CN102252815A - 一种磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，包含地面安装基础平台、悬浮电磁铁托架以及设置在悬浮电磁铁托架上部横梁中央的空气弹簧；还包含：振动梁系统，该振动梁系统包含振动梁及定子；该定子固定设置在振动梁的下平面的中间位置；电磁激振系统，该电磁激振系统与振动梁的端部相连；悬浮控制系统，该悬浮控制系统包含悬浮控制器、悬浮传感器和悬浮电磁铁；该悬浮电磁铁设置在悬浮电磁铁托架的下部横梁上；悬浮质量模拟系统，该悬浮质量模拟系统通过弹簧装置与悬浮电磁铁托架相连。本发明实现了磁浮列车“悬浮控制-桥梁动态不平顺-悬浮架耦合振动”的实验室模拟。
Description
技术领域
本发明涉及一种列车车轨耦合振动试验台装置，特别涉及一种磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置。
背景技术
在磁浮列车相关研究中，悬浮控制和车轨耦合振动是其中的两大难点，关系着磁浮列车运行的平稳性及安全性。通过对磁浮列车的研究发现，在实际线路上进行针对轨道梁特性及车轨耦合振动的专项试验研究比较困难，最好能够在实验室开展，尽管实验室试验有其局限性，但仍是大量科学研究中乐于采用的方式。在国内外的研究中，针对磁浮列车悬浮问题，一般采用简化模型进行单点悬浮控制研究，或者直接采用整车进行实际调试。前者的研究过于简单，没有针对性，不能反映复杂的“悬浮控制-桥梁-悬浮架机械结构耦合振动环境”，后者属于既成事实下的试验，不能达到优化轨道梁的效果。因此这两种试验方法均不理想也不尽合理，试验方法及试验手段方面有较大的欠缺。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，不仅能够对磁浮列车进行车轨耦合振动的试验，同时还可以对悬浮控制系统进行参数优化、控制模式研究等试验，实现了磁浮列车“悬浮控制-桥梁动态不平顺-悬浮架耦合振动”的实验室模拟。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，包含地面安装基础平台、悬浮电磁铁托架以及设置在悬浮电磁铁托架上部横梁中央的空气弹簧；还包含：
振动梁系统，所述的振动梁系统包含振动梁及定子；所述的定子固定设置在振动梁的下平面的中间位置；
电磁激振系统，所述的电磁激振系统与振动梁的端部相连；
悬浮控制系统，所述的悬浮控制系统包含悬浮控制器、悬浮传感器和悬浮电磁铁；所述的悬浮电磁铁设置在悬浮电磁铁托架的下部横梁上；
悬浮质量模拟系统，所述的悬浮质量模拟系统通过弹簧装置与悬浮电磁铁托架相连。
所述的悬浮电磁铁与悬浮电磁铁托架之间设置有橡胶垫。
所述的振动梁为刚性钢梁，该振动梁上设置有加强肋板。
所述的电磁激振系统包含：位移传感器、速度传感器、加速度传感器以及若干个电磁激振器；所述电磁激振器的下端与地面安装基础平台连接，该若干个电磁激振器的上端分别与振动梁的端部相连。
所述的悬浮质量模拟系统包含：
配重台，所述的配重台设置在悬浮电磁铁托架的外侧，该配重台两侧的质量块托架上分别放置若干块质量块；
一对滑动台；所述的一对滑动台通过螺栓与配重台的两端相连接；
所述的滑动台的两侧设置有导轨槽。
所述的导轨槽为直线导轨槽。
所述的悬浮电磁铁托架包含四个托架组件，所述四个托架组件的上部连接在一起构成整体结构。
所述的悬浮电磁铁托架的材料为钢。
所述的悬浮控制系统的悬浮传感器为间隙传感器。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、能够对磁浮列车进行车轨耦合振动的试验；
2、可以对悬浮控制系统进行参数优化、控制模式研究等试验；
3、克服了当前磁浮列车悬浮试验的不足，既避免了过于简化的单点悬浮试验，又避免了整车调试试验的复杂和不确定性；
4、实现了磁浮列车“悬浮控制-桥梁动态不平顺-悬浮架耦合振动”的实验室模拟。
附图说明
图1为本发明一种磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置的主视结构示意图；
图2为本发明一种磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置的左视结构示意图；
图3为本发明一种磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置的整体结构效果图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1~图3所示，一种磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，包含：地面安装基础平台、悬浮电磁铁托架7以及设置在悬浮电磁铁托架7上部横梁中央的空气弹簧9；还包含：振动梁系统2、电磁激振系统1、悬浮控制系统、悬浮质量模拟系统。
其中，悬浮电磁铁托架7包含四个托架组件，所述四个托架组件的上部连接在一起构成整体结构，托架组件为H型钢。
振动梁系统2包含振动梁21及定子，其中，定子固定设置在振动梁21的下平面的中间位置；在本实施例中，该振动梁21为H型刚性钢梁，其上设置有加强肋板，以保证振动梁21的强度；
电磁激振系统1包含位移传感器、速度传感器、加速度传感器以及若干个电磁激振器11，在本实施例中，包含两个电磁激振器11，该电磁激振器11的下端与地面安装基础平台连接，其上端分别与振动梁21的端部相连，实现振动梁21与电磁激振器11的垂向连接；该位移传感器、速度传感器、加速度传感器、间隙传感器用来测量关键部件的力，速度、加速度以及悬浮间隙。
悬浮控制系统包含悬浮控制器、悬浮传感器和悬浮电磁铁4；悬浮电磁铁4设置在悬浮电磁铁托架7的下部横梁上，该悬浮电磁铁4与悬浮电磁铁托架7之间设置有橡胶垫，以防止悬浮电磁铁4与悬浮电磁铁托架7之间的刚性接触。在本实施例中，悬浮传感器采用间隙传感器，以保证振动梁21和悬浮质量模拟系统之间的无接触运行。
悬浮质量模拟系统通过弹簧装置9与悬浮电磁铁托架7相连，其中，悬浮质量模拟系统包含：配重台3、一对滑动台6；
配重台3设置在悬浮电磁铁托架7的外侧，配重台3两侧的质量块托架上分别放置有若干块质量块8；
一对滑动台6通过螺栓与配重台3的两端相连接，该滑动台6的两侧设置有导轨槽10，在本实施例中，导轨槽10为直线导轨槽，使滑动台6仅具有垂向运动自由度。
当使用时，在磁浮列车单边车轨耦合振动试验台中，磁浮列车悬浮及其以上部分作为车体及悬浮电磁铁部分，分别对应试验台结构中的悬浮质量模拟系统，以及悬浮电磁铁4及悬浮电磁铁托架7。通过振动梁21及电磁激振器11实现梁特性及几何不平顺组合形成的动态不平顺模拟。通过悬浮电磁铁4及安装在振动梁21下的定子实现悬浮的模拟。而通过改变车体配重的质量或电磁激振器11的激振频率与幅值，即可灵活地实现不同频率特性的车轨耦合振动模拟。
通过改变电磁激振器11的激扰可以实现各种常见不平顺以及实测线路动态不平顺的输入。另外，梁的等跨度支撑特点形成与速度有关的周期激励，也可由不同频率的正弦激励合理模拟。在实际车辆的悬浮架上，左右电磁铁、相邻电磁铁存在一定的机械耦合，在本发明中，以单悬浮框一侧的悬浮电磁铁4及悬浮质量模拟系统为研究对象，可以进行磁浮的悬浮控制以及车轨耦合振动的试验研究。
试验台通过悬浮电磁铁4与定子之间产生的电磁力将悬浮电磁铁4及悬浮质量模拟系统悬浮在振动梁21上，通过电磁激振器11对振动梁21施加垂向激振，使得振动梁21在垂向方向内振动，由此引起悬浮间隙的变化。悬浮间隙变化将引起悬浮电磁力的变化。在列车运行中，轨道垂向不平顺的存在使悬浮间隙不可能恒定不变，因此悬浮控制系统就将不断主动调整，以保持悬浮间隙，这种主动调整对振动梁21也是一种激励，使振动梁21也发生振动。
因此通过本试验装置就形成了磁浮列车复杂的“悬浮控制-桥梁动态不平顺-悬浮架机械结构耦合振动环境”。
通过电磁激振系统1对振动梁21施加垂向激振，模拟轨道的动态高低不平顺、以及各种规则周期性或随机不平顺，同时，通过增、减质量块8实现悬浮质量的改变，从而可以能够在试验室条件下实现磁浮列车车轨耦合振动及悬浮控制试验。
综上所述，本发明一种磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，结果简单、自重轻；不仅能够对磁浮列车进行车轨耦合振动的试验，同时还可以对悬浮控制系统进行参数优化、控制模式研究等试验，实现了磁浮列车“悬浮控制-桥梁动态不平顺-悬浮架耦合振动”的实验室模拟。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，包含地面安装基础平台、悬浮电磁铁托架（7）以及设置在悬浮电磁铁托架（7）上部横梁中央的空气弹簧（9）；其特征在于，还包含：
振动梁系统（2），所述的振动梁系统（2）包含振动梁（21）及定子；所述的定子固定设置在振动梁（21）的下平面的中间位置；
电磁激振系统（1），所述的电磁激振系统（1）与振动梁（21）的端部相连；
悬浮控制系统，所述的悬浮控制系统包含悬浮控制器、悬浮传感器和悬浮电磁铁（4）；所述的悬浮电磁铁（4）设置在悬浮电磁铁托架（7）的下部横梁上；
悬浮质量模拟系统，所述的悬浮质量模拟系统通过弹簧装置（9）与悬浮电磁铁托架（7）相连。
2.根据权利要求1所述的所述的磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，其特征在于，所述的悬浮电磁铁（4）与悬浮电磁铁托架（7）之间设置有橡胶垫。
3.根据权利要求1所述的所述的磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，其特征在于，所述的振动梁（21）为刚性钢梁，该振动梁（21）上设置有加强肋板。
4.根据权利要求1所述的所述的磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，其特征在于，所述的电磁激振系统（1）包含：位移传感器、速度传感器、加速度传感器以及若干个电磁激振器（11）；所述电磁激振器（11）的下端与地面安装基础平台连接，该若干个电磁激振器（11）的上端分别与振动梁（21）的端部相连。
5.根据权利要求1所述的所述的磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，其特征在于，所述的悬浮质量模拟系统包含：
配重台（3），所述的配重台（3）设置在悬浮电磁铁托架（7）的外侧，该配重台（3）两侧的质量块托架上分别放置若干块质量块（8）；
一对滑动台（6）；所述的一对滑动台（6）通过螺栓与配重台（3）的两端相连接。
6.根据权利要求5所述的所述的磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，其特征在于，所述的滑动台（6）的两侧设置有导轨槽（10）。
7.根据权利要求6所述的所述的磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，其特征在于，所述的导轨槽（10）为直线导轨槽。
8.根据权利要求1所述的所述的磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，其特征在于，所述的悬浮电磁铁托架（7）包含四个托架组件，所述四个托架组件的上部连接在一起构成整体结构。
9.根据权利要求8所述的所述的磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，其特征在于，所述的悬浮电磁铁托架（7）的材料为钢。
10.根据权利要求1所述的所述的磁浮列车单边车轨耦合振动试验台装置，其特征在于，所述的悬浮控制系统的悬浮传感器为间隙传感器。
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