CN107907287A - 一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法，其特征是:它至少包括控制器（2）、水平振动台（8）和垂直振动台（12），水平振动台（8）和垂直振动台（12）均通过实验台主体（7）与地基连接；水平振动台（8）和垂直振动台（12）的静态振动轴线相交；控制器（2）至少有2个输出通道分别与水平振动台（8）和垂直振动台（12）连接；这种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法，以便通过模拟转辙机使用环境中真实的安装方式及复合力学环境，达到对转辙机的安全及可靠性实验的目的。
Description
技术领域
本发明属于铁路信号产品实验领域，特别是一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法。
技术背景
转辙机是道岔的转换设备，它的主要功能是转换锁闭道岔尖轨，表示和监督联锁区内道岔尖轨或者心轨的位置以及状态，对于铁路信号灯实现自动控制及远距离控制有着重要的意义。由于转辙机是铁路信号安全产品，其发生故障对铁路安全和列车行驶产生重要影响，因此，转辙机性能的安全及可靠性至关重要。
目前，铁路标准对转辙机的振动实验均为单方向性能及耐久实验，且不考虑转辙机使用环境中的复杂力学环境对转辙机安全和可靠性的影响，即使转辙机通过相关测试，也难免在使用过程中出现问题。因此，一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验方法及其实现装置孕育而生，其特点是复合力学实验台分别将垂向载荷和水平向载荷作用于转辙机的底壳和动作杆上（理论模型如图1(a)所示），形成一种双轴向复合力学实验环境，进行转辙机可靠性实验。与转辙机传统的单向实验（理论模型如图1(b)和(c)所示）相比，改变了以往转辙机只能进行单向实验的方法；与传统的双轴联动实验（理论模型如图1(d)所示）相比，改变了实验载荷只能通过底壳传递到整机的不足。
发明内容
本发明的目的针对上述已有技术的不足，提出一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法，以便通过模拟转辙机使用环境中真实的安装方式及复合力学环境，达到对转辙机的安全及可靠性实验的目的。
本发明的目的是这样实现的, 提供一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法，其特征是:它至少包括控制器、水平振动台和垂直振动台，水平振动台和垂直振动台均通过实验台主体与地基连接；水平振动台和垂直振动台的静态振动轴线相交；控制器至少有2个输出通道分别与水平振动台和垂直振动台电连接；转辙机在拉入/伸出锁闭状态下，垂直振动台顶面通过扩展台面与转辙机的地脚螺栓连接；转辙机的动作杆通过夹具与水平振动台连接。
所述的转辙机动作杆与夹具连接处有第一振动传感器。
所述的转辙机地脚螺栓上有第二振动传感器。
所述的第一振动传感器和第二振动传感器将振动信号采集并通过控制器的输入通道输入给控制器，通过控制器进行控制调整。
所述的垂直振动台内部有垂直台冷却单元。
所述的水平振动台内部有水平台冷却单元。
所述的道岔现场采集的垂直和水平方向的载荷谱数据通过计算机进行载荷谱校验计算，再将计算结果信息通过控制器上的2个输出通道分别输入到垂向功率放大器和水平功率放大器上进行信号放大；垂向功率放大器和水平功率放大器将放大的控制信号分别加载在垂直振动台和水平振动台上驱动振动台往复运动；垂直振动台通过与扩展台面连接的转辙机地脚螺栓将垂向振动传递到转辙机上，同时垂直振动台在振动过程中产生的热量通过第二水冷却单元循环散热；在垂直振动台产生垂直方向振动的同时，水平振动台将水平方向振动冲击通过与转辙机连接的夹具传递到转辙机动作杆上，同时水平向振动台在振动过程中产生的热量通过第一水冷却单元进行循环散热；通过水平振动台和垂直振动台的双轴向联动工作，模拟转辙机在轨道车辆经过时产生的垂直方向和水平方向的复合运动，通过安装在转辙机动作杆与夹具连接处的第一传感器和安装在转辙机地脚螺栓附近的第二传感器获取振动信号，垂向振动和水平振动产生的复合振动分别通过转辙机地脚螺栓和转辙机动作杆传递到转辙机上获取复合振动信号，获取的振动信号通过输入通道反馈给控制器进行控制调整，完成输出到输入的闭环控制，进行转辙机的模拟振动，保证了振动传递的振动信号可靠。
本发明具有如下优点：
1）转辙机分别通过地脚螺栓和夹具与垂向振动台和水平振动台连接的实验方式与转辙机道岔现场实际使用环境外部安装方式一致，改变了传统单向实验台只能通过地脚螺栓固定于实验台安装方式的不足；
2）转辙机复合力学环境实验的载荷加载方式通过垂向激励和水平向激励分别作用于底壳和动作杆，与转辙机现场使用工况的载荷传递路径一致，改变了传统的双轴联动振动台载荷只能加载在台面上的不足；
3）转辙机复合力学环境实验的垂向激励和水平向激励分别作用在转辙机整机上，形成一种两轴向的复合载荷环境，改变了传统转辙机只能单方向进行振动实验的不足。
4）水平向控制点布置在动作杆连接螺栓附近的夹具上，提高了系统输入的精度，改变了传统控制点只布置于台面的不足。
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明复合力学环境实验方法与传统实验的理论模型对比图；
图2为本发明复合力学实验设备的系统工作原理图；
图3为本发明复合力学实验设备的三维结构示意图。
图中， 1、计算机；2、控制器；3、水平台功率放大器；4、垂直台功率放大器；5、水平台冷却单元；6、垂直台冷却单元；7、实验台主体；8、水平振动台；9、夹具；10、转辙机；10.1、转辙机动作杆；10.2、转辙机地脚螺栓；11、扩展台面；12、垂直振动台；13、第一传感器；14、第二传感器。
具体实施方式
本发明如图2、图3所示，涉及一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法，它至少包括：控制器2、水平振动台8和垂直振动台12，水平振动台8和垂直振动台12均通过实验台主体7与地基连接；水平振动台8和垂直振动台12的静态振动轴线相交；控制器2至少有2个输出通道分别与水平振动台8和垂直振动台12连接；转辙机10在拉入/伸出锁闭状态下，垂直振动台12顶面通过扩展台面11与转辙机的地脚螺栓10.2连接；转辙机10的动作杆10.1通过夹具9与水平振动台8连接。
转辙机10动作杆与夹具9连接处有第一振动传感器13。
转辙机地脚螺栓10.2上有第二振动传感器14。
第一振动传感器13和第二振动传感器14将振动信号采集并通过控制器2的输入通道输入给控制器2，通过控制器2进行控制调整。
垂直振动台12内部有垂直台冷却单元6。
水平振动台8内部有水平台冷却单元5。
道岔现场采集的垂直和水平方向的载荷谱数据通过计算机1进行载荷谱校验计算，再将计算结果信息通过控制器2上的2个输出通道分别输入到垂直台功率放大器4和水平台功率放大器3上进行信号放大；垂直台功率放大器4和水平台功率放大器3将放大的控制信号分别加载在垂直振动台12和水平振动台8上驱动振动台往复运动；垂直振动台12通过与扩展台面11连接的转辙机地脚螺栓10.2将垂向振动传递到转辙机10上，同时垂直振动台12在振动过程中产生的热量通过垂直台冷却单元6循环散热；在垂直振动台12产生垂直方向振动的同时，水平振动台8将水平方向振动冲击通过与转辙机10连接的夹具9传递到转辙机动作杆10.1上，同时水平向振动台8在振动过程中产生的热量通过水平台冷却单元5进行循环散热；通过水平振动台8和垂直振动台12的双轴向联动工作，模拟转辙机在轨道车辆经过时产生的垂直方向和水平方向的复合运动，通过安装在转辙机动作杆10.1与夹具9连接处的第一传感器13和安装在转辙机地脚螺栓10.2附近的第二传感器14获取振动控制反馈，垂向振动和水平振动产生的复合振动（振动与冲击叠加载荷）分别通过转辙机地脚螺栓10.2和转辙机动作杆10.1传递到转辙机10上生成转辙机复合振动响应信号，转辙机复合振动响应信号通过输入通道反馈给控制器2进行控制调整，完成输出到输入的闭环控制，保证了振动传递的振动信号可靠。
如图2、图3所示，提供一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验方法的流程是：
第一步，调整转辙机10与垂直振动台12的安装孔的位置，使转辙机10四个地脚螺栓孔轴线与扩展台面上的孔同轴，通过地脚螺栓将转辙机10固定到垂直振动台面上；
第二步，将转辙机10调整到伸出/拉入锁闭状态位置后，将转辙机动作杆10.1与固定在水平振动台8上的夹具9通过连接销连接；
第三步，将控制点传感器分别安装在转辙机动作杆10.1输入端侧面和转辙机地脚螺栓10.2附近并通过数据线连接控制器2相应的输入端；将监测点传感器分别布置于转辙机电机、接电座、底壳侧壁、表示杆上进行振动数据采集与监测；
第四步，在计算机控制软件中导入垂向和水平向的载荷谱数据，并测试各通道是否正常，开启实验台电源和冷却系统进行转辙机10的可靠性实验。
上面对本发明的实施例做了详细说明，上述实施仅为本发明的最优方案，但本发明不仅限于上述实施例，基于本发明转辙机复合力学环境实验的转辙机安装、载荷加载、载荷传递路径以及双轴向和三轴向复合力学环境均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法，其特征是:至少包括控制器（2）、水平振动台（8）和垂直振动台（12），水平振动台（8）和垂直振动台（12）均通过实验台主体（7）与地基连接；水平振动台（8）和垂直振动台（12）的静态振动轴线相交；控制器（2）至少有2个输出通道分别与水平振动台（8）和垂直振动台（12）连接；转辙机（10）在拉入/伸出锁闭状态下，垂直振动台（12）顶面通过扩展台面（11）与转辙机地脚螺栓（10.2）连接；转辙机（10）的动作杆（10.1）通过夹具（9）与水平振动台（8）连接。
2.根据权利要求1所述的一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法，其特征是:转辙机动作杆（10.1）与夹具（9）连接处有第一振动传感器（13）。
3.根据权利要求1所述的一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法，其特征是:转辙机地脚螺栓（10.2）上有第二振动传感器（14）。
4.根据权利要求1所述的一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法，其特征是:第一振动传感器（13）和第二振动传感器（14）将振动信号采集并通过控制器（2）的输入通道输入给控制器（2），通过控制器（2）进行控制调整。
5.根据权利要求1所述的一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法，其特征是:垂直振动台（12）内部有垂直台冷却单元（6）。
6.根据权利要求1所述的一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法，其特征是:水平振动台（8）内部有水平台冷却单元（5）。
7.根据权利要求1所述的一种铁路转辙机复合力学环境可靠性实验装置及方法,其特征是：道岔现场采集的垂直和水平方向的载荷谱数据通过计算机（1）进行载荷谱校验计算，再将计算结果信息通过控制器（2）上的2个输出通道分别输入到垂直台功率放大器（4）和水平台功率放大器（3）上进行信号放大；垂直台功率放大器（4）和水平台功率放大器（3）将放大的控制信号分别加载在垂直振动台（12）和水平振动台（8）上驱动振动台往复运动；垂直振动台（12）通过与扩展台面（11）连接的转辙机地脚螺栓（10.2）将垂向振动传递到转辙机（10））上，同时垂直振动台（12）在振动过程中产生的热量通过垂直台冷却单元（6）循环散热；在垂直振动台（12）产生垂直方向振动的同时，水平振动台（8）将水平方向振动冲击通过与转辙机（10）连接的夹具（9）传递到转辙机动作杆（10.1）上，同时水平向振动台（12）在振动过程中产生的热量通过水平台冷却单元（5）进行循环散热；通过水平振动台（8）和垂直振动台（12）的双轴向联动工作，模拟转辙机在轨道车辆经过时产生的垂直方向和水平方向的复合运动，通过安装在转辙机动作杆（10.1）与夹具（9）连接处的第一传感器（13）和安装在转辙机（10）地脚螺栓附近的第二传感器（14）获取振动信号，垂向振动和水平振动产生的复合振动分别通过转辙机地脚螺栓（10.2）和转辙机动作杆（10.1）传递到转辙机（10）上获取复合振动信号，获取的振动信号通过输入通道反馈给控制器（2）进行控制调整，完成输出到输入的闭环控制，进行转辙机（10）的模拟振动，保证了振动传递的振动信号可靠。
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