具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高速鐵路振動試驗設(shè)備，具體涉及一種具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當列車高速運行時，由于軌道不平順等原因致使車輛產(chǎn)生豎向及水平振動，當車輛處于橋上時，由于車輛和橋梁之間會產(chǎn)生相互影響的耦合振動，這種耦合振動對行車安全、旅客舒適性以及周圍環(huán)境將產(chǎn)生嚴重影響，諸如加劇車輛振動，可能引起列車脫軌、降低旅客舒適性、對周邊建筑物產(chǎn)生影響等。隨著列車速度的提高，車-橋耦合系統(tǒng)振動引起的動力學(xué)問題更為突出。我國在90年代開始的大規(guī)?；疖囂崴龠^程中，出現(xiàn)過多次列車在橋梁上脫軌現(xiàn)象。已經(jīng)開通的武廣客運專線和鄭西客運專線在橋梁設(shè)計之初，為了避免車-橋耦合振動帶來的不利影響，對橋梁設(shè)計提出了甚為嚴格的參數(shù)要求。
[0003]車-橋耦合振動系統(tǒng)動力性能研宄的主要目的是減小列車豎向和橫向振動，提高安全舒適性和減小其對周圍環(huán)境振動的影響。目前車-橋耦合振動系統(tǒng)試驗主要以現(xiàn)場試驗為主，現(xiàn)場試驗須待建成投入使用以后才能進行，且需耗費大量的人力、財力，一般都用于正式運營前的驗收考核，或者隱患排查。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明專利提供了一種具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置，能夠真實模擬地震作用下列車運行穩(wěn)定性及車橋耦合振動。
[0005]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明專利的技術(shù)方案是:一種具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置包括用于模擬高鐵列車的車輛模型、用于提供車輛模型循環(huán)運行軌跡的循環(huán)軌道、橋梁模型以及用于從循環(huán)軌道底部支撐循環(huán)軌道端部的引導(dǎo)段軌道支架；車輛模型與循環(huán)軌道之間設(shè)有用于防止車輛模型從循環(huán)軌道上脫落的防脫機構(gòu)。
[0006]可選地，防脫機構(gòu)采用沿循環(huán)軌道鋪設(shè)方向布置在循環(huán)軌道表面并用于限制車輛模型的車輪沿循環(huán)軌道徑向脫出的導(dǎo)軌。
[0007]可選地，防脫機構(gòu)采用平行于循環(huán)軌道方向設(shè)置并從車輛模型的車輪的兩相對方向抱箍車輪的導(dǎo)軌。
[0008]可選地，防脫機構(gòu)采用平行于循環(huán)軌道方向設(shè)置的槽形導(dǎo)軌，槽形導(dǎo)軌的槽底靠近在車輛模型的車輪外側(cè)輪面，槽形導(dǎo)軌的槽口靠近在車輛模型的車輪內(nèi)側(cè)輪面。
[0009]可選地，其特征在于，循環(huán)軌道沿豎直方向布置，循環(huán)軌道包括軌道面朝下的上部的引導(dǎo)段軌道、軌道面朝上的下部的試驗段軌道、過渡段軌道以及布設(shè)在循環(huán)軌道表面用于防止車輛脫出的導(dǎo)軌；過渡段軌道用于連通上部的試驗段軌道與下部的試驗段軌道；過渡段軌道用于連通上部的引導(dǎo)段軌道與下部的試驗段軌道；導(dǎo)軌沿循環(huán)軌道的軌道中心軸布設(shè)。
[0010]可選地，其特征在于，循環(huán)軌道沿水平方向布置，循環(huán)軌道包括軌道面朝上的試驗段軌道、設(shè)于試驗段軌道兩端并用于將車輛模型以環(huán)形方式引回到試驗段軌道的水平環(huán)形引導(dǎo)段軌道，過渡段軌道以及布設(shè)在循環(huán)軌道表面用于防止車輛脫出的導(dǎo)軌；導(dǎo)軌沿循環(huán)軌道的軌道中心軸布設(shè)。
[0011]可選地，試驗段軌道與引導(dǎo)段軌道/水平環(huán)形引導(dǎo)段軌道之間還設(shè)有用于降低引導(dǎo)段軌道/水平環(huán)形引導(dǎo)段軌道對試驗段軌道振動造成影響的過渡段軌道；過渡段軌道的第一端通過萬向鉸和橡膠導(dǎo)軌與試驗段軌道連接；過渡段的第二端通過萬向鉸和橡膠導(dǎo)軌與引導(dǎo)段軌道/水平環(huán)形引導(dǎo)段軌道連接。
[0012]可選地，橋梁模型(4)包括主梁、支撐在主梁下的橋墩；主梁兩側(cè)設(shè)有用于感應(yīng)振動信息的傳感器。
[0013]可選地，車輛模型包括車身平臺，車身平臺兩側(cè)分別裝有兩組車輪；車身平臺上設(shè)有激振器、蓄電池、帶觸摸屏的控制箱以及配重質(zhì)量塊；控制箱內(nèi)設(shè)有電機調(diào)速控制器、定位觸發(fā)開關(guān)、急停開關(guān)、PLC控件和電源開關(guān)。
[0014]可選地，車身平臺底部設(shè)有車輪輪軸、用于支撐車輪輪軸的軸承以及用于聯(lián)接前部車輪輪軸和后部車輪輪軸的驅(qū)動軸；車輪輪軸上裝有轉(zhuǎn)向器；車輪輪軸通過聯(lián)軸器與驅(qū)動軸聯(lián)接，車輪輪軸與驅(qū)動軸聯(lián)接的部位設(shè)有編碼器；無刷電機的輸出端通過減速器連接在驅(qū)動軸上；驅(qū)動軸上裝有軸剎裝置；車身平臺上設(shè)有用于感應(yīng)車輛模型行使信息的傳感器。
[0015]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0016]1、本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)車輛模型多次往復(fù)和高速運行
[0017]通過車輛運行控制系統(tǒng)和車輛動力驅(qū)動裝置，可以有效地模擬車輛模型在橋梁上的多種運行工況，包括加速、減速和勻速通過橋梁模型；同時，車輛模型的車輪滑嵌在環(huán)形軌道內(nèi)，確保車輛模型得以沿著環(huán)形軌道運行，同時確保車輛模型高速運行時，在轉(zhuǎn)彎段離心力的作用下車輛模型不至于和環(huán)形軌道脫離。
[0018]2、本發(fā)明車輛模型功能完善，能真實模擬車輛激勵荷載
[0019]車輛模型自身安裝動力裝置，試驗時無需外界拖引，并且運動方式可預(yù)先進行設(shè)置。同時，車輛模型軸重可以通過調(diào)整配重質(zhì)量塊進行改變，軸距也可以進行調(diào)節(jié)，車輛模型上安裝了電磁式慣性激振器，激振器采用MIMO閉環(huán)控制系統(tǒng)進行振動控制。車輛模型能較為真實地模擬車輛激勵荷載，從而獲得更準確的試驗數(shù)據(jù)。
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實施例的豎向單線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的軸側(cè)圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實施例的豎向單線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的正面視圖；
[0023]圖3是本發(fā)明實施例的豎向雙線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的軸側(cè)圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實施例的豎向雙線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的正面視圖；
[0025]圖5是本發(fā)明實施例的豎向單線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的軸側(cè)圖；
[0026]圖6是本發(fā)明實施例的豎向單線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的正面視圖；
[0027]圖7是本發(fā)明實施例的水平單線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的軸側(cè)圖；
[0028]圖8是圖4中1-1剖面視圖；
[0029]圖9是圖2中2-2剖面視圖；
[0030]圖10是引導(dǎo)段和試驗段及過渡段鉸接處的示意圖；
[0031]圖11是引導(dǎo)段和試驗段鉸接處的剖面視圖；
[0032]圖12是車輛模型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖13是車輛模型調(diào)節(jié)車身長度后的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖14是車輛模型的車身底部結(jié)構(gòu)平面圖；
[0035]圖15是車輛模型的車身結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖16是控制箱的示意圖；
[0037]圖17是控制箱的內(nèi)部裝置示意圖；
[0038]圖18是配重質(zhì)量塊的示意圖；
[0039]圖19是蓄電池的示意圖。
[0040]其中，I為引導(dǎo)段軌道，2為試驗段軌道，3為車輛模型，4為橋梁模型，5為橋墩，6為引導(dǎo)段軌道支架，7為傳感器，8為車輪，9為導(dǎo)軌，10為軌道中心軸，11為水平環(huán)形引導(dǎo)段軌道，12為試驗數(shù)據(jù)采集設(shè)備，13為激振器，14為蓄電池，15為控制箱，16為觸摸屏，17為剎車裝置，18為聯(lián)軸器，19為軸承，20為配重質(zhì)量塊，21為電機調(diào)速控制器，22為無刷電機，23為車身平臺，24為編碼器，25為轉(zhuǎn)向器，26為驅(qū)動軸，27為減速器，28為螺栓孔，29為螺栓，30為定位觸發(fā)開關(guān)，31為急停開關(guān)，32為PLC控件，33為萬向鉸，34為車輪輪軸，35為電源開關(guān)，36為過渡段軌道，37為橡膠導(dǎo)軌。
【具體實施方式】
[0041 ] 下面對本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的進一步說明，但并非對本發(fā)明實質(zhì)內(nèi)容的限制。
[0042]圖1是本發(fā)明實施例的豎向單線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的軸側(cè)圖；圖2是本發(fā)明實施例的豎向單線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的正面視圖；圖3是本發(fā)明實施例的豎向雙線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的軸側(cè)圖；圖4是本發(fā)明實施例的豎向雙線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的正面視圖；圖5是本發(fā)明實施例的豎向單線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的軸側(cè)圖；圖6是本發(fā)明實施例的豎向單線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的正面視圖；圖7是本發(fā)明實施例的水平單線具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置的軸側(cè)圖；圖8是圖4中1-1剖面視圖；圖9是圖2中2-2剖面視圖；圖10是引導(dǎo)段和試驗段及過渡段鉸接處的示意圖；圖11是引導(dǎo)段和試驗段鉸接處的剖面視圖；圖12是車輛模型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是車輛模型調(diào)節(jié)車身長度后的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是車輛模型的車身底部結(jié)構(gòu)平面圖；圖15是車輛模型的車身結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是控制箱的示意圖；圖17是控制箱的內(nèi)部裝置示意圖；圖18是配重質(zhì)量塊的示意圖；圖19是蓄電池的示意圖。
[0043]如圖1所示，本發(fā)明實施例的一種具有環(huán)形軌道的車-橋耦合振動試驗裝置，包括用于模擬高鐵列車的車輛模型、用于提供車輛模型循環(huán)運行軌跡的循環(huán)軌道、橋梁模型以及用于從循環(huán)軌道底部支撐循環(huán)軌道端部的引導(dǎo)段軌道支架；車輛模型與循環(huán)軌道之間設(shè)有用于防止車輛模型從循環(huán)軌道上脫落的防脫機構(gòu)。
[0044]其還在于，防脫機構(gòu)采用沿循環(huán)軌道鋪設(shè)方向布置在循環(huán)軌道表面并用于限制車輛模型的車輪沿循環(huán)軌道徑向脫出的導(dǎo)軌。
[0045]其還在于，防脫機構(gòu)采用平行于循環(huán)軌道方向設(shè)置并從車輛模型的車輪的兩相對方向抱箍車輪的導(dǎo)軌。
[0046]其還在于，防脫機構(gòu)采用平行于循環(huán)軌道方向設(shè)置的槽形導(dǎo)軌，槽形導(dǎo)軌的槽底靠近在車輛模型的車輪外側(cè)輪面，槽形導(dǎo)軌的槽口靠近在車輛模型的車輪內(nèi)側(cè)輪面。
[0047]其還在于，其特征在于，循環(huán)軌道沿豎直方向布置，循環(huán)軌道包括軌道面朝下的上部的引導(dǎo)段軌道、軌道面朝上的下部的試驗段軌道、過渡段軌道以及布設(shè)在循環(huán)軌道表面用于防止車輛脫出的導(dǎo)軌；過渡段軌道用于連通上部的試驗段軌道與下部的試驗段軌道；過渡段軌道用于連通上部的引導(dǎo)段軌道與下部的試驗段軌道；導(dǎo)軌沿循環(huán)軌道的軌道中心軸布設(shè)。
[0048]其還在于，其特征在于，循環(huán)軌道沿水平方向布置，循環(huán)軌道包括軌道面朝上的試驗段軌道、設(shè)于試驗段軌道兩端并用于將車輛模型以環(huán)形方式引回到試驗段軌道的水平環(huán)形引導(dǎo)段軌道，過渡段軌道以及布設(shè)在循環(huán)軌道表面用于防止車輛脫出的導(dǎo)軌；導(dǎo)軌沿循環(huán)軌道的軌道中心軸布設(shè)。
[0049]其還在于，試驗段軌道與引導(dǎo)段軌道/水平環(huán)形引導(dǎo)段軌道之間還設(shè)有用于降低引導(dǎo)段軌道/水平環(huán)形引導(dǎo)段軌道對試驗段軌道振動造成影響的過渡段軌道；過渡段軌道的第一端通過萬向鉸和橡膠導(dǎo)軌與試驗段軌道連接；過渡段的第二端通過萬向鉸和橡膠導(dǎo)軌與引導(dǎo)段軌道/水平環(huán)形引導(dǎo)段軌道連接。
[0050]其還在于，橋