《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》是北京交通大學於2009年12月10日申請的專利，該專利的申請號為2009102424178，公布號為CN101719183A，授權公布日為2010年6月2日，發明人是高亮、肖宏、蔡小培、尹輝、曲村、胡華鋒、張曉娟、楊文茂、張世棟、湯超、李崇、王玥橋。
《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》是基於有限元理論建立軌道結構和各部件的模型，高度仿真室內試驗和現場試驗條件；通過更換和組合不同類型的部件，模擬各種載入條件下軌道關鍵部件和軌道整體結構的受力與變形等情況，並對得到的模擬試驗數據加以整理和分析，生成形象的動畫進行演示。該發明通過構建友好的人機互動平台模擬軌道結構及部件的室內試驗和現場試驗，解決實際試驗中存在的試驗設備和試驗部件造價高昂、試驗過程較為複雜繁瑣、且易受外界環境影響、需要的試驗經費和人力投資巨大等問題。基於該發明的模擬系統可為高速鐵路和城市軌道交通的相關科研及教學提供經濟、快捷、生動的仿真試驗和演示平台。
2016年12月7日，《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統
- 公布號：CN101719183A
- 授權日：2010年6月2日
- 申請號：2009102424178
- 申請日：2009年12月10日
- 申請人：北京交通大學
- 地址：北京市海淀區西直門外上園村3號
- 發明人：高亮、肖宏、蔡小培、尹輝、曲村、胡華鋒、張曉娟、楊文茂、張世棟、湯超、李崇、王玥橋
- Int.Cl.：G06F17/50(2006.01)I
- 代理機構：北京市商泰律師事務所
- 代理人：毛燕生
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,操作內容,實施案例,榮譽表彰,
專利背景
隨著中國路網幹線的全面提速，高速鐵路、客運專線、重載運輸和城市軌道交通的發展，軌道結構作為鐵路或捷運行車的重要基礎設施，面臨著高（快）速和重載等諸多技術難題。為保證高速鐵路和客運專線的高平順性和高舒適性、延長重載鐵路軌道結構部件的使用壽命、實現城市軌道交通的減振降噪，中國軌道交通積極引入和自主創新了軌道結構及部件，解決了軌道工程建設中一些關鍵技術難題，取得了顯著的社會效益和經濟效益，如無砟軌道的大面積推廣和鋪設、減振扣件和高速道岔的套用等，為高速、重載鐵路和城市軌道交通提供了有力的技術支撐。
在軌道結構及部件研發項目中，軌道結構試驗對軌道結構的開發設計、施工、試運營和養護維修提供了重要的技術標準和參考依據，是軌道結構的研究過程中必不可少的一環，占有非常重要的地位。借鑑中國國外軌道結構及部件較成熟的技術與研究發展模式，軌道結構及部件的開發與設計首先需要進行大量的室內試驗和現場試驗，在滿足一定的技術標準後，才能在現場推廣和套用。無論是室內試驗還是現場試驗均需要昂貴的試驗設備和試驗部件，試驗過程也相當複雜與繁瑣，而且受到外界環境影響較大，需要付出大量的科研經費和人力資源，最終增加工程建設的投資。
高速鐵路及城市軌道交通軌道結構及部件的研究與套用，要求一種能夠節省科研經費投入，並具有較高試驗靈活度的軌道結構及部件試驗模擬系統。2009年12月前中國國內外尚沒有此種試驗模擬系統，《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》填補了這一空白，可以套用於工程試驗與科研之中，並且可以為相關教學提供經濟、快捷、生動的仿真試驗和演示平台。
發明內容
專利目的
為了克服2009年前軌道結構試驗技術的不足，《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》提供一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統，其通過構建友好的人機互動平台，基於有限元理論建立軌道結構和各部件的模型，高度仿真室內試驗和現場試驗條件；並通過更換和組合不同類型的部件，模擬各種載入條件下軌道關鍵部件和軌道整體結構的受力與變形等情況，對得到的模擬試驗數據加以整理和分析，生成形象的動畫進行演示。
技術方案
《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》其包括：
（1）試驗模擬平台模組，其是一個人機互動系統平台，用戶在進入該模組後，選擇不同的軌道結構及部件進行各種動力或靜力試驗；
（2）軌道結構及部件試驗仿真模型構建模組，該模組是試驗模擬系統的核心部分，其包括：關鍵部件模擬單元，其負責進行軌道結構關鍵部件的模擬；和整體性能模擬單元，其負責進行軌道結構整體性能的模擬；以及，
（3）數據採集和分析處理模組，該模組實現對模型試驗數據的採集和分析功能，實現數據的保存與輸出，對試驗數據進行相應的統計分析；各模組之間的連線關係如下：用戶通過所述試驗模擬平台對所述軌道結構及部件試驗仿真模型進行組裝，從而構建所述軌道結構及部件試驗仿真模型構建模組；對所述軌道結構及部件試驗仿真模型加以不同類型的荷載和軌道不平順激勵，並採用有限元方法進行軌道力學特性的仿真試驗，並將所述仿真試驗數據傳送給所述數據採集和分析處理模組進行統計分析和處理，並保存和輸出處理結果。
《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》的技術方案進一步還包括：在試驗過程中，用戶通過所述試驗模擬平台模組對各種類型的部件進行組裝，並加以不同類型的荷載和軌道不平順激勵，進行不同條件、不同工況下的軌道試驗。
所述軌道結構及部件試驗仿真模型構建模組利用有限元分析軟體建立軌道結構及其部件的有限元模型，所述軌道結構及其部件包括：鋼軌、軌枕、扣件和無砟軌道板。
所述關鍵部件模擬單元包括：鋼軌結構模擬子模組、扣件結構模擬子模組、軌枕結構模擬子模組和其它結構模擬子模組；所述整體性能模擬單元包括：軌道落軸試驗子模組、無砟軌道測試子模組、無縫線路測試子模組和軌道動態測試子模組；其中，各個子模組之間連線關係如下：根據用戶選擇指示，利用所授予有限元分析軟體中的開發語言創建接口，將所述關鍵部件模擬單元中的鋼軌結構模擬子模組、扣件結構模擬子模組、軌枕結構模擬子模組和其它結構模擬子模組連線起來；並進行所述軌道落軸試驗子模組、無砟軌道測試子模組、無縫線路測試子模組和軌道動態測試子模組的軌道結構組裝及模擬測試。
在所述軌道結構及部件上設定擴展試驗的接口，便於將來最佳化和完善系統功能。
利用動畫製作軟體製作試驗過程和試驗結果的演示動畫，呈現整個試驗的過程，為相關教學和科研提供生動的動畫展示。
《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》還可以利用動畫製作軟體製作試驗過程和試驗結果的演示動畫，呈現整個試驗的過程，為相關教學和科研提供生動的動畫展示。
有益效果
《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》在軌道結構的室內和現場試驗研究的基礎上，設計和開發一套能夠模擬軌道結構及部件的動力和靜力試驗的數字系統，為高速、重載鐵路和城市軌道交通的相關科研及教學提供經濟、快捷、生動的仿真試驗和演示平台。該發明的結構框圖如圖1所示。
附圖說明
圖1為根據《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》的高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統結構框圖；
圖2為根據該發明的軌道板模型示意圖；
圖3為根據該發明的軌道板上表面溫度比下表面高5℃的縱向應力雲圖；
圖4為根據該發明的軌道板上表面溫度比下表面高10℃的縱向應力雲圖；
圖5為根據該發明的軌道板上表面溫度比下表面低5℃的縱向應力雲圖；
圖6為根據該發明的軌道板上表面溫度比下表面低10℃的縱向應力雲圖；
圖7為根據該發明的軌道板推板試驗模型示意圖；
圖8為根據該發明的軌道板在縱向集中力作用下的力與位移變化關係圖；
圖9為施加50千牛力時軌道板的位移示意圖；
圖10為施加200千牛力時軌道板的位移示意圖；
圖11為根據該發明的車輪與鋼軌的三維仿真模型示意圖；
圖12為根據該發明的道岔基本軌、尖軌及間隔鐵的三維仿真模型示意圖。
技術領域
《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》涉及一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統，屬於鐵道工程結構試驗模擬系統領域。
權利要求
1.《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》特徵是，包括：（1）試驗模擬平台模組，其是一個人機互動系統平台，用戶在進入該模組後，選擇不同的軌道結構及部件進行各種動力或靜力試驗；（2）軌道結構及部件試驗仿真模型構建模組，該模組是試驗模擬系統的核心部分，其包括：關鍵部件模擬單元，其負責進行軌道結構關鍵部件的模擬；和整體性能模擬單元，其負責進行軌道結構整體性能的模擬；以及，（3）數據採集和分析處理模組，該模組實現對模型試驗數據的採集和分析功能，實現數據的保存與輸出，對試驗數據進行相應的統計分析；各模組之間的連線關係如下：用戶通過所述試驗模擬平台對所述軌道結構及部件試驗仿真模型進行組裝，從而構建所述軌道結構及部件試驗仿真模型構建模組；對所述軌道結構及部件試驗仿真模型加以不同類型的荷載和軌道不平順激勵，並採用有限元方法進行軌道力學特性的仿真試驗，並將所述仿真試驗數據傳送給所述數據採集和分析處理模組進行統計分析和處理，並保存和輸出處理結果。
2.根據權利要求1所述的一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統，其特徵是：在試驗過程中，用戶通過所述試驗模擬平台模組對各種類型的部件進行組裝，並加以不同類型的荷載和軌道不平順激勵，進行不同條件、不同工況下的軌道試驗。
3.根據權利要求1所述的一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統，所述軌道結構及部件試驗仿真模型構建模組利用有限元分析軟體建立軌道結構及其部件的有限元模型，所述軌道結構及其部件包括：鋼軌、軌枕、扣件和無砟軌道板。
4.根據權利要求1所述的一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統，其特徵是，所述關鍵部件模擬單元包括：鋼軌結構模擬子模組、扣件結構模擬子模組、軌枕結構模擬子模組和其它結構模擬子模組；所述整體性能模擬單元包括：軌道落軸試驗子模組、無砟軌道測試子模組、無縫線路測試子模組和軌道動態測試子模組；其中，各個子模組之間連線關係如下：根據用戶選擇指示，利用所授予有限元分析軟體中的開發語言創建接口，將所述關鍵部件模擬單元中的鋼軌結構模擬子模組、扣件結構模擬子模組、軌枕結構模擬子模組和其它結構模擬子模組連線起來；並進行所述軌道落軸試驗子模組、無砟軌道測試子模組、無縫線路測試子模組和軌道動態測試子模組的軌道結構組裝及模擬測試。
5.根據權利要求1所述的一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統，其特徵是：在所述軌道結構及部件上設定擴展試驗的接口，便於將來最佳化和完善系統功能。
6.根據權利要求1所述的一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統，其特徵是：利用動畫製作軟體製作試驗過程和試驗結果的演示動畫，呈現整個試驗的過程，為相關教學和科研提供生動的動畫展示。
實施方式
操作內容
以下實施例均以部件組合為模擬試驗基礎，《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》的高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統結構框圖如圖1所示，其包括：
（1）試驗模擬平台模組，其是一個界面友好、生動、易於操作的人機互動系統平台，用戶在進入該模組後，選擇不同的軌道結構及部件進行各種動力或靜力試驗。
（2）軌道結構及部件試驗仿真模型構建模組，該模組是試驗模擬系統的核心部分，其包括：關鍵部件模擬單元，其負責進行軌道結構關鍵部件的模擬；以及，整體性能模擬單元，其負責進行軌道結構整體性能的模擬。
（3）數據採集和分析處理模組，該模組實現對模型試驗數據的採集和分析功能，可實現數據的保存與輸出，對試驗數據進行相應的統計分析。
關鍵部件模擬單元包括：鋼軌結構模擬子模組、扣件結構模擬子模組、軌枕結構模擬子模組和其它結構模擬子模組；整體性能模擬單元包括：軌道落軸試驗子模組、無砟軌道測試子模組、無縫線路測試子模組和軌道動態測試子模組。
在具體實施例中，用戶通過所述試驗模擬平台對各種類型的部件進行組裝，並加以不同類型的荷載和軌道不平順激勵，進行不同條件、不同工況下的軌道試驗。軌道結構及部件試驗仿真模型構建模組利用有限元分析軟體建立鋼軌、軌枕、扣件、無砟軌道板等軌道結構及其部件的有限元模型；並根據用戶選擇指示，利用所述有限元分析軟體中的開發語言創建接口，將以上模組連線起來，實現軌道結構的組裝；再利用所述有限元分析軟體模擬荷載或軌道不平順激勵，載入到結構上，模擬軌道結構及部件在試驗過程中的受力與變形。在軌道結構及部件上設定擴展試驗的接口，便於將來最佳化和完善系統功能。
實施案例
實施例1：
該實施例運用傳熱學等基本理論，採用有限元方法，利用ANSYS軟體對板式軌道結構在溫度作用下的力學特性進行了仿真試驗，對仿真試驗所得數據進行分析，並利用FLASH軟體進行動畫模擬，最後通過VB.NET語言形成獨立的仿真系統，為軌道工程教學和無砟軌道的設計提供平台和依據。
軌道板溫度力試驗，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砂漿層採用三向彈簧來模擬。模型選取一塊軌道板進行計算，如圖2所示。軌道板選用日本的新幹線A型軌道板，相關參數見表1和表2。
長/米 | 寬/米 | 厚/米 | 彈性模量/兆帕 | 泊松 比 | 密度/ 千克/立方米 | 線膨脹係數/ ℃ | |
軌道板 | 4.95 | 2.5 | 0.2 | 3.6×10 | 0.2 | 2400 | 1×10 |
混凝土層 | 5.05 | 3.0 | 0.3 | 3.3×10 | 0.167 | 2400 | 1×10 |
長/米 | 寬/米 | 厚/米 | 垂向剛度/牛/米 | 縱向剛度/牛/米 | 橫向剛度/牛/米 | |
CA砂漿層 | 4.95 | 2.5 | 0.05 | 4.71×10 | 4.81×10 | 3.96×10 |
載入時考慮沿板厚方向的溫度梯度為0.5℃/厘米。溫度狀態考慮以下四種工況：（1）軌道板上表面比下表面高5℃；（2）軌道板上表面比下表面高10℃；（3）軌道板上表面比下表面低5℃；（4）軌道板上表面比下表面低10℃。不同工況下軌道板的主要試驗結果見表3。不同工況下軌道板縱向應力雲圖如圖3至圖6所示。
計算工況 | 最大豎向位 移/毫米 | 縱向最大 拉應力/兆帕 | 縱向最大 壓應力/兆帕 | 橫向最大 拉應力/兆帕 | 橫向最大 壓應力/兆帕 |
工況（1） | 0.061 | 1.070 | 1.420 | 1.110 | 1.430 |
工況（2） | 0.120 | 2.180 | 2.800 | 2.230 | 2.850 |
工況（3） | 0.076 | 1.050 | 1.440 | 1.100 | 1.450 |
工況（4） | 0.130 | 2.140 | 2.840 | 2.210 | 2.880 |
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℃/厘米溫度梯度進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：（1）板厚0.16米；（2）板厚0.2米；（3）板厚0.24米。不同工況下軌道板的主要試驗結果見表4和表5。
表4：沿軌道板厚度方向從上至下以0.5℃/厘米溫度梯度進行升溫變化條件下主要試驗結果
計算工況 | 最大豎向位 移/毫米 | 縱向最大 拉應力/兆帕 | 縱向最大 壓應力/兆帕 | 橫向最大 拉應力/兆帕 | 橫向最大 壓應力/兆帕 |
工況（1） | 0.110 | 1.230 | 2.580 | 1.290 | 2.610 |
工況（2） | 0.130 | 2.140 | 2.840 | 2.210 | 2.880 |
工況（3） | 0.174 | 2.540 | 3.400 | 2.530 | 3.330 |
表5：沿軌道板厚度方向從上至下以0.5℃/厘米溫度梯度進行降溫變化條件下主要試驗結果
計算工況 | 最大豎向位 移/毫米 | 縱向最大 拉應力/兆帕 | 縱向最大 壓應力/兆帕 | 橫向最大 拉應力/兆帕 | 橫向最大 壓應力/兆帕 |
工況（1） | 0.085 | 1.730 | 2.250 | 1.790 | 2.300 |
工況（2） | 0.120 | 2.180 | 2.800 | 2.230 | 2.850 |
工況（3） | 0.159 | 2.610 | 3.320 | 2.580 | 3.270 |
由以上試驗結果和應力雲圖可以看出：（1）當軌道板上表面溫度高於下表面溫度時板中心會上鼓，低於下表面溫度時軌道板的4個角點會上翹；（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，應力也隨著板厚的增加而增大；（3）溫差變化和結構變形並不是簡單的線性關係，溫度越高，變形的變化幅度越大，在溫差變化大的地區，會引起較大的軌道不平順，應高度重視溫度變化對無砟軌道板及其相關軌道結構帶來的影響。
實施例2：
該實施例模擬現場試驗，採用有限元方法，利用ANSYS軟體對板式軌道結構在縱向力作用下的力學特性進行了仿真試驗，對試驗所得數據進行分析，並利用FLASH軟體進行動畫模擬，最後通過VB.NET語言形成獨立的仿真系統，為軌道工程教學和無砟軌道的設計提供平台和依據。
該實施例所模擬的軌道板推板試驗，即研究軌道板在縱向集中力作用下的位移，得到力和位移的關係，進而求得其間的摩阻力，在該試驗中，建立軌道板和混凝土層的簡化模型，二者之間的CA砂漿層採用三向彈簧來模擬。取一塊板作為研究對象，如圖7所示。軌道板選用日本的新幹線A型軌道板，相關參數見表1和表2。
模擬試驗中，在軌道板上施加的力分別為25千牛、50千牛、100千牛、150千牛、200千牛、250千牛、300千牛，得到施加在軌道板上的力與軌道板縱向位移之間的關係如圖8所示。在軌道板上施加50千牛和200千牛的力時軌道板的位移量如圖9和圖10所示。
由圖8可知，在力小於300千牛即混凝土未失效的情況下（據現場實地測試得到），軌道板所受的力與位移幾乎成線性變化，即說明在理想狀態下，截止到失效前為止，CA砂漿層的摩擦係數可認為是不變的。
實施例3：
該實施例模擬落軸試驗，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衝擊，一方面測定鋼軌的垂向衝擊力信號，計算出軌道的彈性係數K與阻尼係數C；另一方面通過鋼軌衝擊力幅值的衰減及軌道各部分的振動加速度，分析軌道結構的振動傳遞與衰減性能。軌道的彈性係數與阻尼係數的測試與計算，借鑑日本鐵道綜合技術研究所比較成熟的試驗方法，計算中將軌道與荷載系統視為單自由度來考慮。
該實施例採用有限元方法，利用ANSYS軟體模擬列車運行時輪軌間實際衝擊，對不同落軸高度及軸重下軌道的變形及受力情況進行了仿真試驗，對試驗所得數據進行分析，並利用FLASH軟體進行動畫模擬，最後通過VB.NET語言形成獨立的仿真系統，為軌道結構選型與參數設計最佳化及軌道教學提供理論依據和展示平台。
鋼軌、車輪採用實體建模，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砂漿層等結構簡化，用施加於軌底處的五組彈簧（橫向、豎向均加）來進行簡化模擬，彈簧間隔0.6米，僅考慮其軸向伸長與壓縮，忽略彎扭剪下與扣件扣壓力影響。
鋼軌採用60千克/米鋼軌，其彈性模量E＝2.11×10牛/平方米，計算長度6米，慣性矩I＝3.217×10米，泊松比取0.3，密度取7830千克/立方米；輻條式輪對，軸重1.2t，其彈性模量E＝2.11×10牛/平方米，泊松比取0.3，密度取7830千克/立方米；軌頂彈簧阻尼取7.5×10牛·秒/米和9.5×10牛·秒/米兩種情況，軌底彈簧剛度取3.5×10牛/米。
根據建立的落軸衝擊動力有限元模型，利用控制變數法來進行試驗，該模型中變數為跌落高度和鋼軌的阻尼。跌落高度分別為：15毫米、20毫米、25毫米；鋼軌阻尼取7.5×10牛·秒/米和9.5×10牛·秒/米兩種情況，可認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。
計算中，取輪對在15毫米處自由落體，阻尼係數分別為7.5×10牛·秒/米和9.5×10牛·秒/米進行比較，得到鋼軌垂向衝擊力信號，進而得到垂直衝擊力作用的持續時間、回彈係數（輪對第一次下落的最大速度V0與衝擊軌面後反彈跳起來的速度V1之比為回彈係數）等參數。同時借鑑日本鐵道綜合技術研究所的試驗方法，根據公式計算出軌道的彈性係數K，計算中將軌道與荷載系統視為單自由度來考慮。試驗結果見表6。
跌落高度/毫米 | 阻尼係數/N・s/米 | 垂直衝擊力/千牛 | 弾性係數/k牛/米米 |
15 | 7.5X10' | 159.6 | 81.4 |
9.5X101 | 108.1 | 40.7 |
表6所示的數據表明：在落軸落高相同的情況下（該實施例取15毫米落高），阻尼係數小的軌道結構要比阻尼係數大的軌道結構所受的垂直衝擊力大。而這與現場試驗所測得的結論是相符的。
該實施例模擬客運專線間隔鐵阻力試驗，採用有限元方法，利用ANSYS軟體對1100牛·米螺栓扭矩下的間隔鐵阻力特性進行了仿真試驗，對試驗所得數據進行分析，並利用FLASH軟體進行動畫模擬，最後通過VB.NET語言形成獨立的仿真系統，為軌道工程教學和客運專線高速道岔設計提供平台和依據。
該實施例所模擬的間隔鐵阻力試驗，即研究間隔鐵在縱向集中力作用下的位移，得到力和位移的關係，進而分析間隔鐵在螺栓扭矩為1100牛·米時的阻力特性。在該試驗中，建立道岔基本軌、尖軌、間隔鐵以及螺栓的實體模型，間隔鐵與鋼軌之間的摩擦作用採用彈簧滑動器來模擬，螺栓處的聯結採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結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，試驗所模擬的材料相關信息見表7。
表7：間隔鐵阻力試驗模擬材料
名稱 | 數量 | 名稱 | 數量 |
間隔鐵160-167/AY（Z） | 1 | 螺栓M27×110 | 3 |
夾板400/A | 1 | 螺栓M27×120 | 3 |
夾板400/B | 1 | 0.66米長60千克/米鋼軌 | 1 |
- | - | 0.66米長60D40鋼軌 | 1 |
《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》還可以利用動畫製作軟體製作試驗過程和試驗結果的演示動畫，呈現整個試驗的過程，為相關教學和科研提供生動的動畫展示。
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種高速鐵路及城市軌道交通軌道結構試驗模擬系統》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
