CN110907204A - 轨道车辆轮轨关系试验台及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了轨道车辆轮轨关系试验台，包括轨道轮装置、车轮悬挂装置、加载装置、测量装置和控制***，轨道轮装置模拟实际钢轨，加载装置对试验轮施加载荷，车轮悬挂装置将载荷传导至试验轮，测量装置对其他装置进行数据采集并发送给控制***，控制***对采集数据进行运算并得出试验结果，并确保试验自动运行，避免了人为操控失误的风险。本发明能够用于进行轮轨关系领域的多种试验，在满足最高试验速度需求的前提下降低了试验成本，另外，试验台能够在试验过程中模拟线路激扰，使得车轮运行状态与实际接近，令试验结果更具有参考价值，同时还满足多种轨道车辆的试验需求。
Description
技术领域
本申请涉及轨道交通试验设备技术领域，特别涉及轨道车辆轮轨关系试验台及应用其的试验方法。
背景技术
在高速铁路的发展过程中，轮轨关系的研究是其中一个热门研究方向，轮轨关系对车辆运行的安全性、舒适性和线路维修具有重要影响。对于轮轨关系问题的试验研究，有现场试验和试验室试验两种手段。
采用现场试验的方式进行轮轨关系试验存在以下缺陷：由于其需要在实际线路上开展，因此试验周期长、成本高，易受天气影响和环境干扰；并且，对于疲劳裂纹、车轮伤损、脱轨等方面的试验来说，由于试验过程存在较大的安全隐患，因此不宜在现场进行。
相对于现场试验来说，采用试验室试验的方式经济高效，影响因素可控，对于研究试验单因素对轮轨关系的影响以及极限工况的试验和研究具有十分重要的价值。
目前，德国DB***技术中心、意大利Luchini公司、日本铁道综合技术研究所均建有用于进行试验室试验的轮轨关系试验台。其中，德国DB的试验台轨道轮直径2100mm，最高试验速度306km/h；意大利Luchini的试验台轨道轮直径2000mm，最高试验速度300km/h；日本综研的试验台轨道轮直径1600mm，最高试验速度300km/h。这些试验台的最高试验速度均在300km/h左右。然而目前我国高速铁路已实现350km/h的运营速度，并创下最高486.1km/h的线路试验速度，因此国内外现有的轮轨关系试验台的试验能力难以满足高速铁路的发展需求。
发明内容
(一)申请目的
基于此，为了丰富轮轨关系试验研究手段，满足最高试验速度需求，降低试验成本，同时还为了提高试验的自动化程度，真实地模拟线路激扰状态，提高能够试验的车轮类型数量，本申请公开了以下技术方案。
(二)技术方案
一方面，本申请提供了轨道车辆轮轨关系试验台，包括：轨道轮装置、车轮悬挂装置、加载装置、测量装置、环境模拟装置和控制***；其中，
所述轨道轮装置包括轨道轮以及驱动所述轨道轮转动的轨道轮驱动电机，试验轮通过滚动接触布置在所述轨道轮上；
所述车轮悬挂装置包括与所述加载装置连接的导向框以及与所述导向框连接的适配器，所述适配器设有与试验轮的轴承固定连接的轴箱；
所述加载装置包括一端铰接于固定支撑结构、另一端铰接于所述导向框的垂向作动器、横向作动器和纵向作动器；
所述环境模拟装置设置于所述轨道轮的至少一侧，用于向所述轨道轮与试验轮之间喷撒介质；
所述测量装置包括安装于所述加载装置、所述轨道轮装置、所述车轮悬挂装置、所述环境模拟装置和试验轮的传感器，以及安装于所述轨道轮装置的测量轮轨接触力的测力组件；
所述控制***包括对所述轨道轮装置进行电气控制的电气***，对所述测量装置进行数据采集的数据采集模块，以及依据所述数据采集模块采集的数据对所述轨道轮装置、所述加载装置、所述电气***和所述环境模拟装置进行控制的控制模块。
在一种可能的实施方式中，所述测量装置包括：
安装于所述加载装置各作动器上的力传感器；和/或，
安装于所述轨道轮驱动电机输出端的第一扭矩传感器；和/或，
安装于所述轨道轮驱动电机轴端的第一光电编码器；和/或，
安装于试验轮侧边的测量试验轮位移量的测距传感器；和/或，
安装于试验轮两侧轴箱上的加速度传感器；
另外，所述测力组件包括安装于所述轨道轮辐板上的形成电桥的多个应变片，以及与所述电桥和所述数据采集模块连接的集流环。
在一种可能的实施方式中，该试验台还包括：
黏着轮装置，所述黏着轮装置包括黏着轮驱动电机和联轴器，所述联轴器连接黏着轮和所述黏着轮驱动电机，所述黏着轮驱动电机驱动黏着轮转动。
在一种可能的实施方式中，所述测量装置包括：
安装于所述黏着轮驱动电机输出端的第二扭矩传感器；和/或，
安装于所述黏着轮驱动电机轴端的第二光电编码器。
第二方面，本申请还提供了基于上述任一技术方案所述的试验台进行的轮轨蠕滑试验方法，包括：
步骤111，控制模块控制垂向作动器加载至设定的试验轴重；
步骤112，电气***控制轨道轮加速至设定速度；
步骤113，所述控制模块控制横向作动器动作，以使试验轮对相对于所述轨道轮横向移动直至设定的最大横移量，并在之后使试验轮对反向移动直至横移量为0；
步骤114，所述控制模块控制纵向作动器动作，使试验轮对相对于所述轨道轮在水平方向上转动直至设定的最大转动量，之后使试验轮对反向转动直至水平转动量为0；
步骤115，所述电气***控制所述轨道轮减速至停止转动；其中，
在步骤113至步骤114的实施过程中，测量装置实时检测试验轮对和轨道轮之间的轮轨接触力，以及试验轮对和轨道轮的转速，以使所述控制模块算出蠕滑力和蠕滑率。
在一种可能的实施方式中，在所述步骤113和步骤114中，还包括：
控制模块控制垂向作动器对试验轮对施加垂向振动激扰；和/或，
控制模块控制环境模拟装置向轮轨接触区域喷撒介质。
第三方面，本申请还提供了基于上述任一技术方案所述的试验台进行的轮轨磨损试验方法，包括：
步骤121，测量试验轮对车轮踏面的初始外形；
步骤122，控制模块控制垂向作动器加载至设定的试验轴重；
步骤123，电气***依据预先算出的线路条件控制轨道轮加速至设定速度，同时所述控制模块依据预先算出的线路条件控制加载装置的各作动器动作；
步骤124，在试验轮对的转动量超出设定里程后，停止所述轨道轮的运转和所述加载装置的施加载荷动作，再次测量试验轮对车轮踏面的外形；
步骤125，重复执行步骤122至步骤124，直至试验轮对的运行里程达到设定总里程；
步骤126，基于所述初始外形和多次测量得到的试验轮对车轮踏面外形分析试验轮对随运行里程的磨耗量。
第四方面，本申请还提供了基于上述任一技术方案所述的试验台进行的轮轨滚动接触疲劳试验方法，包括：
步骤131，测量试验轮对的初始疲劳裂纹尺寸；
步骤132，控制模块控制垂向作动器加载至设定的试验轴重；
步骤133，电气***依据预先算出的线路条件控制轨道轮加速至设定速度，同时所述控制模块依据预先算出的线路条件控制加载装置的各作动器动作；
步骤134，在试验轮对的转动量超出设定里程后，停止所述轨道轮的运转和所述加载装置的施加载荷动作，再次测量试验轮对的疲劳裂纹尺寸；
步骤135，重复执行步骤132至步骤134，直至试验轮对的运行里程达到设定总里程；
步骤136，通过多次测量得到的试验轮对疲劳裂纹尺寸分析试验轮对的疲劳裂纹尺寸随运行里程的变化量。
第五方面，本申请还提供了基于上述任一技术方案所述的试验台进行的轮轨脱轨试验方法，包括：
步骤141，控制模块控制垂向作动器加载至设定的试验轴重；
步骤142，电气***控制轨道轮加速至设定速度；
步骤143，所述控制模块控制纵向作动器动作，以使试验轮对的冲角达到设定数值；
步骤144，所述控制模块控制横向作动器动作，以使试验轮对发生横移直至试验轮对的轮缘顶与轨道轮踏面接触，并在之后使试验轮对反向移动直至横移量为0；
步骤145，改变冲角的设定数值，重复执行步骤143至步骤144，直至遍历完成所有的冲角设定数值；其中，
在步骤143至步骤144的实施过程中，测量装置实时检测试验轮对和轨道轮之间的轮轨接触力，以使所述控制模块算出在不同冲角和横移条件下的脱轨系数和轮重减载率。
第六方面，本申请还提供了基于上述任一技术方案的试验台进行的轮轨制动试验方法，包括：
步骤151，控制模块控制垂向作动器加载至设定的试验轴重；
步骤152，电气***控制轨道轮加速至设定速度；
步骤153，控制试验轮对的制动盘以设定压力的空气进行制动，直至试验轮对和轨道轮停止转动；
步骤154，测量装置实时检测轨道轮的速度，以计算制动距离。
第七方面，本申请还提供了基于上述任一包括黏着轮装置技术方案所述的试验台进行的轮轨黏着试验方法，包括：
步骤161，控制模块控制垂向作动器加载至设定的试验轴重；
步骤162，电气***控制轨道轮和黏着轮同步加速至设定速度；
步骤163，电气***控制轨道轮转速不变，同时提高黏着轮转速，直至达到最大蠕滑率；
步骤164，电气***控制轨道轮转速不变，同时减小黏着轮转速，直至蠕滑率为0；
步骤165，电气***控制轨道轮和黏着轮同步减速至停止转动；其中，
在步骤163至步骤164的实施过程中，测量装置实时检测黏着轮和轨道轮之间的轮轨接触力，以及黏着轮和轨道轮的转速，以使所述控制模块计算得到黏着力随蠕滑率的变化情况。
在一种可能的实施方式中，在所述步骤163和步骤164中，还包括：
控制模块控制垂向作动器对黏着轮施加垂向振动激扰；和/或，
控制模块控制环境模拟装置向轮轨接触区域喷撒介质。
(三)有益效果
本申请公开的轨道车辆轮轨关系试验台，利用加载装置对试验轮对施加多种自由度的载荷，能够用于进行蠕滑试验、磨损试验、疲劳试验、脱轨试验、制动试验、黏着试验等一系列轮轨关系试验和轮轨相关产品的性能检测，并且试验过程完全由控制***控制各装置和设备自动运行，避免了人为操控失误的风险，在满足最高试验速度需求的前提下降低了试验成本；另外，试验台能够对直接安装带一系悬挂的实车轮对进行试验，并能够在试验过程中模拟线路激扰，使得车轮运行状态与实际接近，令试验结果更具有参考价值；同时，试验台能够同时满足铁路机车、客车、货车、动车组及城轨车辆轮对的试验需求，应用领域广泛，且试验台试验时能够实施的最高试验速度、最大试验轴重和轨道轮直径均处于领先水平。
附图说明
以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本申请，而不能理解为对本申请的保护范围的限制。
图1是本申请公开的轨道车辆轮轨关系试验台第一实施例的主视结构示意图。
图2是试验台第一实施例中导向框部分的侧视结构示意图。
图3是本申请公开的轨道车辆轮轨关系试验台第二实施例的主视结构示意图。
图4是试验台第二实施例中导向框部分的侧视结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
下面参考图1-图2详细描述本申请公开的轨道车辆轮轨关系试验台第一实施例，本实施例主要应用于单轮对的轮轨关系试验，能够模拟多种实际运行条件下的轮轨接触状态，并基于此进行轮轨关系试验。
如图1-图2所示，本实施例公开的试验台主要包括有：轨道轮装置、车轮悬挂装置、加载装置、环境模拟装置、测量装置和控制***。
轨道轮装置包括轨道轮113和轨道轮驱动电机111。
轨道轮113具有两个轮体以及贯穿该两个轮体并作为轮体转轴的转动杆，轨道轮驱动电机111驱动轨道轮113转动。具体的，轨道轮驱动电机111的转动轴直接连接或通过中间传动件间接连接于轨道轮113的转轴，以驱动轨道轮113转动。进一步地，轨道轮装置还包括轨道轮驱动变速箱112，轨道轮驱动变速箱112连接于轨道轮驱动电机111和轨道轮113之间。轨道轮驱动变速箱112上可以装有Festo气动阀，以控制变速箱换挡。Festo气动阀可以设置为通过Profibus总线与控制***进行通信。
试验轮与作为试验台中模拟实际轨道的轨道轮113滚动接触，本实施例中的试验轮为单论对，即试验轮对901。轨道轮113两个轮体的轮面分别与试验轮对901的两个轮面配合接触，以此带动试验轮对901转动，作为车辆实际行驶于钢轨上的模拟。
试验轮对901是根据试验需要选取实际车辆上使用的轮对，可以将可安装的轮径范围设置为600mm～1250mm，该范围能够涵盖铁路机车、客车、货车、动车组及城轨车辆轮对等大部分轮对。在进行非黏着试验时，试验轮对901为被动驱动的轮对，由轨道轮113带动运行。
轨道轮装置通常安装在具备隔振条件的基座上，以实现轨道轮装置的减振，提高试验精度。
车轮悬挂装置包括导向框114和适配器115。
导向框114与加载装置连接，用于将适配器115及试验轮对901安装固定到试验台上，并作为载荷传递组件，通过与加载装置的连接向试验轮对901传递加载装置施加的试验载荷。
适配器115与导向框114固定连接，并且适配器115上设有与试验轮对901的轴承固定连接的轴箱试验，通过轴承与轴箱实现适配器115与试验轮对901之间空间位置的相对固定。适配器115通常设有两个，试验轮对901安装于两个适配器115之间。适配器115是根据试验车型设计的部件，用于安装试验轮对901的悬挂***，并同样作为载荷传递组件，将试验载荷传递到试验轮对901上。
具体的，导向框114可以设置为呈倒置的U型形状，加载装置连接于导向框114的外侧面，适配器115设置有两个，两个适配器115的一端可拆卸地固定连接于导向框114的内侧顶面，另一端上设有轴箱，试验轮对901的轴承从试验轮对901的外侧面向外延伸并分别与轴箱连接，实现试验轮对转轴与适配器115之间的转动连接。可以理解的是，适配器115可以通过T型槽与导向框114连接，在需要适应不同型号尺寸的试验轮对901时，或者需要试验其他类型的轮时，可以解锁适配器115与导向框114之间的固定，并滑动适配器115于T型槽以调整两适配器115的间距。
加载装置包括垂向作动器116、横向作动器117和纵向作动器118，上述三种作动器的一端铰接于固定支撑结构、另一端铰接于导向框114。
作动器又称激振器，用于进行动力学试验，是动力学试验的出力装置。加载装置的各作动器可根据要进行的试验的具体试验要求受控制***的控制产生作用力，进而通过导向框114向试验轮对901施加相应方向上的载荷。
固定支撑结构为不会产生位移与状态变化的结构，例如固定于地面上的龙门架或其他形状能够适用于试验台的结构。
具体的，加载装置包括两个垂向作动器116、一个横向作动器117和两个纵向作动器118，这些作动器共同实现试验轮对901的多自由度运动。两个垂向作动器116均位于导向框114上方并连接于导向框114的顶面，可根据试验工况要求设定轴重，施加运行过程中的垂向激扰，例如最大轴重设为50t，最高激振频率设为15Hz，最大振幅设为50mm。横向作动器117位于导向框114水平一侧并连接于导向框114的外侧面，负责施加横向载荷。两个纵向作动器118均位于导向框114的后侧并连接于U型导向框114开口处的外侧面，负责施加摇头载荷。通过加载装置可控制试验轮对901实现横移、摇头、侧滚等运动姿态。
进一步地，加载装置可以采用液压激振方式施加载荷，也就是说，加载装置为一液压激振装置，垂向作动器116、横向作动器117和纵向作动器118均为液压式作动器。此时作动器上可以安装Moog液压阀，以控制作动器的动作。Moog液压阀可以设置为通过EtherCAT总线与控制***进行通信。
环境模拟装置设置于轨道轮113的至少一侧，用于向轨道轮113与试验轮对901之间喷撒介质。
环境模拟装置用来模拟轮轨接触表面分别覆盖水、油脂、砂的情况，包括喷水、喷油、撒砂设备中的一种或多种。环境模拟装置包括的同种类设备可以只设置一个，该设备的喷嘴安装在轨道轮113和试验轮对901接触点的前方，并同时地向两接触点处喷撒介质；也可以分别在轨道轮113两侧的两个轮体附近各设置一个该类型设备，两个该类型设备的喷嘴分别安装在轨道轮113和试验轮对901的两接触点的前方，并同时地向两接触点处喷撒介质。
在试验台对试验轮对901实施不同的试验项目时，环境模拟装置启动的设备也随之不同。
测量装置包括安装于加载装置、轨道轮装置、车轮悬挂装置、环境模拟装置和试验轮对901上的传感器，以及安装于轨道轮装置的测量轮轨接触力的测力组件。
各传感器用于分别对加载装置中的各个作动器、轨道轮装置中的电机和轨道轮、车轮悬挂装置和试验轮对的状态进行检测和数据反馈，以实现控制***对各装置的闭环控制以及试验结果的中间过程数据的采集。例如，检测作动器施力的力传感器、检测试验轮对901位移的位移传感器、测量电机转速的传感器等。
测力组件用于测量试验轮对和轨道轮之间的轮轨接触力，用于试验过程的监测和试验结果的计算。
控制***包括电气***、数据采集模块和控制模块。
电气***用于对轨道轮装置进行电气控制，以控制轨道轮驱动电机111的启停、调速、电制动反馈和机械运动控制。具体的，电气***可以包括电源装置、电机调速控制装置、接触器、中间继电器、电气柜等设备。
数据采集模块用于对测量装置进行数据采集，也就是负责采集各传感器、检测器和测力组件获取到的数据，以用于控制模块的控制和试验过程的中间数据记录。数据采集模块可以采用Gantner数据采集模块以及Beckhoff数据采集模块配合使用。
控制模块用于依据数据采集模块采集的数据，对轨道轮装置、加载装置、电气***和环境模拟装置进行控制。
控制模块与数据采集模块、轨道轮装置、加载装置、电气***和环境模拟装置通信连接，能够依据进行的不同试验，自动实施相应的试验流程，获取试验过程中数据采集模块采集到的中间数据，并依据中间数据算出所需的试验结果。该试验台试验功能丰富，能够进行轮轨的蠕滑、疲劳、磨损、轮轨匹配等试验。
控制模块可以采用计算机作为实现其功能的实体设备。计算机可以装有Beckhoff控制模块，通过Beckhoff控制模块实现对加载装置的液压和气压管路阀门(例如Moog液压阀)开闭的控制、对环境模拟装置喷撒动作的控制、对轨道轮驻车制动单元动作的控制、对轨道轮转动(例如Festo气动阀)和作动器伸缩的控制、对润滑油和高压油单元的控制。Beckhoff控制模块可以设置为通过Profibus总线或EtherCAT总线与控制***进行通信。
具体的，控制模块负责监控数据采集模块上传的测量信号(也就是中间数据)、向试验台的相应设备发送动作指令以及控制环境模拟装置的喷撒动作，确保喷撒时机和喷撒量的精确控制。控制模块还可以用于编辑自动运行程序、传感器标定、操作人员与试验台之间的人机交互等功能。可以理解的是，控制模块可以包括有存储单元，用于对控制模块获取到的数据以及运算生成的数据进行存储。
控制***还可以包括网络通讯装置，网络通讯装置可以采用Profibus、EtherCAT、CAN Bus中的一种或多种方式进行数据通信，负责控制***内各模块和装置之间的信号传输。
本实施例公开的轨道车辆轮轨关系试验台，利用加载装置对试验轮对施加多种自由度的载荷，能够用于进行蠕滑试验、磨损试验、疲劳试验、脱轨试验、制动试验等一系列轮对性能试验和轮轨关系试验，并且试验过程完全由控制***控制各装置和设备自动运行，避免了人为操控失误的风险，在满足最高试验速度需求的前提下降低了试验成本；另外，试验台能够对直接安装带一系悬挂的实车轮对进行试验，并能够在试验过程中模拟线路激扰，使得车轮运行状态与实际接近，令试验结果更具有参考价值；同时，试验台能够同时满足铁路机车、客车、货车、动车组及城轨车辆轮对的试验需求，应用领域广泛。
在一种实施方式中，轨道轮113的轮体由轮毂和外圈组成。轮毂与轨道轮驱动电机111之间轴连接，使得轨道轮只能绕轴转动。外圈轨距可以设置为1435mm，轨底坡可以设置为1∶40，材质可以采用与高速铁路钢轨的材质和标准相一致的U71MnK材质。外圈可拆卸地装于轮毂上，以实现通过更换外圈来适应不同线路条件的试验。外圈的廓形可通过专门配备的镟床镟修成试验要求的钢轨廓形。
理论上轨道轮直径越大越接近直线钢轨，模拟就越准确，因此可以将轨道轮113的直径设置为3000mm。计算分析表明：轨道轮直径为2000mm时与直线钢轨相比，接触斑面积误差为12％；轨道轮直径为3000mm时与直线钢轨相比，接触斑面积误差为9％。因此综合考虑了模拟精度和建造成本后确定出轨道轮113采用3000mm直径。
轨道轮113的转动在试验中模拟车辆的平动，轨道轮圆周速度即代表车辆运行速度，轨道轮驱动电机111的功率可以设置为2400kW，使得轨道轮113的最大试验速度可达500km/h。
本实施例的试验台的最高试验速度达500km/h，最大试验轴重50t，轨道轮直径3000mm，主要技术性能指标均处于领先水平，能够适应更多试验工况和试验条件。
在一种实施方式中，测量装置包括：力传感器、第一扭矩传感器、第一光电编码器、测距传感器、加速度传感器、压力传感器中的一种或多种，还包括测力组件。测量装置包括的上述传感器在采集到数据后会上传至控制***的数据采集模块，用作控制过程反馈以及试验数据和试验条件的采集记录。
其中，力传感器安装于加载装置各作动器上，也就是安装于垂向作动器116、横向作动器117和纵向作动器118上，用于测量其横向、垂向和纵向3个方向的作用力。
第一扭矩传感器安装于轨道轮驱动电机111输出端，用于测量轨道轮驱动电机111的输出扭矩。在轨道轮驱动电机111和轨道轮113之间装有轨道轮驱动变速箱112的情况下，第一扭矩传感器安装在轨道轮驱动电机111和轨道轮驱动变速箱113之间。
第一光电编码器安装于轨道轮驱动电机111轴端，用于测量轨道轮驱动电机111的转速，进而得到轨道轮的圆周速度。第一光电编码器可以通过USB通讯方式与控制***进行通信。
测距传感器安装于试验轮对901侧边，用于测量试验轮对901位移量。具体的，测距传感器可以采用激光测距传感器，并主要用于在加载装置控制试验轮对901进行横移、摇头、侧滚等运动姿态时，采集试验轮对901的横向、垂向和纵向3个方向的位移量。
加速度传感器安装于试验轮对901左右两侧的轴箱上，用于测量其横向、垂向和纵向3个方向的振动加速度。轴箱安装于试验轮对的转轴上并位于相应轮体的外侧。
压力传感器安装于作动器的控制管路上，例如液压管路或气压管路上，用于监测管路压力。
测力组件包括多个应变片以及与该多个应变片连接的集流环，各应变片安装于轨道轮113辐板上并形成电桥，从而感应轮轨接触力的变化，集流环与控制模块连接，将检测到的轮轨接触力上传给数据采集模块。其中，辐板为轮轴上垫的用于传递压力辐条，集电环能够用于任何要求连续旋转的同时又需要从固定位置到旋转位置传输电源和信号的机电***中。上述传感器采集的数据均由数据采集模块接收，其中，Gantner数据采集模块实现对测距传感器、力传感器、压力传感器的数据采集；Beckhoff数据采集模块实现对第一扭矩传感器、加速度传感器的数据采集，还可以用于对作动器的油压或气压等测量信号的采集。Gantner数据采集模块和Beckhoff数据采集模块可以设置为通过EtherCAT总线与控制***进行通信。
在一种实施方式中，测量装置还包括：第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、压力传感器中的一项或多项。
其中，第一温度传感器安装于轨道轮113的轴承，第二温度传感器安装于试验轮对901的轴承，第三温度传感器安装于试验轮对901的制动盘，各温度传感器用于监测轨道轮、试验轮对的温度变化。另外，在轨道轮装置设有轨道轮驱动变速箱112时，测量装置还可以包括第四温度传感器，第四温度传感器安装于轨道轮驱动变速箱112上，用于监测变速箱的温度变化。
具体的，可以由Gantner数据采集模块实现对第一、二、三温度传感器数据的采集，由Beckhoff数据采集模块实现对第四温度传感器数据的采集。
下面参考图3-图4详细描述本申请公开的轨道车辆轮轨关系试验台第二实施例，本实施例主要应用于黏着轮的轮轨关系试验，能够模拟实际运行条件下的轮轨接触状态，并基于此进行黏着试验。
如图3-图4所示，本实施例公开的试验台主要包括有：轨道轮装置、黏着轮装置、车轮悬挂装置、加载装置、环境模拟装置、测量装置和控制***。
轨道轮装置包括轨道轮213和轨道轮驱动电机211。轨道轮驱动电机211驱动轨道轮213转动，试验轮与作为试验台中模拟实际轨道的轨道轮213滚动接触。本实施例中，试验轮为单轮的黏着轮902。
车轮悬挂装置包括导向框214和适配器215，导向框214与加载装置连接，适配器215与导向框214固定连接，并且适配器215上设有与黏着轮902的轴承固定连接的轴箱。可以理解的是，适配器215可以通过T型槽与导向框214连接，在需要适应不同型号尺寸的黏着轮902时，或者需要试验其他类型的轮时，可以解锁适配器215与导向框214之间的固定，并滑动适配器215于T型槽以调整两适配器215的间距。
本实施例与前述试验台第一实施例的主要区别在于，本实施例还包括黏着轮装置，用于针对黏着轮的黏着试验进行布置。黏着轮装置包括黏着轮驱动电机216和联轴器218，联轴器218连接黏着轮902和黏着轮驱动电机216，黏着轮驱动电机216驱动黏着轮902转动。进一步地，黏着轮装置还包括黏着轮驱动变速箱217，黏着轮驱动变速箱217连接于黏着轮驱动电机216和联轴器218之间。
具体的，黏着轮驱动变速箱217上可以装有Festo气动阀，以控制变速箱换挡。另外，黏着轮驱动电机216和黏着轮驱动变速箱217可以安装固定在位于轨道轮装置上方的龙门架上。
黏着轮驱动电机216的功率可以设置为2400kW，最大试验速度可达500km/h。运行过程中，黏着轮902与轨道轮213相对滑差的控制精度为1‰，可实现黏着特性曲线的精确绘制。黏着轮902是根据黏着试验需要选取实际车辆上使用的单轮，其初始直径可以设置为920mm，不同于第一实施例中的试验轮对的是，黏着轮902属于主动驱动的单轮，由黏着轮驱动电机216带动运行。
加载装置包括垂向作动器219、横向作动器220和纵向作动器221，上述三种作动器的一端铰接于固定支撑结构、另一端铰接于导向框214。通过加载装置可控制黏着轮902实现横移、摇头、侧滚等运动姿态。
环境模拟装置设置于轨道轮213的至少一侧，用于向轨道轮213与黏着轮902之间喷撒介质。
测量装置包括安装于加载装置、轨道轮装置、车轮悬挂装置、环境模拟装置、黏着轮装置和黏着轮902上的传感器，以及安装于轨道轮装置的测量轮轨接触力的测力组件。测力组件用于测量试验轮对和轨道轮之间的轮轨接触力。由于试验台还包括了黏着轮装置，因此测量装置同时还会测量黏着轮装置和黏着轮902的相应状态数据。
控制***包括电气***、数据采集模块和控制模块。
电气***用于对轨道轮装置和黏着轮装置进行电气控制。由于试验台还包括了黏着轮装置，因此电气***同时还对黏着轮装置进行电气控制，以控制黏着轮驱动电机216的启停、调速、电制动反馈和机械运动控制。电气***包含两套电源装置、电机调速控制装置、接触器、中间继电器、电气柜，针对轨道轮装置和黏着轮装置各配备一套。
数据采集模块用于对测量装置进行数据采集。
控制模块用于依据数据采集模块采集的数据，对轨道轮装置、黏着轮装置、加载装置、电气***和环境模拟装置进行控制。由于试验台还包括了黏着轮装置，因此控制模块同时还负责处理测量装置采集到的关于黏着轮装置的状态数据，并据此实施黏着试验。
本实施例的轨道轮装置、车轮悬挂装置、测量装置、加载装置和环境模拟装置等部件的具体结构均可参照前述试验台第一实施例所描述的结构设置，不再一一赘述。
本实施例公开的车辆黏着轮轮轨关系试验台，利用加载装置对黏着轮施加多种自由度的载荷，能够用于进行轮轨黏着试验，并且试验过程完全由控制***控制各装置和设备自动运行，避免了人为操控失误的风险；另外，试验台能够对直接安装带一系悬挂的车轮进行试验，并能够在试验过程中模拟线路激扰，使得车轮运行状态与实际接近，令试验结果更具有参考价值；同时，试验台能够同时满足铁路机车、客车、货车、动车组及城轨车轮的试验需求，应用领域广泛。
在一种实施方式中，测量装置包括：力传感器、第一扭矩传感器、第二扭矩传感器、第一光电编码器、第二光电编码器、测距传感器、加速度传感器、压力传感器中的一种或多种，还包括测力组件。测量装置包括的上述传感器和测力组件在采集到数据后会上传至控制***的数据采集模块，用作控制过程反馈以及试验数据和试验条件的采集记录。
其中，力传感器安装于加载装置各作动器上，也用于测量其横向、垂向和纵向3个方向的作用力。
第一扭矩传感器安装于轨道轮驱动电机211输出端，用于测量轨道轮驱动电机211的输出扭矩。第二扭矩传感器安装于黏着轮驱动电机216输出端，用于测量黏着轮驱动电机216的输出扭矩。
第一光电编码器安装于轨道轮驱动电机211轴端，用于测量轨道轮驱动电机211的转速。第二光电编码器安装于黏着轮驱动电机216轴端，用于测量黏着轮驱动电机216的转速，进而得到黏着轮的圆周速度。第二光电编码器可以通过USB通讯方式与控制***进行通信。
测距传感器安装于黏着轮902侧边，用于测量黏着轮902位移量。
加速度传感器安装于黏着轮902左右两侧的轴箱上，用于测量其横向、垂向和纵向3个方向的振动加速度。
压力传感器安装于作动器的控制管路上，例如液压管路或气压管路上，用于监测管路压力。
测力组件包括多个应变片以及与该多个应变片连接的集流环，各应变片安装于轨道轮213辐板上并形成电桥，从而感应轮轨接触力的变化，集流环与控制模块连接，将检测到的轮轨接触力上传给数据采集模块。
上述传感器采集的数据均由数据采集模块接收，其中，Gantner数据采集模块实现对黏着轮和导向框的位移、作动器的力和行程、制动压力等测量信号的采集；Beckhoff数据采集模块实现对轴箱振动加速度、轨道轮驱动电机扭矩、作动器的油压或气压等测量信号的采集。
在一种实施方式中，测量装置还包括：第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、压力传感器中的一项或多项。
其中，第一温度传感器安装于轨道轮113的轴承，第四温度传感器安装于轨道轮驱动变速箱112上，第五温度传感器安装于黏着轮902的轴承，第六温度传感器安装于黏着轮902的制动盘，各温度传感器用于监测轨道轮、黏着轮的温度变化。
下面参考图1-图2详细描述本申请公开的轮轨蠕滑试验方法实施例。本实施例的方法基于前述轨道车辆轮轨关系试验台第一实施例进行实施。
如图1-图2所示，控制***的控制模块依据选择的试验项目以及试验过程中测量装置采集的数据自动控制轨道轮装置、加载装置、电气***和环境模拟装置进行相应动作，依据设定的速度、轮对横移、摇头、各方向载荷以及其他需要用到的控制参数自动实施试验，并在试验过程中依据测量装置的反馈控制试验过程的进行，同时自动记录保存试验数据。具体的，本实施例公开的轮轨蠕滑试验方法包括以下步骤111至步骤116。
步骤111，试验台控制***的控制模块控制垂向作动器116加载至设定的试验轴重。
步骤112，试验台控制***的电气***控制轨道轮驱动电机111，进而控制轨道轮113加速至设定速度。
步骤113，控制模块控制横向作动器117动作，以使试验轮对901相对于轨道轮113横向移动，例如逐渐分别向右和向左横向移动，直至设定的最大横移量，并在之后使试验轮对901反向移动直至横移量为0。在该步骤的的实施过程中，试验台测量装置的测力组件实时检测试验轮对901和轨道轮113之间的轮轨接触力，测量装置的光电编码器、加速度传感器等实时检测试验轮对901和轨道轮113的转速。
步骤114，控制模块控制纵向作动器118动作，使试验轮对901相对于轨道轮113在水平方向上转动，例如逐渐顺时针和逆时针摇头，直至设定的最大转动量(最大摇头角)，之后使试验轮对901反向转动直至水平转动量(摇头角)为0。在该步骤的的实施过程中，试验台测量装置的测力组件实时检测试验轮对901和轨道轮113之间的轮轨接触力，测量装置的光电编码器、加速度传感器等实时检测试验轮对901和轨道轮113的转速。
步骤115，控制模块控制电气***动作，进而控制轨道轮113减速至停止转动。最后，控制模块基于步骤113和步骤114中采集的轮轨接触力和圆周速度得到蠕滑力和蠕滑率，绘制出蠕滑力与蠕滑率的关系曲线，进而得到轮轨蠕滑试验结果。
在执行上述步骤113和步骤114时，还可以根据试验条件的需要，选择性地执行以下两个步骤中的一个或全部。其中一个步骤为：控制模块控制垂向作动器116在试验轮对901的横移和转动过程中对试验轮对901施加垂向振动激扰，；另一个步骤为控制模块控制环境模拟装置在试验轮对901的横移和转动过程中向轮轨接触区域喷撒介质。
另外，在实施上述步骤111之前，还涉及一些试验准备工作，具体可以包括以下步骤101至步骤103。
步骤101，控制***的控制模块自动控制加载装置动作进而带动导向框114移动，以使试验轮和轨道轮113的轮面相接触。试验轮对901安装到导向框214上后，控制***自动控制加载装置中的垂向作动器116、横向作动器117和纵向作动器118进行伸缩来移动导向框214，以将试验轮对901定位到轨道轮113顶端并使试验轮对901和轨道轮113的轮面接触。
步骤102，测量装置检测试验轮和轨道轮113之间的相对位置，控制模块依据测量装置的检测结果控制加载装置动作，以使试验轮和轨道轮113径向对齐。测量装置可以通过测距传感器(例如激光测距传感器)的读数计算试验轮对901与轨道轮113的相对位置，并微调作动器以使轮轨处于对中状态，将此时的作动器行程作为试验轮对901的初始位置状态保存到控制***的存储模块中。
步骤103，在实施试验项目之前，控制模块可以：根据试验风险情况，对轨道轮装置、加载装置等执行机构的位移、力、扭矩或振动加速度设定两级限值，试验过程中传感器测得的数值如果超过第一级限值，控制***会做警告提示，超过第二级限值则控制模块控制各设备自动急停；根据试验项目需要选择要存储的测量通道，设定采样间隔和存储时长；开启相关的动力设备和辅助设备，例如冷却水***、空压机等，启动试验台的控制***，润滑油、高压油供应***在此过程中联动开启。
本实施例公开的轮轨蠕滑试验方法能够试验轮轨蠕滑力与蠕滑率的关系，验证轮轨滚动接触模型，试验不同速度和振动条件下的轮轨蠕滑力情况，对轮对的蠕滑性能是否符合要求进行试验和判断。
下面参考图1-图2详细描述本申请公开的轮轨磨损试验方法实施例。本实施例的方法基于前述轨道车辆轮轨关系试验台第一实施例进行实施。
如图1-图2所示，控制***的控制模块依据选择的试验项目以及试验过程中测量装置采集的数据自动控制轨道轮装置、加载装置、电气***和环境模拟装置进行相应动作，依据设定的速度、轮对横移、摇头、各方向载荷以及其他需要用到的控制参数自动实施试验，并在试验过程中依据测量装置的反馈控制试验过程的进行，同时自动记录保存试验数据。具体的，本实施例公开的轮轨磨损试验方法包括以下步骤121至步骤126。
步骤121，测量试验轮对901车轮踏面的初始外形。
步骤122，试验台控制***的控制模块控制垂向作动器116加载至设定的试验轴重。
步骤123，轨道轮速度、各方向载荷根据模拟的线路条件预先计算确定，试验台控制***的电气***依据预先算出的线路条件控制轨道轮113加速至设定速度，同时控制模块依据预先算出的线路条件控制加载装置的各作动器动作，各控制动作按时间顺序依次执行。
步骤124，在试验轮对的转动量超出设定里程后，停止轨道轮113的运转和加载装置的施加载荷动作，再次测量试验轮对901车轮踏面的外形。
步骤125，重复执行步骤122至步骤124，直至试验轮对901的运行里程达到设定总里程。
步骤126，基于步骤121测量的得到的初始外形和步骤124、125中多次测量得到的试验轮对901车轮踏面外形，分析试验轮对901随运行里程的磨耗量。
另外，在实施上述步骤121之前，还涉及一些试验准备工作，具体可以包括上述蠕滑试验方法实施例中提及的步骤101至步骤103。
本实施例公开的轮轨磨损试验方法，能够试验不同速度下，轮对直线蛇行运动和通过曲线，以及不同曲线超高、冲角、横移量对轮轨磨耗的影响，对轮对的耐磨损性能是否符合要求进行试验和判断。
下面参考图1-图2详细描述本申请公开的轮轨滚动接触疲劳试验方法实施例。本实施例的方法基于前述轨道车辆轮轨关系试验台第一实施例进行实施。
如图1-图2所示，控制***的控制模块依据选择的试验项目以及试验过程中测量装置采集的数据自动控制轨道轮装置、加载装置、电气***和环境模拟装置进行相应动作，依据设定的速度、轮对横移、摇头、各方向载荷以及其他需要用到的控制参数自动实施试验，并在试验过程中依据测量装置的反馈控制试验过程的进行，同时自动记录保存试验数据。具体的，本实施例公开的轮轨滚动接触疲劳试验方法包括以下步骤131至步骤136。
步骤131，测量试验轮对901的初始疲劳裂纹尺寸。
步骤132，试验台控制***的控制模块控制垂向作动器116加载至设定的试验轴重。
步骤133，轨道轮速度、各方向载荷根据模拟的线路条件预先计算确定，试验台控制***的电气***依据预先算出的线路条件控制轨道轮113加速至设定速度，同时控制模块依据预先算出的线路条件控制加载装置的各作动器动作，各控制动作按时间顺序依次执行。
步骤134，在试验轮对的转动量超出设定里程后，停止轨道轮113的运转和加载装置的施加载荷动作，再次测量试验轮对901的疲劳裂纹尺寸。
步骤135，重复执行步骤132至步骤134，直至试验轮对901的运行里程达到设定总里程。
步骤136，基于步骤131测量的得到的初始疲劳裂纹尺寸和步骤134、135中多次测量得到的试验轮对901疲劳裂纹尺寸，分析疲劳裂纹尺寸随运行里程的磨耗量。
另外，在实施上述步骤131之前，还涉及一些试验准备工作，具体可以包括上述蠕滑试验方法实施例中提及的步骤101至步骤103。
本实施例公开的轮轨滚动接触疲劳试验方法，能够模拟轮轨滚动接触的疲劳现象，研究牵引、制动、振动以及冲角等对轮轨滚动接触疲劳现象的影响，对轮对的耐接触疲劳性能是否符合要求进行试验和判断。
下面参考图1-图2详细描述本申请公开的轮轨脱轨试验方法实施例。本实施例的方法基于前述轨道车辆轮轨关系试验台第一实施例进行实施。
如图1-图2所示，控制***的控制模块依据选择的试验项目以及试验过程中测量装置采集的数据自动控制轨道轮装置、加载装置、电气***和环境模拟装置进行相应动作，依据设定的速度、轮对横移、摇头、各方向载荷以及其他需要用到的控制参数自动实施试验，并在试验过程中依据测量装置的反馈控制试验过程的进行，同时自动记录保存试验数据。具体的，本实施例公开的轮轨脱轨试验方法包括以下步骤141至步骤146。
步骤141，试验台控制***的控制模块控制垂向作动器116加载至设定的试验轴重。
步骤142，试验台控制***的电气***控制轨道轮驱动电机111，进而控制轨道轮113加速至设定速度。
步骤143，控制模块控制纵向作动器118动作，以使左右2个纵向作动器伸缩，进而使试验轮对901的冲角达到设定数值。
步骤144，控制模块控制横向作动器117动作，横向作动器缓慢加载，以使试验轮对901发生横移，直至试验轮对901轮缘的轮面与轨道轮113轮面接触，以模拟试验轮对爬上钢轨的情景，并在之后控制横向作动器减载至0，以使试验轮对901反向移动直至横移量为0。在该步骤的的实施过程中，试验台测量装置的测力组件实时检测试验轮对901和轨道轮113之间的轮轨接触力。
步骤145，改变冲角的设定数值，重复执行步骤143-步骤144，直至遍历完成所有的冲角设定数值。在该步骤的的实施过程中，试验台测量装置的测力组件实时检测试验轮对901和轨道轮113之间的轮轨接触力。
最后，控制模块基于步骤143和步骤144中采集的轮轨接触力算出在不同冲角和横移条件下的脱轨系数和轮重减载率，进而得到轮轨脱轨试验结果。
另外，在实施上述步骤141之前，还涉及一些试验准备工作，具体可以包括上述蠕滑试验方法实施例中提及的步骤101至步骤103。
本实施例公开的轮轨脱轨试验方法，能够模拟轮对运动在曲线轨道上时由于较大横向力作用或较大轮重减载率造成的脱轨，对轮对的防脱轨性能是否符合要求进行试验和判断。
下面参考图1-图2详细描述本申请公开的轮轨制动试验方法实施例。本实施例的方法基于前述轨道车辆轮轨关系试验台第一实施例进行实施。
如图1-图2所示，控制***的控制模块依据选择的试验项目以及试验过程中测量装置采集的数据自动控制轨道轮装置、加载装置、电气***和环境模拟装置进行相应动作，依据设定的速度、轮对横移、摇头、各方向载荷以及其他需要用到的控制参数自动实施试验，并在试验过程中依据测量装置的反馈控制试验过程的进行，同时自动记录保存试验数据。具体的，本实施例公开的轮轨制动试验方法包括以下步骤151至步骤154。
步骤151，试验台控制***的控制模块控制垂向作动器116加载至设定的试验轴重。
步骤152，试验台控制***的电气***控制轨道轮驱动电机111，进而控制轨道轮113加速至设定速度。
步骤153，控制模块控制空压机动作，以向试验轮对901的制动盘施加设定压力，进而使制动盘以设定空气压力进行制动，以使轨道轮驱动电机111随制动盘的制动力大小而改变减速度，直至试验轮对901和轨道轮113减速至0。
步骤154，测量装置实时检测轨道轮113的速度，以计算制动距离。例如可以采用第一光电编码器来检测轨道轮驱动电机111的转速，进而得到轨道轮113的圆周速度，并依据轨道轮113从开始制动时刻开始直到停止转动过程中的圆周速度变化，进而计算出制动距离。
需要说明的是，轨道轮驱动电机111具备电惯量模拟功能，在制动试验时，可根据设定的轴重模拟出车辆的平动惯量，进而根据实时测量的制动力计算相应的减速度，控制轨道轮减速。电惯量连续可调，模拟范围可设置为16t～50t。
另外，在实施上述步骤151之前，还涉及一些试验准备工作，具体可以包括上述蠕滑试验方法实施例中提及的步骤101至步骤103。
本实施例公开的轮轨制动试验方法，能够试验车轮在盘形制动或电制条件下的轮轨接触状态、制动盘温度、制动距离以及制动时间等，对轮对的制动性能是否符合要求进行试验和判断。
以上所述的试验方法为单轮对轮轨关系试验台的基本试验功能，通过搭配其他装置，合理设计试验方案，可以扩展出多项试验能力。例如，搭配陶瓷粒子喷射装置，可以开展陶瓷粒子材料增黏性能试验，优化喷射时间和喷射量；基于制动试验功能，搭配制动防滑***，可以开展制动防滑试验，优化防滑控制策略；基于轮轨蠕滑试验、磨损试验及滚动接触疲劳试验，通过改变试验轮对和轨道轮的廓形、材质，可以开展轮轨廓形及材质硬度的匹配关系优化试验。
下面参考图3-图4详细描述本申请公开的轮轨黏着试验方法实施例。本实施例的方法基于前述轨道车辆轮轨关系试验台第二实施例进行实施。
如图3-图4所示，控制***的控制模块依据选择的试验项目以及试验过程中测量装置采集的数据自动控制轨道轮装置、加载装置、电气***和环境模拟装置进行相应动作，依据设定的速度、轮对横移、摇头、各方向载荷以及其他需要用到的控制参数自动实施试验，并在试验过程中依据测量装置的反馈控制试验过程的进行，同时自动记录保存试验数据。具体的，本实施例公开的轮轨制动试验方法包括以下步骤161至步骤164。
步骤161，试验台控制***的控制模块控制垂向作动器219加载至设定的试验轴重。
步骤162，电气***控制轨道轮213和黏着轮902同步加速至设定速度。具体的，试验台控制***的电气***控制轨道轮驱动电机111和黏着轮驱动电机216，进而控制轨道轮213和黏着轮902同步加速。
步骤163，电气***控制轨道轮213转速不变，同时逐渐提高黏着轮902转速，直至达到最大蠕滑率。在该步骤的实施过程中，试验台测量装置的测力组件实时检测黏着轮902和轨道轮213之间的轮轨接触力，测量装置的光电编码器、加速度传感器等实时检测黏着轮902和轨道轮213的转速。可以理解的是，步骤163中提高黏着轮902转速对应的是牵引黏着试验，若要进行制动黏着试验，则该步骤为电气***控制轨道轮213转速不变，同时逐渐减小黏着轮902转速，直至达到最大蠕滑率。
步骤164，电气***控制轨道轮213转速不变，同时逐渐减小黏着轮902转速，直至蠕滑率为0。在该步骤的的实施过程中，试验台测量装置的测力组件实时检测黏着轮902和轨道轮213之间的轮轨接触力，测量装置的光电编码器、加速度传感器等实时检测黏着轮902和轨道轮213的转速。若要进行制动黏着试验，则该步骤为电气***控制轨道轮213转速不变，同时逐渐提高黏着轮902转速，直至蠕滑率为0。
步骤165，电气***控制轨道轮213和黏着轮902同步减速至停止转动，减速至0。最后，在步骤163至步骤164的实施过程中，控制模块基于步骤163和步骤164中采集的轮轨接触力和转速，绘制出黏着特性曲线，得到黏着力随蠕滑率的变化情况。
在执行上述步骤163和步骤164时，还可以根据试验条件的需要，选择性地执行以下两个步骤中的一个或全部。其中一个步骤为：控制模块控制垂向作动器219在黏着轮902的横移和转动过程中对黏着轮902施加垂向振动激扰，；另一个步骤为控制模块控制环境模拟装置在黏着轮902的横移和转动过程中向轮轨接触区域喷撒介质。
另外，在实施上述步骤161之前，还涉及一些试验准备工作，具体可以包括上述蠕滑试验方法实施例中提及的步骤101至步骤103。
本实施例公开的黏着试验方法，能够试验轮轨黏着力随蠕滑率的变化规律，即黏着特性曲线，寻找最佳黏着点，研究轴重、速度、振动、轮轨界面情况等因素对轮轨黏着力的影响，对黏着轮的黏着性能是否符合要求进行试验和判断。
以上所述的试验方法为黏着轮轮轨关系试验台的基本试验功能，通过搭配其他装置，合理设计试验方案，可以扩展出多项试验能力。例如，基于轮轨黏着试验功能，搭配踏面清扫器，可以开展研磨子增黏性能试验。
在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种轨道车辆轮轨关系试验台，其特征在于，包括：轨道轮装置、车轮悬挂装置、加载装置、测量装置、环境模拟装置和控制***；其中，
所述轨道轮装置包括轨道轮以及驱动所述轨道轮转动的轨道轮驱动电机，试验轮通过滚动接触布置在所述轨道轮上；
所述车轮悬挂装置包括与所述加载装置连接的导向框以及与所述导向框连接的适配器，所述适配器设有与试验轮的轴承固定连接的轴箱；
所述加载装置包括一端铰接于固定支撑结构、另一端铰接于所述导向框的垂向作动器、横向作动器和纵向作动器；
所述环境模拟装置设置于所述轨道轮的至少一侧，用于向所述轨道轮与试验轮之间喷撒介质；
所述测量装置包括安装于所述加载装置、所述轨道轮装置、所述车轮悬挂装置、所述环境模拟装置和试验轮的传感器，以及安装于所述轨道轮装置的测量轮轨接触力的测力组件；
所述控制***包括对所述轨道轮装置进行电气控制的电气***，对所述测量装置进行数据采集的数据采集模块，以及依据所述数据采集模块采集的数据对所述轨道轮装置、所述加载装置、所述电气***和所述环境模拟装置进行控制的控制模块。
2.如权利要求1所述的试验台，其特征在于，所述测量装置包括：
安装于所述加载装置各作动器上的力传感器；和/或，
安装于所述轨道轮驱动电机输出端的第一扭矩传感器；和/或，
安装于所述轨道轮驱动电机轴端的第一光电编码器；和/或，
安装于试验轮侧边的测量试验轮位移量的测距传感器；和/或，
安装于试验轮两侧轴箱上的加速度传感器；
另外，所述测力组件包括安装于所述轨道轮辐板上的形成电桥的多个应变片，以及与所述电桥和所述数据采集模块连接的集流环。
3.如权利要求1或2所述的试验台，其特征在于，该试验台还包括：
黏着轮装置，所述黏着轮装置包括黏着轮驱动电机和联轴器，所述联轴器连接黏着轮和所述黏着轮驱动电机，所述黏着轮驱动电机驱动黏着轮转动。
4.如权利要求3所述的试验台，其特征在于，所述测量装置包括：
安装于所述黏着轮驱动电机输出端的第二扭矩传感器；和/或，
安装于所述黏着轮驱动电机轴端的第二光电编码器。
5.一种基于权利要求1或2所述的试验台进行的轮轨蠕滑试验方法，其特征在于，包括：
步骤111，控制模块控制垂向作动器加载至设定的试验轴重；
步骤112，电气***控制轨道轮加速至设定速度；
步骤113，所述控制模块控制横向作动器动作，以使试验轮对相对于所述轨道轮横向移动直至设定的最大横移量，并在之后使试验轮对反向移动直至横移量为0；
步骤114，所述控制模块控制纵向作动器动作，使试验轮对相对于所述轨道轮在水平方向上转动直至设定的最大转动量，之后使试验轮对反向转动直至水平转动量为0；
步骤115，所述电气***控制所述轨道轮减速至停止转动；其中，
在步骤113至步骤114的实施过程中，测量装置实时检测试验轮对和轨道轮之间的轮轨接触力，以及试验轮对和轨道轮的转速，以使所述控制模块算出蠕滑力和蠕滑率。
6.一种基于权利要求1或2所述的试验台进行的轮轨磨损试验方法，其特征在于，包括：
步骤121，测量试验轮对车轮踏面的初始外形；
步骤122，控制模块控制垂向作动器加载至设定的试验轴重；
步骤123，电气***依据预先算出的线路条件控制轨道轮加速至设定速度，同时所述控制模块依据预先算出的线路条件控制加载装置的各作动器动作；
步骤124，在试验轮对的转动量超出设定里程后，停止所述轨道轮的运转和所述加载装置的施加载荷动作，再次测量试验轮对车轮踏面的外形；
步骤125，重复执行步骤122至步骤124，直至试验轮对的运行里程达到设定总里程；
步骤126，基于所述初始外形和多次测量得到的试验轮对车轮踏面外形分析试验轮对随运行里程的磨耗量。
7.一种基于权利要求1或2所述的试验台进行的轮轨滚动接触疲劳试验方法，其特征在于，包括：
步骤131，测量试验轮对的初始疲劳裂纹尺寸；
步骤132，控制模块控制垂向作动器加载至设定的试验轴重；
步骤133，电气***依据预先算出的线路条件控制轨道轮加速至设定速度，同时所述控制模块依据预先算出的线路条件控制加载装置的各作动器动作；
步骤134，在试验轮对的转动量超出设定里程后，停止所述轨道轮的运转和所述加载装置的施加载荷动作，再次测量试验轮对的疲劳裂纹尺寸；
步骤135，重复执行步骤132至步骤134，直至试验轮对的运行里程达到设定总里程；
步骤136，通过多次测量得到的试验轮对疲劳裂纹尺寸分析试验轮对的疲劳裂纹尺寸随运行里程的变化量。
8.一种基于权利要求1或2所述的试验台进行的脱轨试验方法，其特征在于，包括：
步骤141，控制模块控制垂向作动器加载至设定的试验轴重；
步骤142，电气***控制轨道轮加速至设定速度；
步骤143，所述控制模块控制纵向作动器动作，以使试验轮对的冲角达到设定数值；
步骤144，所述控制模块控制横向作动器动作，以使试验轮对发生横移直至试验轮对的轮缘顶与轨道轮踏面接触，并在之后使试验轮对反向移动直至横移量为0；
步骤145，改变冲角的设定数值，重复执行步骤143至步骤144，直至遍历完成所有的冲角设定数值；其中，
在步骤143至步骤144的实施过程中，测量装置实时检测试验轮对和轨道轮之间的轮轨接触力，以使所述控制模块算出在不同冲角和横移条件下的脱轨系数和轮重减载率。
9.一种基于权利要求1或2所述的试验台进行的制动试验方法，其特征在于，包括：
步骤151，控制模块控制垂向作动器加载至设定的试验轴重；
步骤152，电气***控制轨道轮加速至设定速度；
步骤153，控制试验轮对的制动盘以设定压力的空气进行制动，直至试验轮对和轨道轮停止转动；
步骤154，测量装置实时检测轨道轮的速度，以计算制动距离。
10.一种基于权利要求3或4所述的试验台进行的轮轨黏着试验方法，其特征在于，包括：
步骤161，控制模块控制垂向作动器加载至设定的试验轴重；
步骤162，电气***控制轨道轮和黏着轮同步加速至设定速度；
步骤163，电气***控制轨道轮转速不变，同时提高黏着轮转速，直至达到最大蠕滑率；
步骤164，电气***控制轨道轮转速不变，同时减小黏着轮转速，直至蠕滑率为0；
步骤165，电气***控制轨道轮和黏着轮同步减速至停止转动；其中，
在步骤163至步骤164的实施过程中，测量装置实时检测黏着轮和轨道轮之间的轮轨接触力，以及黏着轮和轨道轮的转速，以使所述控制模块计算得到黏着力随蠕滑率的变化情况。
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