CN102937508A - 桥上铁路轨道五自由度地震模拟振动台 - Google Patents

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Abstract

一种桥上铁路轨道五自由度地震模拟振动台，桥梁的每段梁体的端部置于箱式底座的侧板上，梁体的上表面安装有轨道；箱式底座的底板上铰接有水平电液伺服作动器及左侧竖向电液伺服作动器、右侧竖向电液伺服作动器；水平电液伺服作动器的作动端依次通过竖连杆、横连杆铰接于与桥梁的梁体的侧面，竖连杆中部还铰接于箱式底座的支撑块上；左侧竖向电液伺服作动器和右侧竖向电液伺服作动器的作动端均铰接在梁体的底部。它能实现轨道的上下平移、左右平移、滚动、点头、摇头等五个自由度运动，完整模拟桥上铁路轨道地震波以及地震产生的线路扭曲大变形，进而获取地震波的激励数据，为铁路行车安全与结构抗震设计、安全运营管理提供重要的试验依据。

Description

桥上铁路轨道五自由度地震模拟振动台
技术领域
本发明涉及一种桥上铁路轨道五自由度地震模拟振动台。
背景技术
地震是一种地壳突发的剧烈运动，世界范围内每年都要发生多次不同震级的地震，尤其是最近几年地壳运动非常活跃，我国地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广，是一个地震灾害严重的国家，自20世纪以来，平均大约每三年发生两次七级以上地震。地震尤其是震级与能量较大的地震，给人民的生命、基础与公共设施产带来严重的损失。对铁路而言，较大的地震发生时，巨大的能量将导致路面开裂、轨道弯曲，甚至引发列车脱轨。尤其是在桥上运行的列车，当地震发生时桥梁更容易发生开裂、坍塌，造成严重的事故；而高速铁路又普遍采用高架桥结构，列车通过的桥梁路段占比很大，为了保证高速列车安全运行，非常有必要研究地震灾害条件对列车运行安全性的影响，开展地震灾害条件下列车运行安全性能试验研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种桥上铁路轨道五自由度地震模拟振动台，该试验台能够实现轨道的上下平移、左右平移、滚动、点头、摇头等五个自由度运动，为铁路列车在地震灾害环境下运行姿态的试验研究提供一套完整的外部激励方式，从而完整模拟桥上铁路轨道地震波或地震激励以及地震产生的线路扭曲大变形，进而获取地震波的激励数据，为铁路行车安全与结构抗震设计、安全运营管理提供重要的试验依据。
本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种桥上铁路轨道五自由度地震模拟振动台，其特征在于：桥梁的每段梁体的端部置于箱式底座的侧板上，梁体的上表面安装有轨道；箱式底座的底板上铰接有水平电液伺服作动器及左侧竖向电液伺服作动器、右侧竖向电液伺服作动器；水平电液伺服作动器的作动端依次通过竖连杆、横连杆铰接于与桥梁的梁体的侧面，竖连杆中部还铰接于箱式底座的支撑块上；左侧竖向电液伺服作动器和右侧竖向电液伺服作动器的作动端均铰接在梁体的底部。
本发明的试验过程是：
桥梁任一段梁体端部下的箱式底座内的水平电液伺服作动器持续动作，带动竖连杆绕其中部铰接位置发生转动，竖连杆上端带动横连杆平动，从而为桥梁的梁体提供持续的水平激振力。当该段梁体两个端部下的水平电液伺服作动器提供的水平激振力同步时，该段梁体及其轨道产生左右平移的变形和振动；当该段梁体两个端部下的水平电液伺服作动器提供的水平激振力不同步时，该段梁体及其轨道产生摇头方向的变形和振动。
桥梁任一段梁体端部下的箱式底座内的左侧竖向电液伺服作动器和右侧竖向电液伺服作动器直接对桥梁的梁体持续施加两个独立的垂向激振力。当该段梁体两个端部下的所有竖向电液伺服作动器提供的竖向激振力同步时，该段梁体及其轨道将产生上下平移的变形和振动；当该段梁体一个端部与另外一个端部下的竖向电液伺服作动器提供的竖向激振力不同步时，该段梁体及其轨道将产生点头方向的变形和振动；当该段梁体端部下的左侧竖向电液伺服作动器和右侧竖向电液伺服作动器提供的竖向激振力不同步时，该段梁体及其轨道将产生滚动方向的变形和振动。
由于每个作动器独立可控，因此以上的左右平移、摇头、上下平移、滚动、点头等五个方向的运动可以单独产生，也可以任意组合，同时产生。各段梁体的受控变形与振动也完全独立，全部梁体可同时或者延时发生同步或者不同步的变形振动；各段梁体也可以单独和部分方式进行任意组合的变形和振动。
在梁体产生振动和变形后，列车高速行驶通过梁体上的轨道，同时测试并记录轨道位移、轨道振动加速度、梁体位移、梁体的振动加速度、轮轨横向力、脱轨系数及列车运行姿态等试验参数。列车通过后，停止激振，试验结束。测试得到的试验参数及激振数据可为地震灾害环境下列车运行安全性研究提供更加真实有效的试验数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的试验台能够实现桥上铁路轨道的上下平移、左右平移、滚动、点头、摇头等五个自由度运动，为铁路列车在地震灾害环境下运行姿态的试验研究提供一套完整的外部激励方式，更加全面完整的模拟各种桥上铁路轨道地震波或地震激励以及地震产生的线路扭曲大变形，进而获取地震波的激励数据，为铁路行车安全与结构抗震设计、安全运营管理提供重要的试验依据。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例的左视结构示意图。
图2为图1的A-A剖视放大图。
图3为本发明实施例激振单元(去掉了箱式底座的侧板、梁体)的左视放大结构示意图。
图4为本发明实施例激振单元(去掉了箱式底座的侧板、梁体)的主视放大结构示意图。
图5为本发明实施例激振单元(去掉了箱式底座的侧板、梁体)的俯视放大结构示意图。
具体实施方式
实施例
图1～5示出，本发明的一种具体实施方式是：一种桥上铁路轨道五自由度地震模拟振动台中，桥梁的每段梁体1的端部置于箱式底座3的侧板上，梁体1的上表面安装有轨道2；箱式底座3的底板上铰接有水平电液伺服作动器43及左侧竖向电液伺服作动器41、右侧竖向电液伺服作动器42；水平电液伺服作动器43的作动端依次通过竖连杆51、横连杆52铰接于与桥梁的梁体1的侧面，竖连杆51中部还铰接于箱式底座3的支撑块31上；左侧竖向电液伺服作动器41和右侧竖向电液伺服作动器42的作动端均铰接在梁体1的底部。
该试验台能够实现轨道的上下平移、左右平移、滚动、点头、摇头等五个自由度运动，为铁路列车在地震灾害环境下运行姿态的试验研究提供一套完整的外部激励方式，从而完整模拟桥上铁路轨道地震波或地震激励以及地震产生的线路扭曲大变形，进而获取地震波的激励数据，为铁路行车安全与结构抗震设计、安全运营管理提供重要的试验依据。

Claims (1)

1.一种桥上铁路轨道五自由度地震模拟振动台，其特征在于：桥梁的每段梁体(1)的端部置于箱式底座(3)的侧板上，梁体(1)的上表面安装有轨道(2)；箱式底座(3)的底板上铰接有水平电液伺服作动器(43)及左侧竖向电液伺服作动器(41)、右侧竖向电液伺服作动器(42)；水平电液伺服作动器(43)的作动端依次通过竖连杆(51)、横连杆(52)铰接于与桥梁的梁体(1)的侧面，竖连杆(51)中部还铰接于箱式底座(3)的支撑块(31)上；左侧竖向电液伺服作动器(41)和右侧竖向电液伺服作动器(42)的作动端均铰接在梁体(1)的底部。
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