CN106769117A - 车辆稳定性的实验台及车辆稳定性的激扰方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆稳定性的实验台及车辆稳定性的激扰方法。检测车辆稳定性的实验台包括：实验支撑台，实验支撑台用于放置实验车体；激扰装置，激扰装置为至少两个，至少两个的激扰装置分别设置于支撑台的两侧，各激扰装置均具有朝向实验车体移动且与实验车体相接触的激扰位置以及与实验车体相脱离的准备位置。采用该实验台对车辆的稳定性进行实验，能够有效地提高了实验车辆的实验数据的准确性，提高了实际运行车辆的安全性能。

Description

车辆稳定性的实验台及车辆稳定性的激扰方法

技术领域

本发明涉及车辆设备检测设备技术领域，具体而言，涉及一种车辆稳定性的实验台及车辆稳定性的激扰方法。

背景技术

车辆运行稳定性是衡量铁路货车动力学性能的关键指标，其核心内容和最直接的体现就是蛇形失稳临界速度，临界速度的高低直接影响铁路车辆运行脱轨安全性和运行品质。

目前，台架动力学稳定性试验是铁路车辆性能验证和研究的有效和必要手段，铁路车辆滚动试验台用于进行装用两轴转向架的铁路货车的动力学稳定性试验，进行铁路车辆蛇形失稳临界速度测试。现有技术中，将试验车通过纵向牵引装置约束，试验车转向架对正落在试验台轨道轮上，试验台上驱动电机带动四个轨道轮按一定速度旋转，轨道轮带动上方试验车轮旋转，模拟车辆在铁路轨道上的直线运行。逐步提高轨道轮转速，直到某一速度下，试验车辆转向架出现蛇形失稳运动，即得到当前速度为该车的蛇形失稳临界速度。

由于试验台轨道轮顶面模拟铁路钢轨面，纯滚动过程中轨道轮所模拟出的“线路”条件过于理想，有时可能会出现达到或超过车辆固有临界速度而不失稳的情况，造成实验数据存在偏差的情况。因此，需要对试验车施加一定时间或强度的外部激扰，适度破坏原来的稳定运行状态，然后撤销激扰观察试验车失稳或者回稳，有助于体现车辆真实失稳速度。外界激扰的施加方式是否科学合理，对于测得的失稳速度结果准确性以及对失稳速度影响的研究有着极为重要的作用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种车辆稳定性的实验台及车辆稳定性的激扰方法，以解决现有技术中车辆稳定性的实验数据存在偏差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种检测车辆稳定性的实验台，包括：实验支撑台，实验支撑台用于放置实验车体；激扰装置，激扰装置为至少两个，至少两个的激扰装置分别设置于支撑台的两侧，各激扰装置均具有朝向实验车体移动且与实验车体相接触的激扰位置以及与实验车体相脱离的准备位置。

进一步地，多个激扰装置成对地设置于实验支撑台的两侧。

进一步地，多个激扰装置包括第一激扰装置和第二激扰装置，第一激扰装置与第二激扰装置沿实验支撑台的长度方向的中线对称设置。

进一步地，激扰装置包括作动器，作动器包括：作动本体；作动推杆，作动推杆的一端与作动本体相连接，作动推杆的另一端形成作动推杆的触头端，作动推杆可伸缩地设置于作动本体上。

进一步地，作动器包括液压作动器，液压作动器上设置有用于采集实验数据的压力传感器和/或位移传感器。

进一步地，触头端包括球铰结构。

进一步地，成对设置的激扰装置分别工作；或者，成对设置的激扰装置同时工作，在同时工作时，成对设置的激扰装置的正弦波的输入周期和频率相同，相位相反。

根据本发明的另一方面，提供了一种检测车辆稳定性的激扰方法，使用检测车辆稳定性的实验台进行检测，实验台为上述的实验台，激扰方法包括以下步骤：将实验车体放置于实验支撑台上；根据实验车体的运行速度，给位于实验支撑台的两侧的激扰装置输入正弦波；控制位于实验车体的两侧的激扰装置同时朝向实验车体移动直至各激扰装置均位于激扰位置处，当各激扰装置位于激扰位置处的时间达到预设值时，各激扰装置同时脱离实验车体并处于准备位置处。

进一步地，给实验支撑台输入正弦波包括以下步骤：给位于实验支撑台的一侧的激扰装置输入第一激扰波，给位于实验支撑台的另一侧的激扰装置输入第二激扰波，第一激扰波的周期和频率与第二激扰波的周期和频率相同，第一激扰波的相位与第二激扰波的相位相反。

进一步地，在控制激扰装置朝向实验车体前还包括以下步骤：调试位于实验支撑台的两侧的激扰装置，以使实验车体上的加载接触点为各激扰装置的激扰零点。

应用本发明的技术方案，该检测车辆稳定性的实验台包括实验支撑台和激扰装置。实验支撑台用于放置实验车体。激扰装置为至少两个，至少两个的激扰装置分别设置于支撑台的两侧，各激扰装置均具有朝向实验车体移动且与实验车体相接触的激扰位置以及与实验车体相脱离的准备位置。采用该实验台对车辆的稳定性进行实验，能够有效地提高了实验车辆的实验数据的准确性，提高了实际运行车辆的安全性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的检测车辆稳定性的实验台的实施例的结构示意图；

图2示出了图1中试验台的实施例的第一视角的结构示意图；

图3示出了图1中试验台的实施例的第二视角的结构示意图；以及

图4示出了图1中试验台的实施例的第三视角的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、实验支撑台；11、基础平台；12、轨道轮支撑平台；13、轨道轮对；

20、实验车体；21、车厢；22、车轮；23、转向架车轮；

30、激扰装置；31、第一激扰装置；32、第二激扰装置；33、作动本体；34、作动推杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供了一种检测车辆稳定性的实验台。

具体地，如图1所示，该检测车辆稳定性的实验台包括实验支撑台10和激扰装置30。实验支撑台10用于放置实验车体20。激扰装置30装置为至少两个，至少两个的激扰装置30分别设置于支撑台10的两侧，各激扰装置30均具有朝向实验车体20移动且与实验车体20相接触的激扰位置以及与实验车体20相脱离的准备位置。

在本实施例中，采用该实验台对车辆的稳定性进行实验，能够有效地提高了实验车辆的实验数据的准确性，提高了实际运行车辆的安全性能。具体地，在铁路车辆滚动试验台的基本结构基础上，在试验车体两侧增加横向激扰装置，并通过控制程序进行激扰动的精确控制，实现对车体及转向架车轮23的可控激扰，并利用科学的激扰方法进行试验，得出的试验结果可有效应用于车辆系统稳定性及影响稳定性的外界条件研究。

其中，多个激扰装置30成对地设置于实验支撑台10的两侧。如图1和图3、图4所示，多个激扰装置30包括第一激扰装置31和第二激扰装置32，第一激扰装置31与第二激扰装置32沿实验支撑台10的长度方向的中线对称设置。即在车体两侧相对位置，各安装一个横向激扰装置，装置一端固定在刚度足够的安装座上，激扰装置伸出端的幅度和伸缩速度均可控制。

如图1所示，激扰装置30包括作动器。作动器包括作动本体33和作动推杆34。作动推杆34的一端与作动本体33相连接，作动推杆34的另一端形成作动推杆34的触头端，作动推杆可伸缩地设置于作动本体33上。即在车体两侧相对位置，各安装一个横向激扰作动器，作动器一端固定在刚度足够的安装座上，作动器伸出端即触头端的幅度和伸缩速度均可控制，作动器伸出端触头部位为球铰结构，通过触头端与车体侧面接触施加横向力。

其中，该实验台上设置的激扰装置30可以分别工作，即实现单侧激扰也可以是成对设置的激扰装置30同时工作，在同时工作时，成对设置的激扰装置30的正弦波的输入周期和频率相同，相位相反。这样设置能够有效地增加了实验台的实用性。

具体地，在本实施例中，双侧激扰结构对应一套双侧激扰试验方法。双侧激扰与现有技术中的单侧激扰和轨道轮激振方法有着本质的区别，现有技术中的单侧激扰方式只是单纯的对车体施加一次破坏稳定运行状态的条件，而本实施例中的双侧激扰则是可以通过两侧做动器的动作相位控制，实现对车体的夹持和推挽作用，可控制车体按所需的运动振形横向振动。

如图1和图2所示，实验支撑台10包括基础平台11和轨道轮支撑平台12以及轨道轮对13。轨道轮支撑平台12设置于基础平台11上。轨道轮对13可转动地设置于轨道轮支撑平台12上。其中，实验车体20包括车厢21和车轮22。车轮22与车厢21相连接，车轮22与轨道轮对13相接触，轨道轮对13带动车轮22转动。这样设置能够有效地提高实验车辆的稳定性检测数据的可靠性，缩短了实验周期，有效地节约了经济成本。

根据本发明的另一方面，提供了一种检测车辆稳定性的激扰方法。该激扰方法使用检测车辆稳定性的实验台进行检测。其中，实验台为上述实施例中的实验台，激扰方法包括以下步骤：将实验车体20放置于实验支撑台10上；根据实验车体20的运行速度，给位于实验支撑台10的两侧的激扰装置30输入正弦波；控制位于实验车体20的两侧的激扰装置30同时朝向实验车体20移动直至各激扰装置30均位于激扰位置处，当各激扰装置30位于激扰位置处的时间达到预设值时，各激扰装置30同时脱离实验车体20并处于准备位置处。

具体地，给实验支撑台10输入正弦波包括以下步骤：给位于实验支撑台10的一侧的激扰装置30输入第一激扰波，给位于实验支撑台10的另一侧的激扰装置30输入第二激扰波，第一激扰波的周期和频率与第二激扰波的周期和频率相同，述第一激扰波的相位与第二激扰波的相位相反。其中，第一激扰波和第二激扰波可以是正弦波、三角波等其他波形的激扰波。

进一步地，在控制激扰装置30朝向实验车体20前还包括以下步骤：调试位于实验支撑台10的两侧的激扰装置30，以使实验车体20上的加载接触点为各激扰装置30的激扰零点。

在本实施中的试验台为带双侧激扰装置的铁路车辆滚动试验台，试验台主要由基础平台、轨道轮支撑平台、轨道轮对及驱动电机、车体纵向牵引装置40、横向激扰装置及液压伺服控制系统等组成，其中横向激扰装置作动器采用液压作动器，采用伺服液压系统进行动作控制，配以压力传感器和位移传感器实时检测并反馈给控制端，实现闭环精确控制，并将作动器位移和对车体施加的压力显示在控制面板上。两个作动器安装在某一位转向架中心对应的车体下侧梁两侧外。

本试验方案激扰施加方法，除了可以采用一侧激扰装置进行单侧激扰外，还可以进行双侧激扰装置同时配合施加激扰。滚动试验前，通过控制软件调整确认好车体两侧的加载接触点为两侧激扰作动器的激扰零点，在滚动试验过程中，给两侧激扰作动器输入周期和频率相同、相位相反的正弦波动作命令，两作动器则同时伸出至接触车体的激扰零点(如图中车体试触点24所示)位置后，配合夹持强迫车体横向往复运动，往复振动的频率、幅度和周期等参数可根据试验研究需要灵活设定。

在本实施例中，激扰作动器除了可以采用伺服液压方式外，还可以采用机械结构式、电动作动器式等其他结构方式实现。采用双侧激扰结构，实现稳定可自由控制的强迫激扰。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、既可以实现对试验车体的简单破坏稳定运行状态的单侧激扰，又可以实现对试验车稳定可控的强迫运动激扰。

2、利用稳定可控的双侧激扰方式，可通过在不同运行速度时对试验车体及转向架施加不同频率和幅值的强迫激扰周期运动，观察车辆在一定激扰条件下的运动响应，研究不同外界激扰条件对车辆稳定性和临界速度的影响，这是单纯激扰无法做到的更高的研究性功能。

3、该试验台普遍适用于各种车型的稳定性影响因素研究，可不受具体线路条件因素制约。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有测重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测车辆稳定性的实验台，其特征在于，包括：

实验支撑台(10)，所述实验支撑台(10)用于放置实验车体(20)；

激扰装置(30)，所述激扰装置(30)为至少两个，至少两个的所述激扰装置(30)分别设置于所述支撑台(10)的两侧，各所述激扰装置(30)均具有朝向所述实验车体(20)移动且与所述实验车体(20)相接触的激扰位置以及与所述实验车体(20)相脱离的准备位置。

2.根据权利要求1所述的实验台，其特征在于，多个所述激扰装置(30)成对地设置于所述实验支撑台(10)的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的实验台，其特征在于，多个所述激扰装置(30)包括第一激扰装置(31)和第二激扰装置(32)，所述第一激扰装置(31)与所述第二激扰装置(32)沿所述实验支撑台(10)的长度方向的中线对称设置。

4.根据权利要求3所述的实验台，其特征在于，所述激扰装置(30)包括作动器，所述作动器包括：

作动本体(33)；

作动推杆(34)，所述作动推杆(34)的一端与所述作动本体(33)相连接，所述作动推杆(34)的另一端形成所述作动推杆(34)的触头端，所述作动推杆可伸缩地设置于所述作动本体(33)上。

5.根据权利要求4所述的实验台，其特征在于，所述作动器包括液压作动器，所述液压作动器上设置有用于采集实验数据的压力传感器和/或位移传感器。

6.根据权利要求4所述的实验台，其特征在于，所述触头端包括球铰结构。

7.根据权利要求2所述的实验台，其特征在于，成对设置的所述激扰装置(30)分别工作；

或者，成对设置的所述激扰装置(30)同时工作，在同时工作时，成对设置的所述激扰装置(30)的正弦波的输入周期和频率相同，相位相反。

8.一种检测车辆稳定性的激扰方法，使用检测车辆稳定性的实验台进行检测，其特征在于，所述实验台为权利要求1至7中任一项所述的实验台，所述激扰方法包括以下步骤：

将实验车体(20)放置于所述实验支撑台(10)上；

根据所述实验车体(20)的运行速度，给位于所述实验支撑台(10)的两侧的所述激扰装置(30)输入正弦波；

控制位于所述实验车体(20)的两侧的所述激扰装置(30)同时朝向所述实验车体(20)移动直至各所述激扰装置(30)均位于所述激扰位置处，当各所述激扰装置(30)位于所述激扰位置处的时间达到预设值时，各所述激扰装置(30)同时脱离所述实验车体(20)并处于所述准备位置处。

9.根据权利要求8所述的激扰方法，其特征在于，给所述实验支撑台(10)输入正弦波包括以下步骤：

给位于所述实验支撑台(10)的一侧的所述激扰装置(30)输入第一激扰波，给位于所述实验支撑台(10)的另一侧的所述激扰装置(30)输入第二激扰波，所述第一激扰波的周期和频率与所述第二激扰波的周期和频率相同，所述第一激扰波的相位与所述第二激扰波的相位相反。

10.根据权利要求8所述的激扰方法，其特征在于，在控制所述激扰装置(30)朝向所述实验车体(20)前还包括以下步骤：

调试位于所述实验支撑台(10)的两侧的所述激扰装置(30)，以使所述实验车体(20)上的加载接触点为各所述激扰装置(30)的激扰零点。