(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 202210603527.8 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 中国国家铁路集团有限公司 地址 100844 北京市海淀区复兴 路10号 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 　 中国铁道科 学研究院集团有限公司 (72)发明人 徐旸　韩宏洋　郄录朝　王红　 尤瑞林　杜香刚　余文颖　李录壮　 李毅　迟伟　 (74)专利代理 机构 北京巨弘知识产权代理事务 所(普通合伙) 11673 专利代理师 赵洋 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06T 17/10(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种铁路碎石道床界面空间几何特征分析 方法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种铁路碎石道床界面空间 几何特征分析方法及装置， 基于道砟箱模拟试 验、 塑性泡沫板、 三维扫描数字模型重建试验开 发了能较好地模拟有砟道床界面的几何特性的 方法， 该方法的结果可用于与有砟轨道相接触的 部件的性能参数设计中。 可模拟道床界面几何特 征的铁路碎石道床界面空间几何特征分析装置， 可用于有关道床界面几何特征相关试验； 对道床 与上下结构间界面几何特征进行精 准模拟； 用于 有关道床界面几何特征相关试验， 解决了试验可 重复性问题， 防止道砟接触的随机性造成结果不 准确； 具有结构轻量化的优点， 便于使用； 铁路碎 石道床界面空间几何特征分析装置具有结构轻 量化的优点， 便 于使用。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115033957 A 2022.09.09 CN 115033957 A 1.一种铁路碎石道床界面空间几何特 征分析方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 道砟箱内由上至下分别设置加载装置、 道砟和软质采集板； S2、 所述加载装置在所述道砟箱内向所述软质采集板方向模拟道床工作条件加载； S3、 扫描软质采集板上的加载痕迹， 作为道床与其他轨道结构界面接触的几何特征原 始数据； S4、 根据现有的全部所述几何特性原始数据进行进行数字模型重构， 得到道床接触界 面面积与深度的关系曲线和单位 面积内接触点数； S5、 判断本次数据收集是否为第一次数据收集， 是则进行步骤S6； 否则进行步骤S 8； S6、 取当前道床接触界面面积与深度的关系曲线的数据， 计算道床接触界面面积与深 度关系平均值； S7、 重复步骤S1； S8、 取当前得到的全部道床接触界面面积与深度的关系曲线的数据， 计算道床接触界 面面积与深度关系平均值， 比较本次平均值相较上一次得到的平均值误差是否相差小于 3％， 是则进行步骤S9； 否则进行步骤S1； S9、 将在先检测的各属性均值作为道床接触界面几何特征的最终数值， 并根据最终得 到的道床接触界面几何特 征制作铁路碎石道床界面空间几何特 征分析装置 。 2.根据权利要求1所述的一种铁路碎石道床界面空间几何特征分析方法， 其特征在于： 步骤S4具体包括： S41、 扫描所述软质采集板与所述道砟接触的面； S42、 根据扫描结果建立所述软质采集板 接触面的数字模型； S43、 根据所述数字模型合成数字等深线图； S44、 基于等深线图中深度和总面积关系， 构建道床接触界面 面积与深度的关系曲线； S45、 等深线深度为零时产生的道砟挤压轮廓线形心代替该道砟， 形成道砟的接触点分 析图。 3.根据权利要求1所述的一种铁路碎石道床界面空间几何特征分析装置， 其特征在于： 包括托板(1)、 加载板(2)和若干道砟模拟块(3)， 所述加载板(2)设置在所述托板(1)一侧板 面上， 所述托板(1)长宽均大于所述加载板(2)长宽， 所述道砟模拟块(3)均匀设置在所述加 载板(2)表面。 4.根据权利要求2所述的一种铁路碎石道床界面空间几何特征分析装置， 其特征在于： 所述道砟模拟块(3)为旋转体， 所述道砟模拟块(3)高度为道床接触深度均值， 所述道砟模 拟块(3)封闭旋转面的线由根据所述道床接触界面面积与深度的关系曲线中横向均匀的取 曲线上的若干点后连接所成的波折线和所述波折线首尾端点分别引向x轴的垂线组成。 5.根据权利要求3所述的一种铁路碎石道床界面空间几何特征分析装置， 其特征在于： 所述道砟模拟块(3)之间的密度等于所述单位 面积内接触点数的最终数值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115033957 A 2一种铁路碎石道床界面空间几何特征分析方 法及装置 技术领域 [0001]本发明涉及轨道领域， 特别是涉及一种铁路碎石道床界面空间几何特征分析方法 及装置。 背景技术 [0002]形态各异的碎石道砟组成道床后， 在与上部轨枕、 下部硬质基础(桥梁、 隧道)接触 时， 道床界面的几何特征及接触特征十 分复杂， 尚未有相关的论文及专利， 能较好地模拟碎 石道砟所组成的道床界面的几何特性。 [0003]且道床界面的几何特性是轨道结构设计、 影响线路运营维护的关键参数， 但由于 道床界面几何特征难以获取， 故尚未有研究成果解决道床界面几何特征模拟的问题。 在有 砟轨道基础、 及部件(轨枕)设计时缺乏相应的参数。 [0004]由此现需一种铁路碎石道床界面空间几何特征分析方法及其分析结构得到的具 有道砟几何特 征的标准 化装置解决上述问题。 发明内容 [0005]本发明是为了解决现有技术中道床界面的几何特性是轨道结构设计、 影响线路运 营维护的关键参数， 现有技术对于道床界面几何特征难以获取， 在 有砟轨道基础、 及部件设 计时缺乏相应的参数的问题， 提供了一种铁路碎石道床界面空间几何特征分析方法及装 置， 基于道砟箱模拟试验、 塑性泡沫板、 三 维扫描数字模型重 建试验开 发了能较好地模拟有 砟道床界面的几何特性的方法， 解决了上述问题。 [0006]本发明提供了一种铁路碎石道床界面空间几何特 征分析方法， 包括以下步骤： [0007]S1、 道砟箱内由上至下分别设置加载装置、 道砟和软质采集板； [0008]S2、 加载装置在道砟箱内向软质采集板方向模拟道床工作条件加载； [0009]S3、 扫描软质采集板上的加载痕迹， 作为道床与其他轨道结构界面接触 的几何特 征原始数据； [0010]S4、 根据现有的全部几何特性原始数据进行进行数字模型重构， 得到道床接触界 面面积与深度的关系曲线和单位 面积内接触点数； [0011]S5、 判断本次数据收集是否为第一次数据收集， 是则进行步骤S6； 否则进行步骤 S8； [0012]S6、 取当前道床接触界面面积与深度的关系曲线的数据， 计算道床接触界面面积 与深度关系平均值； [0013]S7、 重复步骤S1； [0014]S8、 取当前得到 的全部道床接触界面面积与深度的关系曲线的数据， 计算道床接 触界面面积与深度关系平均值， 比较本次平均值相较上一次得到的平均值误差是否相差小 于3％， 是则进行步骤S9； 否则进行步骤S1； [0015]S9、 将在先检测的各属性均值作为道床接触界面几何特征的最终数值， 并根据最说　明　书 1/4 页 3 CN 115033957 A 3