CN110617930A - 一种车轨耦合振动试验的模拟方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车轨耦合振动试验的模拟方法、装置及系统，其中，该方法包括：建立桥梁模型、相邻车辆模型、车桥耦合模型；确定第一桥梁子模型的第一振动响应；确定试验车辆作用在实验平台上的当前物理参数；将当前物理参数作用至桥梁模型，并确定第一桥梁子模型对试验车辆的车桥振动响应；确定第二桥梁子模型的第二振动响应；根据第二振动响应确定第二桥梁子模型的振动变形参数，并重新确定当前物理参数，重复上述确定第二振动响应的过程，动态模拟车轨耦合振动试验。通过本发明实施例提供的车轨耦合振动试验的模拟方法、装置及系统，可以完整、真实再现车辆线路运行时的车轨耦合作用过程，可以满足试验时再现实际车轨耦合振动需要。

Description

一种车轨耦合振动试验的模拟方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及试验模拟技术领域，具体而言，涉及一种车轨耦合振动试验的模拟方法、装置及系统。

背景技术

磁浮交通系统是一个典型的工程科学问题，全面可靠的试验验证是安全运行的技术保证，一种磁浮列车线路轨道模拟试验台是掌握磁浮关键核心技术，实现磁浮系统工程化的有效途径。磁浮车辆系统悬浮架、电磁铁、悬浮控制系统共同组成磁浮车辆的走行系统。走行系统是磁浮交通系统车辆子系统的重要部件之一，具有承载、机械解耦、减振等功能。磁浮车辆通过走行系统、悬浮导向系统与线路轨道相互作用，实现车辆稳定悬浮和安全运行。车辆运行涉及机械工程、控制工程、土木工程等多学科交叉，是一个典型的工程科学问题。

针对磁浮车辆级试验验证，目前并没有专门的试验环境，国内外缺乏一套能够满足常导磁浮系统整车级车辆、轨道相互作用实验平台。面向工程化的磁浮车辆系统需要一套可实现多运行工况模拟实验室模拟环境。

目前磁浮列车车辆试验要么采用车辆模型开展车辆系统动力学仿真研究，要么就是采用整车的实际调试研究。前者的研究过于简单，没有针对性，不能反映复杂的实际的车辆-悬浮控制-弹性桥梁结构耦合振动环境，后者属于既成事实下的试验，不能达到最佳的效果。因此这两种试验方法均不理想也不尽合理。

磁浮技术发展在由理论研究向产品转化、工程应用时缺少了重要的试验环节，特别是面向工程应用时，国内外研发机构、车辆企业均缺乏针对磁浮技术应用研究的试验平台，严重制约了磁浮技术发展，特别是磁浮技术工程化的进程。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种车轨耦合振动试验的模拟方法、装置及系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种车轨耦合振动试验的模拟方法，包括：

建立桥梁模型以及与实际的试验车辆相邻的相邻车辆模型，并确定所述相邻车辆模型与所述桥梁模型之间的车桥耦合模型；

基于所述车桥耦合模型确定所述相邻车辆模型对第一桥梁子模型的耦合作用，并确定所述第一桥梁子模型的第一振动响应；所述第一桥梁子模型为所述桥梁模型中与所述相邻车辆模型相对应的部分模型；

当所述试验车辆悬浮在实际的实验平台上时，确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数，所述当前物理参数包括当前时间点的电磁力和/或振动响应；

将所述当前物理参数作用至所述桥梁模型，并确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应；

根据所述当前物理参数和所述车桥振动响应确定第二桥梁子模型的第二振动响应，所述第二桥梁子模型为与所述桥梁模型中所述试验车辆相对应的部分模型；

根据所述第二振动响应确定所述第二桥梁子模型的振动变形参数，并基于所述振动变形参数调整所述实验平台的工作状态，之后重新确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数，并重复上述确定第二振动响应的过程，动态模拟车轨耦合振动试验，直至试验结束。

在一种可能的实现方式中，所述相邻车辆模型包括前车辆模型和后车辆模型。

在一种可能的实现方式中，所述建立桥梁模型，包括：

获取所述试验车辆悬浮在实际桥梁上时，所述试验车辆作用在所述实际桥梁上的实际动态特性；

建立所述实际桥梁的桥梁临时模型，确定所述试验车辆作用在所述桥梁临时模型上的虚拟动态特性；

在所述虚拟动态特性与所述实际动态特性之间的差值小于预设值时，将所述桥梁临时模型作为最终确定的桥梁模型。

在一种可能的实现方式中，所述实验平台包含多节实验子平台；

所述基于所述振动变形参数调整所述实验平台的工作状态，包括：

基于所述振动变形参数分别调整每个所述实验子平台的工作状态，且所述实验子平台之间物理边界协调。

在一种可能的实现方式中，所述确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数包括：根据预设的行驶速度确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数；

所述确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应包括：根据预设的行驶速度确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应。

第二方面，本发明实施例还提供了一种车轨耦合振动试验的模拟装置，包括：

模型建立模块，用于建立桥梁模型以及与实际的试验车辆相邻的相邻车辆模型，并确定所述相邻车辆模型与所述桥梁模型之间的车桥耦合模型；

第一振动响应确定模块，用于基于所述车桥耦合模型确定所述相邻车辆模型对第一桥梁子模型的耦合作用，并确定所述第一桥梁子模型的第一振动响应；所述第一桥梁子模型为所述桥梁模型中与所述相邻车辆模型相对应的部分模型；

物理参数确定模块，用于当所述试验车辆悬浮在实际的实验平台上时，确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数，所述当前物理参数包括当前时间点的电磁力和/或振动响应；

车桥振动确定模块，用于将所述当前物理参数作用至所述桥梁模型，并确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应；

第二振动响应确定模块，用于根据所述当前物理参数和所述车桥振动响应确定第二桥梁子模型的第二振动响应，所述第二桥梁子模型为与所述桥梁模型中所述试验车辆相对应的部分模型；

动态模拟模块，用于根据所述第二振动响应确定所述第二桥梁子模型的振动变形参数，并基于所述振动变形参数调整所述实验平台的工作状态，之后重新确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数，并重复上述确定第二振动响应的过程，动态模拟车轨耦合振动试验，直至试验结束。

在一种可能的实现方式中，所述相邻车辆模型包括前车辆模型和后车辆模型。

在一种可能的实现方式中，所述模型建立模块建立桥梁模型，包括：

获取所述试验车辆悬浮在实际桥梁上时，所述试验车辆作用在所述实际桥梁上的实际动态特性；

建立所述实际桥梁的桥梁临时模型，确定所述试验车辆作用在所述桥梁临时模型上的虚拟动态特性；

在所述虚拟动态特性与所述实际动态特性之间的差值小于预设值时，将所述桥梁临时模型作为最终确定的桥梁模型。

在一种可能的实现方式中，所述实验平台包含多节实验子平台；

所述动态模拟模块基于所述振动变形参数调整所述实验平台的工作状态，包括：

基于所述振动变形参数分别调整每个所述实验子平台的工作状态，且所述实验子平台之间物理边界协调。

在一种可能的实现方式中，所述动态模拟模块确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数包括：根据预设的行驶速度确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数；

所述车桥振动确定模块确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应包括：根据预设的行驶速度确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应。

第三方面，本发明实施例还提供了一种车轨耦合振动试验的模拟系统，包括：试验车辆、实验平台和如上所述的车轨耦合振动试验的模拟装置；

所述试验车辆悬浮在所述实验平台上，并确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数。

本发明实施例上述第一方面提供的方案中，基于半实物仿真技术，将实际的试验车辆、实验平台以及虚拟的桥梁模型、车辆模型等进行结合，将真实采集的试验车辆作用至实验平台的当前物理参数施加到虚拟的桥梁模型上，同时确定虚拟的桥梁模型对试验车辆的车桥振动响应，并确定桥梁模型的振动变形参数，从而可以更新调整实验平台的振动状态，进而重新确定当前物理参数，实现车轨耦合作用的动态模拟。该方式可以在实验室环境复现磁浮车轨相互作用实际过程，基于车轨作用机理，完整、真实再现车辆线路运行时的车轨耦合作用过程，可以满足试验时再现实际车轨耦合振动需要。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种车轨耦合振动试验的模拟方法的流程图；

图2示出了本发明实施例所提供的车轨耦合振动试验的模拟方法，车轨耦合第一结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的车轨耦合振动试验的模拟方法，车轨耦合第二结构示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的一种车轨耦合振动试验的模拟装置的结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的一种车轨耦合振动试验的模拟方法，基于半实物仿真技术实现车轨耦合振动试验的动态模拟。参见图1所示，该模拟方法，包括：

步骤101：建立桥梁模型以及与实际的试验车辆相邻的相邻车辆模型，并确定相邻车辆模型与桥梁模型之间的车桥耦合模型。

本发明实施例中，基于半实物仿真技术实现车轨耦合振动试验的动态模拟，其中，试验车辆是真实存在的实际车辆，而桥梁模型、相邻车辆模型、车桥耦合模型为模拟的模型。

具体的，可以基于现有的建模方法建立桥梁模型。例如，将实际的车辆(可以是上述的试验车辆)悬浮在实际的桥梁上进行车辆静态悬浮试验，从而获取到实际的车辆在实际的桥梁上的静态悬浮数据，之后基于该静态悬浮数据即可建立该实际桥梁的桥梁模型。此外，该试验车辆为一节车辆，在真实场景中该试验车辆会有与其相邻的其他节车辆，本实施例中建立与试验车辆相邻的其他车辆的车辆模型，即相邻车辆模型。同时，还可以确定该相邻车辆模型与桥梁模型之间的车桥耦合模型。本实施例中的车辆模型以及车桥耦合模型均是模拟的模型，可以基于现有的建模方式进行建模，此处不做详述。

可选的，由于后续需要对该桥梁模型进行半实物仿真，需要首先验证该桥梁模型的动态特性是否正确，本实施例中基于“真实车辆+真实桥梁”之间的耦合振动来验证“真实车辆+虚拟桥梁”之间的耦合振动；此时，该“建立桥梁模型”的过程包括：

步骤A1：获取试验车辆悬浮在实际桥梁上时，试验车辆作用在实际桥梁上的实际动态特性。

其中，该实际动态特性表征实际桥梁的动态特性，动态特性具体包括桥梁的模态、频率、以及其他振动特性等。该实际桥梁可以为下述的实验平台，也可以为其他的桥梁，本实施例对此不做限定。

步骤A2：建立实际桥梁的桥梁临时模型，确定试验车辆作用在桥梁临时模型上的虚拟动态特性。

其中，该虚拟动态特性表征该桥梁临时模型的动态特性。

步骤A3：在虚拟动态特性与实际动态特性之间的差值小于预设值时，将桥梁临时模型作为最终确定的桥梁模型。

本发明实施例中，当虚拟动态特性与实际动态特性基本相似时，说明该桥梁临时模型可以模拟实际桥梁的动态特性，此时可以将桥梁临时模型作为最终确定的桥梁模型。同时，该过程也验证了真实的试验车辆结合模拟的桥梁模型进行半实物仿真的可行性。其中，该动态特性(包括实际动态特性和虚拟动态特性)包含桥梁的模态、频率、动态振动特性的一项或多项。

步骤102：基于车桥耦合模型确定相邻车辆模型对第一桥梁子模型的耦合作用，并确定第一桥梁子模型的第一振动响应；第一桥梁子模型为桥梁模型中与相邻车辆模型相对应的部分模型。

本发明实施例中，当相邻车辆模型作用在桥梁模型时，桥梁模型会发生相应的振动响应。具体的，本实施例提供的试验模型的整体示意图参见图2所示，图2中，相邻车辆模型和桥梁模型之间存在用于描述二者之间耦合作用(比如振动响应等)的车桥耦合作用模型(图2中未示出)，基于该车桥耦合作用模型即可确定相邻车辆模型对桥梁模型的第一振动响应，即图2中的振动响应①。同时，为了模拟车轨动态耦合振动试验，需要模拟车辆模型在桥梁模型上移动的场景，此时需要车辆模型具有足够的长度，从而导致该相邻车辆模型只对桥梁模型的一部分产生了作用。图2中，桥梁模型包含三部分，分别为轨道梁A模型、轨道梁B模型和轨道梁C模型，每个轨道梁模型本质上仍可以是一个桥梁模型；对于该相邻车辆模型，在图2所对应的时刻，该相邻车辆模型所对应的第一桥梁子模型包含轨道梁B的前端部分和轨道梁C的后端部分。

步骤103：获取试验车辆悬浮在实际的实验平台上时，试验车辆作用在实验平台上的当前物理参数，当前物理参数包括当前时间点的电磁力和/或振动响应。

本发明实施例中，试验车辆和实验平台均为真实的，即在真实的试验场景下来确定该试验车辆悬浮在实验平台上时的参数，即当前物理参数，该当前物理参数具体可以为试验车辆作用到实验平台上的电磁力，也可以是试验车辆作用到实验平台上的振动响应。

步骤104：将当前物理参数作用至桥梁模型，并确定第一桥梁子模型对试验车辆的车桥振动响应。

本发明实施例中，当确定试验车辆在真实场景下作用到实验平台上的当前物理参数之后，将该真实的当前物理参数作用到虚拟的桥梁模型上，从而实现真实仿真与虚拟仿真的结合。参见图2所示，试验车辆作用到实验平台上的当前物理参数为②(图2中未示出)，此时即可将该物理参数②作用至桥梁模型上，使得虚拟的桥梁模型可以模拟实际的实验平台的振动状态。

同时，该相邻车辆模型与试验车辆是相邻的，由于第一桥梁子模型存在第一振动响应，则振动的第一桥梁子模型也会对相邻的试验车辆产生影响，即第一桥梁子模型可以对试验车辆产生相应的车桥振动响应。如图2所示，相邻车辆模型引起轨道梁B的前端振动，即振动响应①，作为一个整体的轨道梁B，其后端也会相应的发生振动，从而引起试验车辆的振动；此外，在模拟动态耦合振动时，移动的相邻车辆模型也可以引起轨道梁B的振动，当试验车辆行驶至轨道梁B上时，振动的轨道梁B也可以引起试验车辆的振动，即车桥振动响应③。

需要说明的是，对于虚拟的桥梁模型，真实的试验车辆并不会行驶至轨道梁B上，上述的车桥振动响应是计算得到的，本实施例中采用上述的描述方式只是用于方便理解，并不用于限定在实现本实施例提供的方法时需要将真实的试验车辆设置在虚拟的桥梁模型之上。

步骤105：根据当前物理参数和车桥振动响应确定第二桥梁子模型的第二振动响应，第二桥梁子模型为与桥梁模型中试验车辆相对应的部分模型。

本发明实施例中，试验车辆也对应桥梁模型中的一部分，即第二桥梁子模型，该第二桥梁子模型可以认为是模拟真实的实验平台。在上述步骤104中“将当前物理参数作用至桥梁模型”即是将当前物理参数作用至第二桥梁子模型。同时，如上述步骤104所示，第一桥梁子模型也会对试验车辆引起振动，从而导致试验车辆作用在桥梁模型上的振动响应发生变化，故本实施例中需要根据当前物理参数和车桥振动响应确定第二桥梁子模型的第二振动响应，该第二振动响应即为变化后的振动状态。

步骤106：根据第二振动响应确定第二桥梁子模型的振动变形参数，并基于振动变形参数调整实验平台的工作状态，之后重新确定试验车辆作用在实验平台上的当前物理参数，并重复上述确定第二振动响应的过程，动态模拟车轨耦合振动试验，直至试验结束。

本发明实施例中，基于桥梁的振动响应可以实时确定桥梁的变形，因此，基于第二桥梁子模型的第二振动响应可以确定第二桥梁子模型的振动变形参数，该振动变形参数用于描述第二桥梁子模型的变形状态，例如某个位置处的变形量等。在确定振动变形参数后，即可基于振动变形参数实时调整实验平台的工作状态，即调整实验平台的变形量。之后，由于试验车辆悬浮在实验平台上，实验平台发生调整后导致试验车辆作用在实验平台上的参数发生变化，即当前物理参数发生变化，此时可以重新确定试验车辆作用在实验平台上的当前物理参数，之后把重新确定的当前物理参数作用至桥梁模型上，重复上述确定第二振动响应的过程，即重复上述的步骤104至105，从而可以动态模拟车轨耦合振动的场景，之后即可进行相应的试验，例如试验车辆的悬浮控制性能试验等。

本发明实施例提供的一种车轨耦合振动试验的模拟方法，基于半实物仿真技术，将实际的试验车辆、实验平台以及虚拟的桥梁模型、车辆模型等进行结合，将真实采集的试验车辆作用至实验平台的当前物理参数施加到虚拟的桥梁模型上，同时确定虚拟的桥梁模型对试验车辆的车桥振动响应，并确定桥梁模型的振动变形参数，从而可以更新调整实验平台的振动状态，进而重新确定当前物理参数，实现车轨耦合作用的动态模拟。该方式可以在实验室环境复现磁浮车轨相互作用实际过程，基于车轨作用机理，完整、真实再现车辆线路运行时的车轨耦合作用过程，可以满足试验时再现实际车轨耦合振动需要。

在上述实施例的基础上，该试验车辆的前后两侧均有可能存在一节车辆，即相邻车辆模型包括前车辆模型和后车辆模型。

具体的，参见图3所示，该前车车辆模型和后车车辆模型的工作原理与上述的相邻车辆模型的工作原理相同，此处不做赘述。其中，在上述步骤104中确定车桥振动响应时，由于后车车辆模型会施加至桥梁模型振动响应，即振动响应④，从而引起对试验车辆的振动，即振动响应⑤；故需要基于振动响应③和振动响应⑤综合确定第一桥梁子模型对试验车辆的车桥振动响应，之后的过程与上述步骤105至106相同，此处不做赘述。

可选的，该实验平台包含多节实验子平台；如图2或图3所示，以实验平台包含八节实验子平台为例说明。上述“基于振动变形参数调整实验平台的工作状态”，包括：基于振动变形参数分别调整每个实验子平台的工作状态，且实验子平台之间物理边界协调。

本发明实施例中，基于多节实验子平台来再现桥梁的振动变形，可以真实模拟多种车辆运行线路工况，真实准确地进行车轨耦合振动试验；能多平台协同振动，实现实际桥梁刚度模拟；同时，还可以耦合输出轨道梁的实际振动特性，方便后续基于该振动特性对悬浮控制系统进行参数优化调整。此外，多节实验子平台实际上模拟的是一段完整的桥梁，在振动变形的同时需要保证实验子平台之间物理边界协调，避免相邻的两个实验子平台之间出现错位等情况。

可选的，该方法还可以模拟车辆悬浮在轨道上行驶时的车轨耦合作用。具体的，上述步骤106“确定试验车辆作用在实验平台上的当前物理参数”包括：根据预设的行驶速度确定试验车辆作用在实验平台上的当前物理参数。同时，上述步骤104“确定第一桥梁子模型对试验车辆的车桥振动响应”包括：根据预设的行驶速度确定第一桥梁子模型对试验车辆的车桥振动响应。

本发明实施例中，基于车辆的行驶速度可以适应性调整当前物理参数以及车桥振动响应，还可以基于车桥耦合模型适应性调整第一振动响应，可以模拟车辆以不同的行驶速度在线路上运行，实施模拟车辆与线路轨道梁相互作用的过程，方便后续开展对车辆悬浮导向控制、车辆振动、轨道梁振动特性的相关试验。

本发明实施例提供的一种车轨耦合振动试验的模拟方法，基于半实物仿真技术，将实际的试验车辆、实验平台以及虚拟的桥梁模型、车辆模型等进行结合，将真实采集的试验车辆作用至实验平台的当前物理参数施加到虚拟的桥梁模型上，同时确定虚拟的桥梁模型对试验车辆的车桥振动响应，并确定桥梁模型的振动变形参数，从而可以更新调整实验平台的振动状态，进而重新确定当前物理参数，实现车轨耦合作用的动态模拟。该方式可以在实验室环境复现磁浮车轨相互作用实际过程，基于车轨作用机理，完整、真实再现车辆线路运行时的车轨耦合作用过程，可以满足试验时再现实际车轨耦合振动需要。基于多节实验子平台来再现桥梁的振动变形，可以真实模拟多种车辆运行线路工况，真实准确地进行车轨耦合振动试验；能多平台协同振动，实现实际桥梁刚度模拟；同时，还可以耦合输出轨道梁的实际振动特性，方便后续基于该振动特性对悬浮控制系统进行参数优化调整。还可以模拟车辆以不同的行驶速度在线路上运行，实施模拟车辆与线路轨道梁相互作用的过程，方便后续开展对车辆悬浮导向控制、车辆振动、轨道梁振动特性的相关试验。

以上详细介绍了配置车轨耦合振动试验的模拟方法流程，该方法也可以通过相应的装置实现，下面详细介绍该装置的结构和功能。

本发明实施例提供的一种车轨耦合振动试验的模拟装置，参见图4所示，包括：

模型建立模块41，用于建立桥梁模型以及与实际的试验车辆相邻的相邻车辆模型，并确定所述相邻车辆模型与所述桥梁模型之间的车桥耦合模型；

第一振动响应确定模块42，用于基于所述车桥耦合模型确定所述相邻车辆模型对第一桥梁子模型的耦合作用，并确定所述第一桥梁子模型的第一振动响应；所述第一桥梁子模型为所述桥梁模型中与所述相邻车辆模型相对应的部分模型；

物理参数确定模块43，用于当所述试验车辆悬浮在实际的实验平台上时，确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数，所述当前物理参数包括当前时间点的电磁力和/或振动响应；

车桥振动确定模块44，用于将所述当前物理参数作用至所述桥梁模型，并确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应；

第二振动响应确定模块45，用于根据所述当前物理参数和所述车桥振动响应确定第二桥梁子模型的第二振动响应，所述第二桥梁子模型为与所述桥梁模型中所述试验车辆相对应的部分模型；

动态模拟模块46，用于根据所述第二振动响应确定所述第二桥梁子模型的振动变形参数，并基于所述振动变形参数调整所述实验平台的工作状态，之后重新确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数，并重复上述确定第二振动响应的过程，动态模拟车轨耦合振动试验，直至试验结束。

在上述实施例的基础上，所述相邻车辆模型包括前车辆模型和后车辆模型。

在上述实施例的基础上，所述模型建立模块41建立桥梁模型，包括：

获取所述试验车辆悬浮在实际桥梁上时，所述试验车辆作用在所述实际桥梁上的实际动态特性；

建立所述实际桥梁的桥梁临时模型，确定所述试验车辆作用在所述桥梁临时模型上的虚拟动态特性；

在所述虚拟动态特性与所述实际动态特性之间的差值小于预设值时，将所述桥梁临时模型作为最终确定的桥梁模型。

在上述实施例的基础上，所述实验平台包含多节实验子平台；

所述动态模拟模块46基于所述振动变形参数调整所述实验平台的工作状态，包括：

基于所述振动变形参数分别调整每个所述实验子平台的工作状态，且所述实验子平台之间物理边界协调。

在上述实施例的基础上，所述动态模拟模块46确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数包括：根据预设的行驶速度确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数；

所述车桥振动确定模块44确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应包括：根据预设的行驶速度确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种车轨耦合振动试验的模拟系统，包括：试验车辆、实验平台和如上所述的车轨耦合振动试验的模拟装置。其中，所述试验车辆悬浮在所述实验平台上，并确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数。

本发明实施例提供的一种车轨耦合振动试验的模拟方法、装置及系统，基于半实物仿真技术，将实际的试验车辆、实验平台以及虚拟的桥梁模型、车辆模型等进行结合，将真实采集的试验车辆作用至实验平台的当前物理参数施加到虚拟的桥梁模型上，同时确定虚拟的桥梁模型对试验车辆的车桥振动响应，并确定桥梁模型的振动变形参数，从而可以更新调整实验平台的振动状态，进而重新确定当前物理参数，实现车轨耦合作用的动态模拟。该方式可以在实验室环境复现磁浮车轨相互作用实际过程，基于车轨作用机理，完整、真实再现车辆线路运行时的车轨耦合作用过程，可以满足试验时再现实际车轨耦合振动需要。基于多节实验子平台来再现桥梁的振动变形，可以真实模拟多种车辆运行线路工况，真实准确地进行车轨耦合振动试验；能多平台协同振动，实现实际桥梁刚度模拟；同时，还可以耦合输出轨道梁的实际振动特性，方便后续基于该振动特性对悬浮控制系统进行参数优化调整。还可以模拟车辆以不同的行驶速度在线路上运行，实施模拟车辆与线路轨道梁相互作用的过程，方便后续开展对车辆悬浮导向控制、车辆振动、轨道梁振动特性的相关试验。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种车轨耦合振动试验的模拟方法，其特征在于，包括：

建立桥梁模型以及与实际的试验车辆相邻的相邻车辆模型，并确定所述相邻车辆模型与所述桥梁模型之间的车桥耦合模型；

基于所述车桥耦合模型确定所述相邻车辆模型对第一桥梁子模型的耦合作用，并确定所述第一桥梁子模型的第一振动响应；所述第一桥梁子模型为所述桥梁模型中与所述相邻车辆模型相对应的部分模型；

当所述试验车辆悬浮在实际的实验平台上时，确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数，所述当前物理参数包括当前时间点的电磁力和/或振动响应；

将所述当前物理参数作用至所述桥梁模型，并确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应；

根据所述当前物理参数和所述车桥振动响应确定第二桥梁子模型的第二振动响应，所述第二桥梁子模型为与所述桥梁模型中所述试验车辆相对应的部分模型；

根据所述第二振动响应确定所述第二桥梁子模型的振动变形参数，并基于所述振动变形参数调整所述实验平台的工作状态，之后重新确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数，并重复上述确定第二振动响应的过程，动态模拟车轨耦合振动试验，直至试验结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相邻车辆模型包括前车辆模型和后车辆模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立桥梁模型，包括：

获取所述试验车辆悬浮在实际桥梁上时，所述试验车辆作用在所述实际桥梁上的实际动态特性；

建立所述实际桥梁的桥梁临时模型，确定所述试验车辆作用在所述桥梁临时模型上的虚拟动态特性；

在所述虚拟动态特性与所述实际动态特性之间的差值小于预设值时，将所述桥梁临时模型作为最终确定的桥梁模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实验平台包含多节实验子平台；

所述基于所述振动变形参数调整所述实验平台的工作状态，包括：

基于所述振动变形参数分别调整每个所述实验子平台的工作状态，且所述实验子平台之间物理边界协调。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，

所述确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数包括：根据预设的行驶速度确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数；

所述确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应包括：根据预设的行驶速度确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应。

6.一种车轨耦合振动试验的模拟装置，其特征在于，包括：

模型建立模块，用于建立桥梁模型以及与实际的试验车辆相邻的相邻车辆模型，并确定所述相邻车辆模型与所述桥梁模型之间的车桥耦合模型；

第一振动响应确定模块，用于基于所述车桥耦合模型确定所述相邻车辆模型对第一桥梁子模型的耦合作用，并确定所述第一桥梁子模型的第一振动响应；所述第一桥梁子模型为所述桥梁模型中与所述相邻车辆模型相对应的部分模型；

物理参数确定模块，用于当所述试验车辆悬浮在实际的实验平台上时，确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数，所述当前物理参数包括当前时间点的电磁力和/或振动响应；

车桥振动确定模块，用于将所述当前物理参数作用至所述桥梁模型，并确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应；

第二振动响应确定模块，用于根据所述当前物理参数和所述车桥振动响应确定第二桥梁子模型的第二振动响应，所述第二桥梁子模型为与所述桥梁模型中所述试验车辆相对应的部分模型；

动态模拟模块，用于根据所述第二振动响应确定所述第二桥梁子模型的振动变形参数，并基于所述振动变形参数调整所述实验平台的工作状态，之后重新确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数，并重复上述确定第二振动响应的过程，动态模拟车轨耦合振动试验，直至试验结束。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述相邻车辆模型包括前车辆模型和后车辆模型。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模型建立模块建立桥梁模型，包括：

获取所述试验车辆悬浮在实际桥梁上时，所述试验车辆作用在所述实际桥梁上的实际动态特性；

建立所述实际桥梁的桥梁临时模型，确定所述试验车辆作用在所述桥梁临时模型上的虚拟动态特性；

在所述虚拟动态特性与所述实际动态特性之间的差值小于预设值时，将所述桥梁临时模型作为最终确定的桥梁模型。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述实验平台包含多节实验子平台；

所述动态模拟模块基于所述振动变形参数调整所述实验平台的工作状态，包括：

基于所述振动变形参数分别调整每个所述实验子平台的工作状态，且所述实验子平台之间物理边界协调。

10.根据权利要求6-9任一所述的装置，其特征在于，

所述动态模拟模块确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数包括：根据预设的行驶速度确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数；

所述车桥振动确定模块确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应包括：根据预设的行驶速度确定所述第一桥梁子模型对所述试验车辆的车桥振动响应。

11.一种车轨耦合振动试验的模拟系统，其特征在于，包括：试验车辆、实验平台和如权利要求6-10任一所述的车轨耦合振动试验的模拟装置；

所述试验车辆悬浮在所述实验平台上，并确定所述试验车辆作用在所述实验平台上的当前物理参数。