(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210720714.4 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 中国铁道科 学研究院集团有限公司 铁道建筑研究所 地址 100081 北京市海淀区大柳树路2号 二 区303幢 申请人 中国铁道科 学研究院集团有限公司 　 中国国家铁路集团有限公司 (72)发明人 赵磊　刘伟斌　施成　王浩　宁娜　 王梦　杜香刚　易强　王璞　徐旸　 (74)专利代理 机构 北京慕达星云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11465 专利代理师 符继超(51)Int.Cl. G01N 3/18(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种无砟轨道层间压力试验装置与试验方 法 (57)摘要 本发明公开了一种无砟轨道层间压力试验 装置与试验 方法， 其中， 实验装置包括： 无砟轨道 模型、 传感器组、 加载台架和加热管组件； 无砟轨 道模型包括： 自上而下依次安装的钢轨、 扣件、 轨 道板、 隔离层和底座； 传感器组包括： 温度传感器 和压力传感器； 温度传感器沿轨道板表面向下竖 向布置多层； 压力传感器呈阵列式水平布置于隔 离层内； 加载台架架设于无砟轨道模型上方； 加 载台的力加载端朝向钢轨， 且相对钢轨的纵向位 置可调； 加热管组件安装在加载台架上， 且其加 热范围覆盖轨道板。 本发明能够模拟移动列车荷 载、 温度梯度共同作用下轨道板的层间压力变化 规律。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 114778322 A 2022.07.22 CN 114778322 A 1.一种无砟轨道层间压力试验装置， 其特征在于， 包括： 无砟 轨道模型、 传感器组、 加载 台架和加热管组件； 所述无砟轨道模型包括： 自上而下依次安装的钢轨、 扣件、 轨道板、 隔离层和底座； 所述传感器组包括： 温度传感器和压力传感器； 所述温度传感器沿所述轨道板表面向 下竖向布置多层； 所述压力传感器呈阵列式水平 布置于所述隔离层内； 所述加载台架架设于所述无砟轨道模型上方； 所述加载台的力加载端朝向所述钢轨， 且相对所述钢轨的纵向位置可调； 所述加热 管组件安装在所述加载台架上， 且其加热 范围覆盖所述轨道板 。 2.根据权利要求1所述的一种无砟 轨道层间压力试验装置， 其特征在于， 所述加载台架 包括基础、 反力梁、 加载头和加载力采集传感器； 其中， 所述基础位于所述无砟轨道模型纵 向的两侧， 且埋设于地面以下； 所述反力梁平行布置于所述无砟轨道模型上方， 且其两端分 别与两侧的所述基础固定连接； 所述加载头一端安装在所述反力梁上， 且相对与所述反力 梁的纵向位置可调， 另一端安装所述加载力采集传感器后与所述钢轨表面接触； 所述加载 头的控制端与液压控制系统连接 。 3.根据权利要求1所述的一种无砟 轨道层间压力试验装置， 其特征在于， 所述加热管组 件包括加热管和支架； 所述支架设置有两个， 且分别安装在所述加载台架纵向的两端； 所述 加热管沿所述轨道板的纵向平行设置， 且其两端分别与两个所述支架固定连接； 所述加热 管两端相对于所述支 架的竖向位置可调。 4.根据权利要求3所述的一种无砟 轨道层间压力试验装置， 其特征在于， 所述加热管设 置有两个， 且分别连接加热强度控制装置； 所述支架由一个横杆和两个竖杆 组成， 两个所述 竖杆分别垂 直固定在所述横杆的两端； 所述横杆沿所述轨道板的横向架设在所述加载台架 上； 两个所述加热 管的两端分别对应固定 于位于所述加载台同侧的两个所述竖 杆上。 5.根据权利要求1所述的一种无砟 轨道层间压力试验装置， 其特征在于， 所述温度传感 器沿竖向布置于所述轨道板的中央位置处， 且自所述轨道板表面向下200mm的范围内布置 至少5层。 6.根据权利要求1所述的一种无砟 轨道层间压力试验装置， 其特征在于， 相邻所述压力 传感器之间的间距不大于15 0mm， 且布置范围大于所述轨道板1/4的投影范围。 7.根据权利要求1所述的一种无砟 轨道层间压力试验装置， 其特征在于， 所述传感器组 还包括： 位移传感器和应变传感器； 所述位移传感器的安装位置为： 所述轨道板相 邻的横向 边沿的中间位置和纵向边沿的中间位置； 所述应变传感器的安装位置为： 所述轨道板相邻 的横向边沿的中间位置、 纵向边沿的中间位置、 以及所述轨道板上与所述钢轨对应位置处 的正中位置 。 8.一种无砟轨道层间压力试验方法， 其适用于如权利要求1 ‑7任一项所述的无砟轨道 层间压力试验 装置， 其特 征在于， 包括： 将所述加载台架的力加载端移动至所述轨道板的正中位置， 按照预设加载速率对所述 钢轨施加压力， 监测所述压力传感器采集的压力数据， 直至 达到预设值； 开启所述加热管组件， 监测所述温度传感器采集的温度数据， 直至所述轨道板的温度 梯度由小于 5℃/m达到100℃/m， 温度梯度变化速率 不大于5℃/m/mi n； 在温度梯度变化过程中， 按照变化幅度小于5%调节力加载端施加的载荷， 监测温度梯权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114778322 A 2度逐渐上升过程中， 所述压力传感器采集的轨道板层间压力变化。 9.一种无砟轨道层间压力试验方法， 其适用于如权利要求1 ‑7任一项所述的无砟轨道 层间压力试验 装置， 其特 征在于， 包括： S1、 开启所述加热管组件， 监测所述温度传感器采集的温度 数据， 直至所述轨道板的温 度梯度由小于5℃/m达到100℃/m， 并维持在100℃/m ±3℃/m； 监测温度梯度逐渐上升过程 中， 所述压力传感器采集的轨道板层间压力变化； S2、 将所述加载台架的力加载端移动至所述轨道板的正中位置； S3、 按照预设加载速率对所述钢轨施加压力， 直至达到预设值； 监测温度梯度维持在 100℃/m±3℃/m时， 所述压力传感器采集的轨道板层间压力变化； S4、 将所述加载台架的力加载端移动至所述轨道板的其他位置， 重复S3， 直至涵盖预设 的所有载荷加载位置； S5、 监测在温度梯度维持在100℃/m ±3℃/m时， 载荷作用于轨道板不 同位置处的层间 压力分布规律； 所述加载台架的力加载端的载荷加载位置至少涵盖轨道板正中位置、 端部 位置和1/4 位置处。 10.根据权利要求9所述的一种无砟轨道层间压力试验方法， 其特 征在于， 还 包括： 监测温度梯度逐渐上升过程中， 所述轨道板垂向变形和所述轨道板纵横向应力变化； 监测温度梯度维持在100℃/m ±3℃/m时， 随所述加载台架的力加载端所施加载荷逐步 增加， 所述轨道板垂向变形和所述轨道板纵横向应力变化； 监测温度梯度在维持在100℃/m ±3℃/m时， 载荷作用于轨道板不同位置处时， 所述轨 道板垂向变形规 律和所述轨道板纵横向应力变化 规律。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114778322 A 3