CN114088326A - 一种道床板振动测试激振系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种道床板振动测试激振系统及方法，所述振动测试激振系统包括用于对道床板产生激励的电磁作动器，所述电磁作动器通过功放箱与振动信号发生器通讯连接，所述振动信号发生器用于根据轨道实测数据产生仿真振动信号。通过本发明所述的一种道床板振动测试激振系统及方法，使得振动测试激振系统可以完全依据线路运行的实际状况进行工况模拟，提高测试效果，为轨道系统及其扣件产品的研发设计与生产管控提供更为可靠的试验数据。

Description

一种道床板振动测试激振系统及方法

技术领域

本发明涉及轨道检测技术领域，具体而言，涉及一种道床板振动测试激振系统及方法。

背景技术

高速化是我国轨道交通现阶段的发展趋势，但轨道车辆运行速度的提高势必对车辆运行安全提出更为严格的要求。影响轨道车辆运行安全的因素有很多，轨道系统及其扣件产品即是其中之一，相关产品在研发、中试、生产交付过程中均需对其安全性能做出严格测试，例如减振效果、固有频率、模态分析、阻尼分析、刚度分析等。

现有技术中，国内对道床板振动测试试验研究起步较晚，测试过程往往无法完全依据线路运行的实际状况进行，导致测试效果不尽如人意，无法为轨道系统及其扣件产品的研发设计与生产管控提供更为可靠的试验数据。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是：第一方面在于提出一种道床板振动测试激振系统，使得振动测试激振系统可以完全依据线路运行的实际状况进行工况模拟，提高测试效果，为轨道系统及其扣件产品的研发设计与生产管控提供更为可靠的试验数据。

为解决上述第一方面技术问题，本发明提出了一种道床板振动测试激振系统，包括用于对道床板产生激励的电磁作动器，所述电磁作动器通过功放箱与振动信号发生器通讯连接，所述振动信号发生器用于根据轨道实测数据产生仿真振动信号。

优选地，所述电磁作动器固定连接于所述道床板上，且所述固定连接位置与所述轨道实测数据的测点位置保持一致。

优选地，所述道床板具有钢轨安装位，所述电磁作动器紧邻所述钢轨安装位的一侧固定连接。

优选地，所述电磁作动器沿所述道床板的长度方向等间距分布，且沿所述道床板的两侧对称设置。

优选地，所述道床板安置于道床板试验台上，所述道床板试验台上还安装有加速度传感器，所述加速度传感器以反馈的方式控制所述电磁作动器复现现场振动信号频谱。

优选地，所述功放箱包括机柜、作动器功放、直流电源、电源滤波器、散热风扇，所述作动器功放、所述直流电源、所述电源滤波器、所述散热风扇均安置于所述机柜内。

优选地，所述作动器功放内含过压/欠压保护电路、过温保护电路、短路保护电路。

优选地，所述仿真振动信号包含单频、多频、变频三种频段。

本发明要解决的技术问题还在于：第二方面提出一种道床板振动测试激振方法，使得振动测试激振系统可以完全依据线路运行的实际状况进行工况模拟，提高测试效果，为轨道系统及其扣件产品的研发设计与生产管控提供更为可靠的试验数据。

为解决上述第二方面技术问题，本发明提出了一种道床板振动测试激振方法，使用第一方面任一实施例所述的道床板振动测试激振系统，所述方法包括如下步骤：

S1：接收到轨道实测数据；

S2：振动信号发生器根据轨道实测数据产生仿真振动信号；

S3：功放箱对仿真振动信号就行放大后直接传输给电磁作动器；

S4：电磁作动器复现现场振动信号频谱，并依据复现的现场振动信号频谱为道床板的振动测试试验提供激振力。

优选地，在执行步骤S4时，所述方法还包括如下步骤：

ST4：加速度传感器以反馈的方式控制电磁作动器复现现场振动信号频谱。

相对于现有技术而言，本发明所述的一种道床板振动测试激振系统及方法具有以下有益效果：

使得振动测试激振系统可以完全依据线路运行的实际状况进行工况模拟，提高测试效果，为轨道系统及其扣件产品的研发设计与生产管控提供更为可靠的试验数据。

附图说明

构成本发明的一部分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为本发明实施例1所述的一种道床板振动测试激振系统的系统构架示意图；

图2为本发明实施例1所述的一种电磁作动器与道床板的装配结构示意图；

图3为本发明实施例1所述的一种电磁作动器的立体结构示意图。

附图标记说明：

1-道床板，11-钢轨安装位，2-电磁作动器，3-功放箱，31-机柜，32-作动器功放，33-直流电源，4-振动信号发生器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、技术方案和优点更加清楚易懂，下面将结合附图及实施例，对本发明做进一步的详细说明。应当理解，本发明在此所描述的具体实施例仅是构成本发明的部分实施例，其仅用以解释本发明，并不构成对本发明的限定，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

参见图1-3所示，本发明提供了一种道床板振动测试激振系统，包括用于对道床板1产生激励的电磁作动器2，所述电磁作动器2通过功放箱3与振动信号发生器4通讯连接，所述振动信号发生器4用于根据轨道实测数据产生仿真振动信号。

具体的，在对道床板1做振动测试试验时，道床板1会安置于道床板试验台上，进而电磁作动器2再与道床板1固定连接。通过本发明所述的道床板振动测试激振系统，首先可在列车正常运行时现场采集钢轨或者道床的振动信号，进而振动信号发生器4根据现场采集到的轨道实测数据产生仿真振动信号，功放箱3用于将仿真振动信号就行放大后直接传输给电磁作动器2，让电磁作动器2复现现场振动信号频谱，电磁作动器2依据复现的现场振动信号频谱，为道床板1的振动耐久度测试、模态分析、隔振效果测试、振动主动控制试验等提供足够的激振力。

由此，通过本发明所述的道床板振动测试激振系统，使得振动测试激振系统可以完全依据线路运行的实际状况进行工况模拟，提高测试效果，为轨道系统及其扣件产品的研发设计与生产管控提供更为可靠的试验数据。

优选地，所述电磁作动器2固定连接于所述道床板1上，且所述固定连接位置与所述轨道实测数据的测点位置保持一致。

具体的，当电磁作动器2固定连接位置与轨道实测数据的测点位置保持一致时，可以确保电磁作动器2对于现场振动信号频谱的复现效果较佳。

优选地，所述道床板1具有钢轨安装位11，所述电磁作动器2紧邻所述钢轨安装位11的一侧固定连接。

具体的，列车正常运行时，钢轨附近所承受的载荷力最大，为确保轨道实测数据的可靠性，轨道实测数据的测点位置可以紧邻钢轨设置。对应于道床板1的振动测试试验，电磁作动器2同样将紧邻钢轨安装位11的一侧固定连接，以进一步保障试验数据的可靠性。

作为本发明的其中一种优选实施方式，所述固定连接方式可以是：在道床板1上打孔用膨胀螺丝固定电磁作动器2。

优选地，所述电磁作动器2沿所述道床板1的长度方向等间距分布，且沿所述道床板1的两侧对称设置。

具体的，电磁作动器2例如可以有六部，在道床板1的两侧各有三部呈等间距分布，且总体呈对称设置。由此，六部电磁作动器2所共同产生的对道床板1的激励力效果更好，确保可以为道床板1的振动耐久度测试、模态分析、隔振效果测试、振动主动控制试验等提供足够的激振力。

优选地，所述电磁作动器2为永磁惯性式电磁作动器，且其参数配置如下：最大输出力2000N，最大输入电流10A，工作频段20～1000Hz，额定功率1kW。

具体的，永磁惯性式电磁作动器的综合性能较佳，且当电磁作动器2具有六部时，上述参数配置即可完全满足道床板1的振动测试试验。其中电磁作动器2按照如上参数配置时，可以将其质量控制在28kg左右，尺寸控制在Φ170*221mm左右，进而振动测试试验则会更佳。

优选地，所述道床板1安置于道床板试验台上，所述道床板试验台上还安装有加速度传感器，所述加速度传感器以反馈的方式控制所述电磁作动器2复现现场振动信号频谱。

具体的，加速度传感器的设置可以使得对于现场振动信号频谱的复现效果更为精确，例如在对于减振效果、固有频率、模态分析、阻尼分析、刚度分析等的性能测试中，有利于进一步提升整个轨道系统或者扣件产品在模拟列车经过时的性能测试效果。

优选地，所述功放箱3包括机柜31、作动器功放32、直流电源33、电源滤波器、散热风扇，所述作动器功放32、所述直流电源33、所述电源滤波器、所述散热风扇均安置于所述机柜31内。

具体的，直流电源33可以接三相交流电或两相交流电均可，进而为作动器功放32的运行提供稳恒电压电流；而功放箱3以机柜31的集成形式安置于振动测试试验现场，为作动器功放32的运行提供必要电源与保护。

优选地，所述作动器功放32内含过压/欠压保护电路、过温保护电路、短路保护电路。

具体的，通过设置多种保护电路，可以确保作动器功放32的使用寿命。

作为本发明的其中一种优选实施方式，所述作动器功放32还具备多重输入方式，并至少包含模拟输入方式与PWM输入方式的其中之一；和/或所述作动器功放32还内含PID算法，以支持PID自整定。由此可以进一步提升作动器功放32的通用性适用范围及其工作性能。

优选地，所述作动器功放32的参数配置如下：额定输出电流15A、最大输出电流30A、持续输出功率2.56kW、峰值功率5.12kW、输入电压20～180Vdc、PWM输出纹波频率40kHz。

具体的，作动器功放32的如上参数配置即可完全满足道床板1的振动测试试验，且与电磁作动器2的匹配性较好。其中，作动器功放32按照如上参数配置时，可以将其基本尺寸设定为129.5*81.79*29.72mm，以确保作动器功放32的运行效果更佳。

优选地，所述仿真振动信号包含单频、多频、变频三种频段。

具体的，振动信号发生器4具有数据读取、记录功能，可用于读取、记录轨道实测数据；或还可留出数据采集扩展接口，以便于扩展对于轨道实测数据的采集功能。振动信号发生器4还可包含显示屏、鼠标、键盘等外设，以便于人工操作，例如方便在显示屏上观测仿真振动信号；当然振动信号发生器4除包含硬件系统外，还可以包含上位机软件，并还可与其他测试设备进行通信。

而当仿真振动信号支持单频、多频、变频三种频段时，振动信号发生器4则可以根据读取或采集到的轨道实测数据，独立或联合控制单频、多频、变频仿真振动信号的产生，由此可进一步提升振动信号发生器4的通用性适用范围。

实施例2

参见图1-3所示，本发明还提供了一种道床板振动测试激振方法，使用如实施例1中所述的道床板振动测试激振系统，所述方法包括如下步骤：

S1：接收到轨道实测数据；

S2：振动信号发生器4根据轨道实测数据产生仿真振动信号；

S3：功放箱3对仿真振动信号就行放大后直接传输给电磁作动器2；

S4：电磁作动器2复现现场振动信号频谱，并依据复现的现场振动信号频谱为道床板1的振动测试试验提供激振力。

优选地，在执行步骤S4时，所述方法还包括如下步骤：

ST4：加速度传感器以反馈的方式控制电磁作动器2复现现场振动信号频谱。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如本实施例中所述的方法。

具体的，本领域技术人员在此可以理解的是，实施例2中所提供的道床板振动测试激振方法、计算机可读存储介质，均可以通过软硬件结合的方式来使用如实施例1中所述的道床板振动测试激振系统，上述道床板振动测试激振方法、计算机可读存储介质中的任意一个，其信息交互、执行过程等内容均可参见实施例1中对于道床板振动测试激振系统的叙述，在此不再一一赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种道床板振动测试激振系统，其特征在于，包括用于对道床板(1)产生激励的电磁作动器(2)，所述电磁作动器(2)通过功放箱(3)与振动信号发生器(4)通讯连接，所述振动信号发生器(4)用于根据轨道实测数据产生仿真振动信号。

2.根据权利要求1所述的一种道床板振动测试激振系统，其特征在于，所述电磁作动器(2)固定连接于所述道床板(1)上，且所述固定连接位置与所述轨道实测数据的测点位置保持一致。

3.根据权利要求1所述的一种道床板振动测试激振系统，其特征在于，所述道床板(1)具有钢轨安装位(11)，所述电磁作动器(2)紧邻所述钢轨安装位(11)的一侧固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种道床板振动测试激振系统，其特征在于，所述电磁作动器(2)沿所述道床板(1)的长度方向等间距分布，且沿所述道床板(1)的两侧对称设置。

5.根据权利要求1所述的一种道床板振动测试激振系统，其特征在于，所述道床板(1)安置于道床板试验台上，所述道床板试验台上还安装有加速度传感器，所述加速度传感器以反馈的方式控制所述电磁作动器(2)复现现场振动信号频谱。

6.根据权利要求1所述的一种道床板振动测试激振系统，其特征在于，所述功放箱(3)包括机柜(31)、作动器功放(32)、直流电源(33)、电源滤波器、散热风扇，所述作动器功放(32)、所述直流电源(33)、所述电源滤波器、所述散热风扇均安置于所述机柜(31)内。

7.根据权利要求6所述的一种道床板振动测试激振系统，其特征在于，所述作动器功放(32)内含过压/欠压保护电路、过温保护电路、短路保护电路。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种道床板振动测试激振系统，其特征在于，所述仿真振动信号包含单频、多频、变频三种频段。

9.一种道床板振动测试激振方法，其特征在于，使用如权利要求1-8中任一项所述的道床板振动测试激振系统，所述方法包括如下步骤：

S1：接收到轨道实测数据；

S2：振动信号发生器(4)根据轨道实测数据产生仿真振动信号；

S3：功放箱(3)对仿真振动信号就行放大后直接传输给电磁作动器(2)；

S4：电磁作动器(2)复现现场振动信号频谱，并依据复现的现场振动信号频谱为道床板(1)的振动测试试验提供激振力。

10.根据权利要求9所述的一种道床板振动测试激振方法，其特征在于，在执行步骤S4时，所述方法还包括如下步骤：

ST4：加速度传感器以反馈的方式控制电磁作动器(2)复现现场振动信号频谱。

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