移動式數(shù)控模型車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高速車輛模擬系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種移動式數(shù)控模型車。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)車輛高速運行時，由于軌道不平順或者道路不平順等原因致使車輛產(chǎn)生豎向及水平振動，這種振動對行車安全、旅客舒適性，建筑結(jié)構(gòu)安全以及周圍環(huán)境將產(chǎn)生嚴(yán)重影響，諸如加劇車輛振動，可能引起車輛脫軌、傾覆、降低旅客舒適性、對周邊建筑物產(chǎn)生影響等。因此，對交通振動的分析研宄勢在必行。但由于很多情況下，現(xiàn)場試驗條件復(fù)雜，試驗費用很大，因此需要一種能夠很好地模擬實際運行車輛對下部結(jié)構(gòu)動力激勵作用的模型車來進行室內(nèi)模型試驗研宄，從而替代現(xiàn)場試驗。而現(xiàn)有的模型車或是本身不具有動力牽引系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，試驗時需要靠其他牽引設(shè)備輔助進行運行；或是需要采用發(fā)電機發(fā)電，產(chǎn)生交流電進行供電，再進行變頻控制，這樣使模型車控制非常繁瑣；同時由于車輛沒有設(shè)置激振器，只是單純的車體，無法有效地模擬車輛激勵荷載。
[0003]因此研宄一種功能更為完善，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性更高，更符合真實情況的模型車已成為亟待解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有自行行走、速度可預(yù)設(shè)、可變速、自動制動功能，并能很好模擬車輛激勵荷載的模型車。本實用新型能夠更好地為公路及鐵路路基、橋梁等相關(guān)結(jié)構(gòu)的室內(nèi)豐吳型實驗提供便利，為株入研宄車輛引起的工程結(jié)構(gòu)振動問題研宄提供更有效手段。
[0005]本實用新型專利的技術(shù)方案是:一種移動式數(shù)控模型車，包括車身平臺，車身平臺上固接有至少一臺用于對模型車施加指定激振荷載的電磁式激振器，電磁式激振器的輸入端連有用于對電磁式激振器進行振動控制的MIMO閉環(huán)控制器，電磁式激振器的輸出端連有用于將感應(yīng)到的激振力信號反饋給MIMO閉環(huán)控制器的力傳感器和/或加速度傳感器。
[0006]可選地，MIMO閉環(huán)控制設(shè)備包括用于發(fā)出波形信號的波形發(fā)生器、用于接收波形信號并將波形信號轉(zhuǎn)換成力控制信號和/或加速控制信號的控制儀以及用于將控制箱輸出的數(shù)字信號進行處理和放大的減法器和放大器。
[0007]可選地，力傳感器和/或加速度傳感器將感應(yīng)到的激振信號通過反饋設(shè)備反饋給MIMO閉環(huán)控制設(shè)備。
[0008]可選地，車身平臺底部裝有相互平行布置的兩組輪軸，輪軸通過軸承固接在車身平臺上，輪軸兩端分別裝有車輪，輪軸的中部裝有用于判斷模型車運行距離的編碼器以及用于改變輪軸轉(zhuǎn)動方向的轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向器通過聯(lián)軸器連接驅(qū)動軸，直流無刷電機通過減速器連接并驅(qū)動驅(qū)動軸運轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸上還裝有剎車裝置。
[0009]可選地，加速度傳感器安裝在車身平臺的底部；力傳感器安裝在輪軸上。
[0010]可選地，控制箱內(nèi)設(shè)有用于調(diào)節(jié)直流無刷電機以適應(yīng)各種電流和扭矩輸出的電機調(diào)速控制器、用于控制剎車裝置迫使模型車在指定位置自動減速的定位出發(fā)開關(guān)、用于控制剎車裝置對行駛中的模型車進行緊急制動的急停開關(guān)以及用于控制模型車行駛狀態(tài)的PLC控件。
[0011]可選地，車身平臺上裝有蓄電池和直流無刷電機，通過蓄電池對直流無刷電機進行供電。
[0012]可選地，車身平臺的至少一端上裝有用于減緩沖撞力的緩沖裝置，緩沖裝置包括撞擊擋板，撞擊擋板通過緩沖彈簧、鋼柱以及孔環(huán)固接在車身平臺上。
[0013]可選地，車身平臺上還設(shè)有用于調(diào)節(jié)模型車軸重的配重質(zhì)量塊以及用于模型車結(jié)構(gòu)拼裝和調(diào)節(jié)模型車車身長度的螺栓孔、螺栓以及螺母。
[0014]可選地，車輪為可拆卸部件；車輪為模擬火車輪對的鋼制車輪或者模擬汽車輪對的充氣橡膠輪胎。
[0015]可移動式數(shù)控模型車包括車輛運行控制裝置、車身平臺、蓄電池、直流無刷電機、電機驅(qū)動裝置、變速裝置、剎車裝置、轉(zhuǎn)向機、速度傳感器、力傳感器、電磁式激振器及激振器閉環(huán)控制裝置。在模型車車身平臺上安裝電磁式激振器，電磁式激振器通過可靠連接裝置安裝在車身平臺上；電磁式激振器采用MIMO閉環(huán)控制系統(tǒng)進行振動控制，MIMO閉環(huán)控制系統(tǒng)可以采用力控制或者加速度控制方式，通過以上控制方式，使電磁式激振器可以對模型車車體施加指定的激勵荷載。模型車可以根據(jù)需要安裝一臺或者一臺以上的電磁式激振器，電磁式激振器可以根據(jù)實驗需要水平放置或者豎向放置，或者其他任意角度放置。通過MMO閉環(huán)控制系統(tǒng)可以使電磁式激振器對模型車車體施加正弦激勵荷載、脈沖激勵荷載、方波激勵荷載、沖擊激勵荷載以及任意隨機激勵荷載等。模型車的動力驅(qū)動裝置為直流無刷電機，采用蓄電池對直流無刷電機進行供電，同時，模型車設(shè)置了電機調(diào)速控制器，能適應(yīng)電機大電流、大扭矩輸出的需要。模型車設(shè)置了整車速度控制裝置，在驅(qū)動軸上安裝旋轉(zhuǎn)編碼器，反饋車輛的實時速度和運行距離。模型車控制裝置采用PLC為主控元件，采用觸摸屏為人機交互設(shè)備，觸摸屏控制面板上可以設(shè)定車速、顯示車輛運行距離，設(shè)定車輛啟動時間、運行距離、運行方向，設(shè)定剎車位置。模型車的控制裝置具有急停開關(guān)和定位觸發(fā)開關(guān)控制剎車裝置。急停開關(guān)可以實現(xiàn)模型車在緊急狀態(tài)時，人工下達緊急剎車指令。定位觸發(fā)開關(guān)控制剎車裝置通過驅(qū)動軸上安裝的旋轉(zhuǎn)編碼器判斷模型車運行距離，控制模型車在指定位置時馬上自動減速。模型車的頂端設(shè)置有緩沖裝置，當(dāng)模型車無法通過自身剎車裝置停止時，緩沖裝置可以使模型車在撞到障礙物時平穩(wěn)地停下。模型車車軸上安裝力傳感器和加速度傳感器，其中力傳感器可測試模型車運行過程中車軸處的的壓力的變化值，加速度傳感器可以測試模型車車體在運行過程中的振動加速度。模型車車身平臺上設(shè)置的有螺栓孔，用來固定需要固定在車身平臺上的設(shè)備和配種質(zhì)量塊，通過在模型車車身平臺上安裝配重質(zhì)量塊，可以調(diào)整模型車的軸重。模型車車身長度可以調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)車身長度可以增加或者縮短模型車前后軸軸距。模型車的車輪可以進行拆卸更換，可以是模擬火車輪對的鋼制車輪，也可以是模擬汽車輪對的充氣橡膠輪胎。模型車可在公路或者鐵路的橋梁、隧道、路基以及軌道結(jié)構(gòu)模型上運行，模擬實際車輛運行對橋梁、隧道、路基以及軌道結(jié)構(gòu)的沖擊作用。
[0016]本實用新型的有益效果在于:
[0017]1、本實用新型模型車能模擬不同車輛及車輛動力激勵荷載
[0018]模型車設(shè)置了采用閉環(huán)控制的電磁式激振器，能根據(jù)用戶需要對激振器進行設(shè)置，模擬車輛在實際運行中所產(chǎn)生的動力荷載，使試驗?zāi)M更加接近真實情況。模型車車身平臺具有調(diào)控功能。
[0019]2、本實用新型模型車功能完善
[0020]模型車的車輪可以拆卸，可換成模擬汽車用的充氣輪胎，也可以換成模擬軌道交通列車的鋼制車輪；同時通過調(diào)整配重質(zhì)量塊，可以改變模型車軸重，可以實現(xiàn)模擬不同自重的車輛?？梢酝ㄟ^拉長或者縮短車身平臺長度調(diào)整模型車前后軸軸距，模擬不同軸距的車輛。
[0021]3、本實用新型模型車使用方便，無需外界拖引
[0022]模型車自身安裝動力裝置，動力裝置由蓄電池進行供電，試驗時無需外界拖引，并且運動方式可通過控制系統(tǒng)預(yù)先進行設(shè)置，無刷直流電機能實現(xiàn)車輛恒速行駛，這樣試驗就會更加便利。
[0023]4、本實用新型模型車系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性高
[0024]模型車行駛過程中運行平穩(wěn)，并且控制系統(tǒng)具有急停開關(guān)和定位觸發(fā)開關(guān)，通過剎車系統(tǒng)，能在模型車到達指定位置時馬上自動減速停車，且能夠在緊急情況下采用人工緊急按鈕快速制動。模型車安裝了緩沖裝置，當(dāng)模型車無法通過自身剎車系統(tǒng)停止時，緩沖裝置可以使模型車在撞到障礙物時平穩(wěn)地停下。
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型專利作進一步說明。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型實施例的模型車整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本實用新型實施例的模型車調(diào)節(jié)車身長度后的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
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