jù)公式計(jì)算出軌道的彈性系數(shù)K，計(jì)算中將軌道與荷載系統(tǒng)視為單自由度來考慮。試驗(yàn)結(jié)果見表6。表6:軌道的彈件系數(shù)K試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表6所示的數(shù)據(jù)表明在落軸落高相同的情況下(本實(shí)施例取15mm落高)，阻尼系數(shù)小的軌道結(jié)構(gòu)要比阻尼系數(shù)大的軌道結(jié)構(gòu)所受的垂直沖擊力大。而這與現(xiàn)場試驗(yàn)所測得的結(jié)論是相符的。實(shí)施例4:本實(shí)施例模擬客運(yùn)專線間隔鐵阻力試驗(yàn)，采用有限元方法，利用ANSYS軟件對1100Nm螺栓扭矩下的間隔鐵阻力特性進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，對試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并利用FLASH軟件進(jìn)行動畫模擬，最后通過VB.NET語言形成獨(dú)立的仿真系統(tǒng)，為軌道工程教學(xué)和客運(yùn)專線高速道岔設(shè)計(jì)提供平臺和依據(jù)。本實(shí)施例所模擬的間隔鐵阻力試驗(yàn)，即研究間隔鐵在縱向集中力作用下的位移，得到力和位移的關(guān)系，進(jìn)而分析間隔鐵在螺栓扭矩為llOON，m時(shí)的阻力特性。在該試驗(yàn)中，建立道岔基本軌、尖軌、間隔鐵以及螺栓的實(shí)體模型，間隔鐵與鋼軌之間的摩擦作用采用彈簧滑動器來模擬，螺栓處的聯(lián)結(jié)采用非線性彈簧來模擬。在不同大小的荷載作用下，通過ANSYS模擬得出間隔鐵與基本軌貼靠處的相對位移和間隔鐵與尖軌貼靠處的相對位移，就可換算出不同荷載作用下間隔鐵所聯(lián)結(jié)的尖軌與基本軌的相對位移。道岔基本軌、尖軌及間隔鐵的三維模型如圖12所示，試驗(yàn)所模擬的材料相關(guān)信息見表7。表7:間隔鐵阻力試驗(yàn)?zāi)M材料名稱數(shù)量名稱數(shù)量間隔鐵160-167/AY(Z)1螺栓M27X1103夾板400/A1螺栓M27X1203夾板400/B10.66m長60kg/m鋼軌10.66m長60D40鋼軌1本發(fā)明還可以利用動畫制作軟件制作試驗(yàn)過程和試驗(yàn)結(jié)果的演示動畫，呈現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)的過程，為相關(guān)教學(xué)和科研提供生動的動畫展示。9權(quán)利要求一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，其特征是，包括(1)試驗(yàn)?zāi)M平臺模塊，其是一個(gè)人機(jī)交互系統(tǒng)平臺，用戶在進(jìn)入該模塊后，選擇不同的軌道結(jié)構(gòu)及部件進(jìn)行各種動力或靜力試驗(yàn)；(2)軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)仿真模型構(gòu)建模塊，本模塊是試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)的核心部分，其包括關(guān)鍵部件模擬單元，其負(fù)責(zé)進(jìn)行軌道結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件的模擬；和整體性能模擬單元，其負(fù)責(zé)進(jìn)行軌道結(jié)構(gòu)整體性能的模擬；以及，(3)數(shù)據(jù)采集和分析處理模塊，本模塊實(shí)現(xiàn)對模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和分析功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存與輸出，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析；各模塊之間的連接關(guān)系如下用戶通過所述試驗(yàn)?zāi)M平臺對所述軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)仿真模型進(jìn)行組裝，從而構(gòu)建所述軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)仿真模型構(gòu)建模塊；對所述軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)仿真模型加以不同類型的荷載和軌道不平順激勵(lì)，并采用有限元方法進(jìn)行軌道力學(xué)特性的仿真試驗(yàn)，并將所述仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集和分析處理模塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和處理，并保存和輸出處理結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，其特征是在試驗(yàn)過程中，用戶通過所述試驗(yàn)?zāi)M平臺模塊對各種類型的部件進(jìn)行組裝，并加以不同類型的荷載和軌道不平順激勵(lì)，進(jìn)行不同條件、不同工況下的軌道試驗(yàn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，所述軌道結(jié)構(gòu)及部件試驗(yàn)仿真模型構(gòu)建模塊利用有限元分析軟件建立軌道結(jié)構(gòu)及其部件的有限元模型，所述軌道結(jié)構(gòu)及其部件包括鋼軌、軌枕、扣件和無砟軌道板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，其特征是，所述關(guān)鍵部件模擬單元包括鋼軌結(jié)構(gòu)模擬子模塊、扣件結(jié)構(gòu)模擬子模塊、軌枕結(jié)構(gòu)模擬子模塊和其它結(jié)構(gòu)模擬子模塊；所述整體性能模擬單元包括軌道落軸試驗(yàn)子模塊、無砟軌道測試子模塊、無縫線路測試子模塊和軌道動態(tài)測試子模塊；其中，各個(gè)子模塊之間連接關(guān)系如下根據(jù)用戶選擇指示，利用所授予有限元分析軟件中的開發(fā)語言創(chuàng)建接口，將所述關(guān)鍵部件模擬單元中的鋼軌結(jié)構(gòu)模擬子模塊、扣件結(jié)構(gòu)模擬子模塊、軌枕結(jié)構(gòu)模擬子模塊和其它結(jié)構(gòu)模擬子模塊連接起來；并進(jìn)行所述軌道落軸試驗(yàn)子模塊、無砟軌道測試子模塊、無縫線路測試子模塊和軌道動態(tài)測試子模塊的軌道結(jié)構(gòu)組裝及模擬測試。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，其特征是在所述軌道結(jié)構(gòu)及部件上設(shè)置擴(kuò)展試驗(yàn)的接口，便于將來優(yōu)化和完善系統(tǒng)功能。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，其特征是利用動畫制作軟件制作試驗(yàn)過程和試驗(yàn)結(jié)果的演示動畫，呈現(xiàn)整個(gè)試驗(yàn)的過程，為相關(guān)教學(xué)和科研提供生動的動畫展示。全文摘要一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)，其基于有限元理論建立軌道結(jié)構(gòu)和各部件的模型，高度仿真室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)條件；通過更換和組合不同類型的部件，模擬各種加載條件下軌道關(guān)鍵部件和軌道整體結(jié)構(gòu)的受力與變形等情況，并對得到的模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以整理和分析，生成形象的動畫進(jìn)行演示。本發(fā)明通過構(gòu)建友好的人機(jī)交互平臺模擬軌道結(jié)構(gòu)及部件的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)，解決實(shí)際試驗(yàn)中存在的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)部件造價(jià)高昂、試驗(yàn)過程較為復(fù)雜繁瑣、且易受外界環(huán)境影響、需要的試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和人力投資巨大等問題?；诒景l(fā)明的模擬系統(tǒng)可為高速鐵路和城市軌道交通的相關(guān)科研及教學(xué)提供經(jīng)濟(jì)、快捷、生動的仿真試驗(yàn)和演示平臺。文檔編號G06F17/50GK101719183SQ20091024241公開日2010年6月2日申請日期2009年12月10日優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日發(fā)明者尹輝,張世棟,張曉娟,曲村,李崇,楊文茂,湯超,王玥橋,肖宏,胡華鋒,蔡小培,高亮申請人:北京交通大學(xué)