CN115452428A - 一种磁浮列车两点悬浮试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁浮列车两点悬浮试验台，包括不平顺弹性轨道梁系统，传感器冗余悬浮平台，连接装置，配重平台；不平顺弹性轨道梁系统可以模拟轨道不平顺和车轨耦合振动工况；悬浮平台上采用传感器冗余安装，可模拟传感器故障；悬浮平台上的电磁铁线圈采用两部分串联连接，可模拟电磁铁故障；连接装置连接两个悬浮平台；配重平台可通过增减配重模拟负重变化工况。与现有技术相比，本发明所设计的两点悬浮平台可选择性模拟各种实际工况，进行悬浮控制或故障检测算法研究，更贴近实际情况，基于该试验台设计的算法更具有实际应用能力。

Description

一种磁浮列车两点悬浮试验台

技术领域

本发明涉及悬浮系统试验设备领域，尤其是涉及一种磁浮列车两点悬浮试验台。

背景技术

悬浮系统是磁浮列车悬浮的基础，也对列车安全平稳运行起着至关重要的作用，是磁悬浮列车的核心子系统，但是悬浮系统运行特性复杂，工况恶劣，是磁悬浮列车故障率最高的子系统之一，针对悬浮系统复杂工况下的悬浮控制研究和故障诊断研究都具有重要的价值。现有相关研究大多基于单点线性化悬浮模型或单点悬浮试验台，考虑工况片面，不能反映实际运行特性。因此，如何模拟轨道不平顺，车轨耦合振动，悬浮系统故障，负重变化、多点悬浮等复杂工况是悬浮控制研究和悬浮故障诊断研究领域都亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在大多基于单点线性化悬浮模型或单点悬浮试验台，考虑工况片面，不能反映实际运行特性的缺陷而提供一种磁浮列车两点悬浮试验台。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种磁浮列车两点悬浮试验台，包括不平顺弹性轨道梁系统、传感器冗余悬浮平台和连接装置，所述传感器冗余悬浮平台的数量至少为两个，各个传感器冗余悬浮平台均连接所述连接装置，各个传感器冗余悬浮平台的底部均连接有配重平台，各个传感器冗余悬浮平台均安装在不平顺弹性轨道梁系统内。

进一步地，所述不平顺弹性轨道梁系统包括电磁振动台、框架和轨道板，所述框架安装在所述电磁振动台上，所述轨道板通过弹性组件可移动安装在所述框架的顶端，所述传感器冗余悬浮平台和配重平台均安装在所述框架内部。

进一步地，所述弹性组件包括螺栓、第一弹簧、第二弹簧、垫片和螺母，所述螺栓贯穿轨道板和框架，所述第一弹簧、轨道板、第二弹簧、框架和螺母依次位于螺栓的外侧，所述轨道板受螺栓导向，并可在第一弹簧和第二弹簧之间移动，用于通过第一弹簧和第二弹簧模拟轨道板的弹性特性。

进一步地，通过更换不同刚度的第一弹簧和第二弹簧，调整模拟轨道梁的刚度。

进一步地，所述传感器冗余悬浮平台包括纵向分布的位移传感器、横向分布的加速度传感器、电磁铁夹具、电磁铁、平台板和限位台，所述位移传感器、加速度传感器和电磁铁夹具均安装在所述平台板上，所述电磁铁夹具连接电磁铁，所述平台板通过限位台连接不平顺弹性轨道梁系统。

进一步地，所述位移传感器的数量为多个，各个位移传感器均纵向排列安装在平台板上，用于模拟实际悬浮模块三模冗余传感器的俯仰测量误差；所述加速度传感器横向安装在平台板上，用于通过断开接线或采集端信号操作实现悬浮传感器故障模拟。

进一步地，所述电磁铁缠绕有相互串联的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈并联有断路器，用于实现电磁铁故障模拟。

进一步地，所述限位台包括铝型材主体、角码和螺栓，所述铝型材主体的一端固定连接不平顺弹性轨道梁系统，另一端固定连接角码，所述角码通过螺栓连接平台板，所述限位台用于通过螺栓调节平台板的高度，从而调节电磁铁到不平顺弹性轨道梁系统的初始间隙。

进一步地，所述连接装置包括垂直导向模块和俯仰旋转模块，所述垂直导向模块包括支撑柱和滑块，所述支撑柱设有垂直于地面的滑槽，所述滑块可移动连接在滑槽内；所述俯仰旋转模块包括底座轴承、光轴、骑马卡和连接板，所述光轴的两端分别通过底座轴承连接滑块，所述连接板通过骑马卡连接所述光轴，所述连接板的两端分别连接传感器冗余悬浮平台，形成具有垂向平动和俯仰转动的两自由度两点悬浮平台。

进一步地，所述配重平台通过钢弹簧组连接在悬浮平台底部，所述配重平台用于通过加减质量块调整悬浮平台负重，通过更换钢弹簧组调节配重平台的悬挂刚度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明所设计的两点悬浮试验台可选择性模拟各种实际工况，克服了现有试验台单点悬浮、工况片面的问题，更贴近实际情况，基于该试验台设计的算法更具有实际应用能力。

(2)通过电磁振动台的不同振动模式可以模拟磁悬浮轨道梁的不平顺工况，通过轨道梁和框架的弹簧连接可以模拟弹性轨道梁的车轨耦合振动工况，通过更换弹簧可以模拟不同刚度的弹性轨道梁，通过配重平台增减配重可以模拟磁浮列车上下客工况，基于上述工况可以进行鲁棒悬浮控制算法研究。

(3)两点悬浮可以磁浮车辆运行中悬浮架同侧两悬浮控制点之间机械耦合作用。

(4)通过断开接线或采集端信号操作可以模拟位移、加速度传感器故障，通过断路器开关可以模拟电磁铁故障，结合上述轨道不平顺、负重变化等工况可以进行悬浮系统关键部件鲁棒故障诊断算法研究。

(5)结合鲁棒故障诊断算法研究和冗余传感器配置可进行悬浮系统容错控制研究。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种中低速磁浮列车两点悬浮试验台的立体示意图；

图2为本发明一种中低速磁浮列车两点悬浮试验台的主视示意图；

图3为本发明一种中低速磁浮列车两点悬浮试验台的侧视示意图；

图中，1、不平顺弹性轨道梁系统，2、传感器冗余悬浮平台，3、连接装置，4、配重平台，11、电磁振动台，12、框架，13、轨道板，21、位移传感器，22、电磁铁夹具，23、电磁铁，24、平台板，25、限位台，31、滑槽，32、滑块，33、底座轴承，34、光轴，35、骑马卡，36、连接板，41、钢弹簧组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1

如图1-3所示，本实施例提供一种磁浮列车两点悬浮试验台，包括不平顺弹性轨道梁系统1、传感器冗余悬浮平台2和连接装置3，传感器冗余悬浮平台2的数量至少为两个，各个传感器冗余悬浮平台2均连接连接装置3，各个传感器冗余悬浮平台2的底部均连接有配重平台4，各个传感器冗余悬浮平台2均安装在不平顺弹性轨道梁系统1内。

不平顺弹性轨道梁系统1包括电磁振动台11、框架12和轨道板13，框架12 安装在电磁振动台11上，轨道板13通过弹性组件可移动安装在框架12的顶端，传感器冗余悬浮平台2和配重平台4均安装在框架12内部。

弹性组件包括螺栓、第一弹簧、第二弹簧、垫片和螺母，螺栓贯穿轨道板13 和框架12，第一弹簧、轨道板13、第二弹簧、框架12和螺母依次位于螺栓的外侧，轨道板13受螺栓导向，并可在第一弹簧和第二弹簧之间移动，用于通过第一弹簧和第二弹簧模拟轨道板13的弹性特性。

通过更换不同刚度的第一弹簧和第二弹簧，调整模拟轨道梁的刚度。

作为一种可选的实施方式，框架12可由铝型材连接得到，构成两个悬浮点的底座支承和外部框架，置于电磁振动台11，实际线路的几何不平顺可结合车速换算为轨道梁的垂向振动，利用电磁振动台11输出相应的振动激励作用于框架12，可模拟轨道不平顺工况。轨道板13通过四个顶点的四组螺栓、第一弹簧、轨道板、第二弹簧、垫片、螺母组合安装于铝型材框架12顶端，螺栓起到导向作用，使得轨道板只有垂向运动自由度，弹簧用于模拟轨道梁的弹性特性。当轨道梁受到悬浮平台电磁铁施加的电磁力激励后，会发生振动，从而模拟车轨耦合振动工况。通过更换不同刚度的钢弹簧可改变轨道梁的弹性特性。

传感器冗余悬浮平台2包括纵向分布的位移传感器21、横向分布的加速度传感器、电磁铁夹具22、电磁铁23、平台板24和限位台25，位移传感器21、加速度传感器和电磁铁夹具22均安装在平台板24上，电磁铁夹具22连接电磁铁23，平台板24通过限位台25连接不平顺弹性轨道梁系统1。

位移传感器21的数量为多个，各个位移传感器21均纵向排列安装在平台板 24上，用于模拟实际悬浮模块三模冗余传感器的俯仰测量误差；加速度传感器横向安装在平台板24上，用于通过断开接线或采集端信号操作实现悬浮传感器故障模拟。

电磁铁23缠绕有相互串联的第一线圈和第二线圈，第一线圈并联有断路器，用于实现电磁铁23故障模拟。

限位台25包括铝型材主体、角码和螺栓，铝型材主体的一端固定连接不平顺弹性轨道梁系统1，另一端固定连接角码，角码通过螺栓连接平台板24，限位台 25用于通过螺栓调节平台板24的高度，从而调节电磁铁23到不平顺弹性轨道梁系统1的初始间隙。

作为一种可选的实施方式，传感器冗余悬浮平台2包括三只纵向排列的位移传感器21，两只横向排列的加速度传感器，电磁铁夹具22，电磁铁23，平台板24，下部于铝型材框架12底座上安装高度可调节垂向限位台25。位移传感器21纵向排列，通过壳体螺纹和螺母与平台板24连接，互相间隔一定距离防止互相干扰。平台俯仰运动下三个位移传感器测量值存在一定偏差，可模拟实际悬浮模块三模冗余传感器的俯仰测量误差。加速度传感器22通过磁吸底座横向并排安装在平台板 24上。可通过断开接线或采集端信号操作实现悬浮传感器故障模拟。电磁铁夹具 22由活接螺栓和角槽组成，通过活接螺栓将角槽固定在平台板24上，并夹紧电磁铁23。电磁铁23上绕有8:2两组线圈，串联连接，其中较少的线圈并联断路器，通过断路器旁路该线圈实现电磁铁故障模拟。垂向高度可调限位台25由铝型材主体，角码，螺栓组成，铝型材固接在底部框架上，顶部固接角码，角码另一侧安装螺栓，通过螺栓调节限位台25的高度，从而调节电磁铁23到轨道板13的初始间隙。

连接装置3包括垂直导向模块和俯仰旋转模块，垂直导向模块包括支撑柱和滑块32，支撑柱设有垂直于地面的滑槽31，滑块32可移动连接在滑槽31内；俯仰旋转模块包括底座轴承33、光轴34、骑马卡35和连接板36，光轴34的两端分别通过底座轴承33连接滑块32，连接板36通过骑马卡35连接光轴34，连接板36 的两端分别连接传感器冗余悬浮平台2，形成具有垂向平动和俯仰转动的两自由度两点悬浮平台。

作为一种可选的实施方式，连接装置3包括垂直导向模块和俯仰旋转模块。垂直导向模块包括滑槽31、滑块32。滑块32在滑槽31中只能沿垂向滑动。俯仰旋转模块包括菱形座轴承33，光轴34，骑马卡35，连接板36。光轴34穿过菱形座轴承33通过圆柱头螺栓连接滑块32，连接板36固接骑马卡35，可绕光轴旋转，连接板两端通过螺栓连接两端悬浮平台2，形成具有垂向平动和俯仰转动的两自由度两点悬浮平台。

配重平台4通过钢弹簧组41连接在悬浮平台底部，配重平台4用于通过加减质量块调整悬浮平台负重，通过更换钢弹簧组41调节配重平台4的悬挂刚度。

综上所述，本发明能够提供一种能够模拟轨道不平顺，车轨耦合振动，悬浮系统故障，负重变化等复杂运行工况的两点中低速磁浮列车悬浮试验装置。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁浮列车两点悬浮试验台，其特征在于，包括不平顺弹性轨道梁系统(1)、传感器冗余悬浮平台(2)和连接装置(3)，所述传感器冗余悬浮平台(2)的数量至少为两个，各个传感器冗余悬浮平台(2)均连接所述连接装置(3)，各个传感器冗余悬浮平台(2)的底部均连接有配重平台(4)，各个传感器冗余悬浮平台(2)均安装在不平顺弹性轨道梁系统(1)内。

2.根据权利要求1所述的一种磁浮列车两点悬浮试验台，其特征在于，所述不平顺弹性轨道梁系统(1)包括电磁振动台(11)、框架(12)和轨道板(13)，所述框架(12)安装在所述电磁振动台(11)上，所述轨道板(13)通过弹性组件可移动安装在所述框架(12)的顶端，所述传感器冗余悬浮平台(2)和配重平台(4)均安装在所述框架(12)内部。

3.根据权利要求1所述的一种磁浮列车两点悬浮试验台，其特征在于，所述弹性组件包括螺栓、第一弹簧、第二弹簧、垫片和螺母，所述螺栓贯穿轨道板(13)和框架(12)，所述第一弹簧、轨道板(13)、第二弹簧、框架(12)和螺母依次位于螺栓的外侧，所述轨道板(13)受螺栓导向，并可在第一弹簧和第二弹簧之间移动，用于通过第一弹簧和第二弹簧模拟轨道板(13)的弹性特性。

4.根据权利要求3所述的一种磁浮列车两点悬浮试验台，其特征在于，通过更换不同刚度的第一弹簧和第二弹簧，调整模拟轨道梁的刚度。

5.根据权利要求1所述的一种磁浮列车两点悬浮试验台，其特征在于，所述传感器冗余悬浮平台(2)包括纵向分布的位移传感器(21)、横向分布的加速度传感器、电磁铁夹具(22)、电磁铁(23)、平台板(24)和限位台(25)，所述位移传感器(21)、加速度传感器和电磁铁夹具(22)均安装在所述平台板(24)上，所述电磁铁夹具(22)连接电磁铁(23)，所述平台板(24)通过限位台(25)连接不平顺弹性轨道梁系统(1)。

6.根据权利要求5所述的一种磁浮列车两点悬浮试验台，其特征在于，所述位移传感器(21)的数量为多个，各个位移传感器(21)均纵向排列安装在平台板(24)上，用于模拟实际悬浮模块三模冗余传感器的俯仰测量误差；所述加速度传感器横向安装在平台板(24)上，用于通过断开接线或采集端信号操作实现悬浮传感器故障模拟。

7.根据权利要求5所述的一种磁浮列车两点悬浮试验台，其特征在于，所述电磁铁(23)缠绕有相互串联的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈并联有断路器，用于实现电磁铁(23)故障模拟。

8.根据权利要求5所述的一种磁浮列车两点悬浮试验台，其特征在于，所述限位台(25)包括铝型材主体、角码和螺栓，所述铝型材主体的一端固定连接不平顺弹性轨道梁系统(1)，另一端固定连接角码，所述角码通过螺栓连接平台板(24)，所述限位台(25)用于通过螺栓调节平台板(24)的高度，从而调节电磁铁(23)到不平顺弹性轨道梁系统(1)的初始间隙。

9.根据权利要求5所述的一种磁浮列车两点悬浮试验台，其特征在于，所述连接装置(3)包括垂直导向模块和俯仰旋转模块，所述垂直导向模块包括支撑柱和滑块(32)，所述支撑柱设有垂直于地面的滑槽(31)，所述滑块(32)可移动连接在滑槽(31)内；所述俯仰旋转模块包括底座轴承(33)、光轴(34)、骑马卡(35)和连接板(36)，所述光轴(34)的两端分别通过底座轴承(33)连接滑块(32)，所述连接板(36)通过骑马卡(35)连接所述光轴(34)，所述连接板(36)的两端分别连接传感器冗余悬浮平台(2)，形成具有垂向平动和俯仰转动的两自由度两点悬浮平台。

10.根据权利要求1所述的一种磁浮列车两点悬浮试验台，其特征在于，所述配重平台(4)通过钢弹簧组(41)连接在悬浮平台底部，所述配重平台(4)用于通过加减质量块调整悬浮平台负重，通过更换钢弹簧组(41)调节配重平台(4)的悬挂刚度。

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