CN221056011U - 一种行车舒适度研究的振动试验设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的一种行车舒适度研究的振动试验设备，包括可乘坐振动台，控制台和数据采集系统。通过底板和升降板通过四根导向杆连接，滑轨通过滑轨安装座与前导向杆相连接，数据采集系统包括加速度传感器以及数据处理模块；所述控制台，包括电脑硬件和终端控制系统。按照人体工学特性定制的控制台能方便试验人员的日常操作，灵活地设置不同振动激励参数(频率、幅值)以满足参数研究需求，并收集安装在振动台不同位置的传感器的实时数据，为以往关于桥梁涡振条件下行车人员舒适度相关的理论和数值研究提供可靠的验证。
Description
技术领域
本实用新型公开一种行车舒适度研究的振动试验设备，涉及行车舒适度研究技术领域，尤其涉及桥梁涡激振动条件下的行车舒适度研究。
背景技术
随着悬索桥跨径的迅速增大，由于桥梁的刚度和阻尼急剧下降，在正常风况下桥梁发生涡激振动（VIV）现象的次数越来越多。通常在发生VIV时，桥梁管理者会关闭桥梁交通以避免灾难性的生命财产损失。事实上，在正常风速条件下，长悬索桥不可避免地会发生VIV，但只要将VIV幅值被限制在一定的限度（阈值）内，该桥仍然可以通车，以避免太大的经济损失。虽然VIV一般不会导致桥梁的动力失稳或灾难性损坏，但其相对较大的振幅和频繁出现不可避免地损害了桥梁结构的强度和抗疲劳性以及桥上驾驶员的乘坐舒适性。因此，对长悬索桥VIV期间的车辆行为和驾驶员的乘坐舒适性的研究十分必要，以便为桥梁管理者提供可靠的指导，从而决定何时应该发出降低车速的预警以及何时应该直接关闭桥梁交通。
从国际标准ISO2631评价舒适度的角度出发，涡激振动对桥梁车乘人员的舒适度影响非常小，这与实例中我们所知的涡激振动会严重影响驾驶员舒适度的结论相悖。因此，越来越多的学者基于传统的风—车—桥耦合振动分析理论，从数值模型的角度开展了大跨度悬索桥在涡振条件下，桥上车内人员全身振动及影响因素的相关研究。基于理论和数值研究，提出了一些基于国际标准评价法 ISO2631的人体全身振动参考评价方法。但是，绝大多数的研究集中于理论概念的发展并通过数值模拟得到验证，而研究人员仅有几座真实的桥梁涡振数据。然而，出于研究验证的目的而人为激发真实桥梁涡振现象几乎是不可行的。然而，实验室测试有一个明显的优势，即在受控的环境中进行且具有重复性，快速可靠并有利于不同参数的灵敏度分析。因此本实用新型提出了一种用于桥梁涡激振动条件下行车舒适度研究的振动试验台装置，为以往理论和数值研究提供可靠的验证。
现有技术中如专利（CN 105300641 A）通过两个垂直激振机构和一个水平激振机构，产生垂直方向的激振运动，驱动方式采用常速电机与伺服电机混合驱动；或者专利（CN109323836 A）设置多个传感器以提高获取数据的全面性。前述现有技术虽然都对实验模拟结构进行了部分改进，但是依然不能很好的模拟桥上行驶车辆的振动状态。
实用新型内容
本实用新型目的在于，提供一种行车舒适度研究的振动试验设备。解决现有技术中的模拟设备难以很好的桥上行驶车辆振动情况的问题。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，实用新型是通过以下技术方案实现：
一种行车舒适度研究的振动试验设备，包括可乘坐振动台，控制台和数据采集系统；
所述可乘坐振动台包括底板、前挡板、安全带、安全座椅、电钢、伺服电机、滑块、滑轨、滑轨安装座、升降板、导向杆、光杆、内六角螺栓、直线轴承、平垫、弹垫和外六角螺栓；
所述底板和所述升降板通过四根导向杆连接，所述滑轨通过滑轨安装座与前导向杆相连接，所述光杆通过直线轴承与后导向杆相连接，所述升降板通过平垫与上方弹垫相连接，所述弹垫通过外六角螺栓与上方安全座椅的底座相连接；
所述数据采集系统包括加速度传感器以及数据处理模块；
所述控制台，包括电脑硬件和终端控制系统，所述控制系统包括调节模块、
输出模块。
进一步的，所述可乘坐振动台的伺服电机驱动升降板模拟桥梁发生涡激振动时，桥上行驶车辆位于桥面不同位置时桥面传递至车辆的振动，振动频率可控制为涡振时的低频（0.5Hz以下），总行程为1.1m。
进一步的，所述升降板的轴力通过中间弹垫平稳传递至振动台上部的安全座椅，获取座椅中的试验人员的舒适度体验数据。
进一步的，所述调节模块从终端获取信息，传递至调节模块，所述调节模块将信息转化为动力参数输送至所述输出模块，所述输出模块对所述四根导向杆发出对应的运动命令。
有益效果
（1）可乘坐振动台通过定制的安全带和安全椅能针对性地准确模拟车内人员的安全乘坐环境；
（2）可乘坐振动台通过弹垫等构造能准确模拟车辆悬架构造特性及车辆和桥梁之间的力学关系；
（3）专用的伺服电机能有效模拟桥梁发生涡激振动时，桥上行驶车辆位于桥面不同位置时桥面传递至车辆的振动；
按照人体工学特性定制的控制台能方便试验人员的日常操作，灵活地设置不同振动激励参数（频率、幅值）以满足参数研究需求，并收集安装在振动台不同位置的传感器的实时数据，为以往关于桥梁涡振条件下行车人员舒适度相关的理论和数值研究提供可靠的验证。
当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述的模拟设备轴测图；
图2为本实用新型实施例所述的可乘坐振动台后视图；
图3为本实用新型实施例所述的可乘坐振动台左视图；
图4为本实用新型实施例所述的可乘坐振动台俯视图。
附图
1-底板、2-前挡板、3-安全带、4-安全座椅、5-电钢、6-伺服电机、7-滑块、8-滑轨、9-滑轨安装座、10-升降板、11-导向杆、12-光杆、13-内六角螺栓、14-直线轴承、15-平垫、16-弹垫、17-外六角螺栓；
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将结合实施例对本实用新型进行详细说明。
请参阅图1~3，一种用于桥梁涡激振动条件下行车舒适度研究的振动试验台装置。该装置包括可乘坐振动台，控制台和数据采集系统三大部分。所述可乘坐振动台，包括底板1、前挡板2、安全带3、安全座椅4、电钢5、伺服电机6、滑块7、滑轨8、滑轨安装座9、升降板10、导向杆11、光杆12、内六角螺栓13、直线轴承14、平垫15、弹垫16和外六角螺栓17。所述的控制台包括电脑硬件和终端控制系统。所述的数据采集系统包括加速度传感器以及数据处理系统。
作为本实用新型的一种技术优化方案，可乘坐振动台的安全带3和安全座椅4，能合理模拟试验人员的乘坐环境并保证其实验过程中的人身安全。座椅前挡板2可以避免试验人员的腿部与升降装置摩擦而受伤。可乘坐振动台的弹垫16，可合理模拟桥梁上车辆的悬架系统，体现车辆和桥梁之间的力学关系，升降板10的轴力（运动）通过中间弹垫16可平稳传递至振动台上部的安全座椅4，进而使座椅中的试验人员获得不同的舒适度体验（数据）。
其中，加速度数据来源于安装在座椅底部、背部等处的加速度传感器，获得的原始加速度数据可用于进一步计算舒适度指标（如取峰值、均方差等），另外，试验人员结束试验后填写的调查问卷亦可用于生成调查的统计数据，通过进一步分析可用于研究乘坐人员主观感受规律。
可乘坐振动台的伺服电机6可驱动升降板10模拟桥梁发生涡激振动时，所述模拟方式是通过控制终端调控振幅实现的，参数调整后，将参数通过所述的四根导向杆11对座椅发生作用。
桥上行驶车辆位于桥面不同位置时桥面传递至车辆的振动，振动频率可控制为涡振时的低频（0.5Hz以下），总行程可达1.1m。控制台电脑的终端系统，可灵活地设置不同振动激励参数（频率、幅值）以满足参数研究需求，并收集安装在振动台不同位置的传感器的实时数据。
本实用新型在安装使用时，首先需要组装可乘坐振动台，先调整底板1使其与地面水平，接着将提前安装有光杆12的四根导向杆11焊接至底板1上，然后通过直线轴承14连接升降板10。将电钢5和伺服电机6组装后，通过六角螺栓垂直安装至底板1。组装滑块7和滑轨8后通过内六角螺栓13安装在导向柱上。接着，预先组装好安全座椅4和安全带3以及焊接前挡板2，使用外六角螺栓17依次在升降板10上安装平垫15、弹垫16和安全座椅4。最后，将加速度传感器安装至振动台预留的空位中，终端电脑控制系统通过无线网连接电机和传感器即可实现远程控制。
以上仅是该申请的实施例部分，并非对该申请做任何形式上的限制。对以上实施例所做的任何简单的修改、等同变化及修饰，仍属于该申请技术方案保护的范围内。
Claims (4)
1.一种行车舒适度研究的振动试验设备，其特征在于：包括可乘坐振动台，控制台和数据采集系统；
所述可乘坐振动台包括底板（1）、前挡板（2）、安全带（3）、安全座椅（4）、电钢（5）、伺服电机（6）、滑块（7）、滑轨（8）、滑轨安装座（9）、升降板（10）、导向杆（11）、光杆（12）、内六角螺栓（13）、直线轴承（14）、平垫（15）、弹垫（16）和外六角螺栓（17）；
所述底板（1）和所述升降板（10）通过四根导向杆（11）连接，所述滑轨（8）通过滑轨安装座（9）与前导向杆（11）相连接，所述光杆（12）通过直线轴承（14）与后导向杆（11）相连接，所述升降板（10）通过平垫（15）与上方弹垫（16）相连接，所述弹垫（16）通过外六角螺栓（17）与上方安全座椅（4）的底座相连接；
所述数据采集系统包括加速度传感器以及数据处理模块；
所述控制台，包括电脑硬件和终端控制系统，所述控制系统包括调节模块、输出模块。
2.根据权利要求1所述的行车舒适度研究的振动试验设备，其特征在于：所述可乘坐振动台的伺服电机（6）驱动升降板模拟桥梁发生涡激振动时，桥上行驶车辆位于桥面不同位置时桥面传递至车辆的振动，振动频率可控制为涡振时的低频在0.5Hz以下，总行程为1.1m。
3.根据权利要求2所述的行车舒适度研究的振动试验设备，其特征在于：所述升降板的轴力通过中间弹垫（16）平稳传递至振动台上部的安全座椅，获取座椅中的试验人员的舒适度体验数据。
4.根据权利要求1所述的行车舒适度研究的振动试验设备，其特征在于：所述调节模块从终端获取信息，传递至调节模块，所述调节模块将信息转化为动力参数输送至所述输出模块，所述输出模块对所述四根导向杆发出对应的运动命令。
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