專利名稱：一種磁浮列車機電耦合振動試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及磁浮列車單懸浮架試驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種磁浮列車機電耦 合振動試驗臺，能夠模擬高速、低速磁浮列車以及不同軌距磁浮列車單懸浮架的懸浮控 制-軌道梁-懸浮架機械結(jié)構(gòu)耦合振動環(huán)境。
背景技術(shù)：
磁浮列車的懸浮控制系統(tǒng)是一項關(guān)鍵技術(shù)，由于懸浮控制與彈性軌道梁和車輛機 械結(jié)構(gòu)之間存在相互作用力，因此軌道梁的力學(xué)特性、懸浮架結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性對磁浮列車 的懸浮控制效果存在顯著影響。目前國內(nèi)外還沒有可實現(xiàn)這種模擬“懸浮控制-彈性橋 梁_懸浮架機構(gòu)耦合振動環(huán)境”的試驗裝置，因此在磁浮列車的實際應(yīng)用和研制過程中，經(jīng) 常會遇到磁浮列車的懸浮穩(wěn)定性問題，為盡可能緩解這一問題，在工程中又往往將軌道梁 做的非常大，導(dǎo)致建設(shè)成本的大幅度提高，不利于磁浮列車的運用推廣。目前磁浮列車的懸 浮試驗要么采用簡化模型進行單點的懸浮控制研究，要么就是采用整車的實際調(diào)試研究， 前者的研究過于簡單，沒有針對性，不能反映復(fù)雜的“懸浮控制_彈性橋梁_懸浮架機構(gòu)耦 合振動環(huán)境”，后者屬于既成事實下的試驗，不能達到最佳效果。因此這兩種試驗方法均不 理想也不盡合理。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是為了解決上述存在的缺點與不足，提供一種磁 浮列車耦合振動試驗裝置，可以模擬磁浮列車復(fù)雜的“懸浮控制_彈性橋梁_懸浮架機構(gòu)耦 合振動環(huán)境”，為進行磁浮列車懸浮控制系統(tǒng)設(shè)計、軌道梁選型、懸浮架機械結(jié)構(gòu)設(shè)計提供 了科學(xué)實驗手段。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種磁浮列車機電耦合振動試 驗臺，采用兩級支撐平臺方式，由液壓激振系統(tǒng)、模擬地面支撐的一級平臺、位于一級平臺 上方模擬軌道梁的二級平臺和連接一級平臺與二級平臺的軌道梁剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。軌道 梁剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)與其支撐的二級平臺形成模擬磁浮列車軌道梁特性，液壓激振系統(tǒng)對一級 平臺施加激勵可以模擬地面幾何不平順。進一步，所述的液壓激振系統(tǒng)包括支撐一級平臺的液壓作動器、數(shù)據(jù)采集器、速度 計、加速度計、油溫計、油壓計和自動檢測報警裝置，液壓作動器至少有4個，液壓作動器下 端通過T型安裝座與置于地面上的地面安裝基礎(chǔ)平臺連接，液壓作動器上端通過安裝座與 一級平臺連接。液壓作動器由計算機控制，能夠科學(xué)、準(zhǔn)確的控制動作器運行工況，同時具 有載荷、位移、油溫、油壓及誤差等參數(shù)自動檢測及故障報警等多重保護功能，并具有時間 歷程數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理功能，通過在液壓激振系統(tǒng)上裝位移、速度和加速度的傳感器，方 便測量關(guān)鍵部件的力、速度和加速度。所述的軌道梁剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括固定在一級平臺上用于支撐二級平臺的鋼彈簧 組，鋼彈簧組通過彈簧安裝座固定于一級平臺的上方，鋼彈簧組中有四個鋼彈簧的彈簧安裝座頂面高于其他彈簧安裝座頂面，四個高的彈簧安裝座位于一級平臺上側(cè)外圍作為二級 平臺的垂向限位止檔。通過改變鋼彈簧組的彈簧數(shù)量實現(xiàn)支撐剛度的調(diào)節(jié)，解決實際中做 不到的模擬不同軌道梁剛度特性及垂向彎曲振動頻率特性。所述的一級平臺下部設(shè)置有防止一級平臺水平位移的輔助系統(tǒng)，輔助系統(tǒng)包括水 平布置的2根橫向拉桿和1根縱向拉桿，每根拉桿的一端通過關(guān)節(jié)軸承連接在一級平臺的 下部，另一端通過關(guān)節(jié)軸承與地面固定點連接。所述的二級平臺由縱梁、橫梁和底板焊接成中空廂式凹形結(jié)構(gòu)，通過在凹形結(jié)構(gòu) 中增加或減少標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊來實現(xiàn)軌道梁質(zhì)量的調(diào)節(jié)。所述的二級平臺的縱梁和/或橫梁上 開設(shè)有減重孔。降低二級平臺的質(zhì)量。所述的一級平臺為工字鋼焊接而成的中空框架結(jié)構(gòu)，中空框架結(jié)構(gòu)的上表面、下 表面和側(cè)面開有減重孔。降低一級平臺的質(zhì)量。本實用新型的工作過程為，磁浮列車的一個懸浮架通過懸浮控制系統(tǒng)的電磁力， 懸浮于二級平臺。二級平臺的質(zhì)量及其鋼彈簧支承的剛度，模擬軌道梁的質(zhì)量與梁的一階 或二階垂向彎曲振動頻率特性。當(dāng)懸浮間隙發(fā)生變化，懸浮電磁力主動調(diào)整時，也會引起該 二級平臺的振動，而二級平臺的振動特性與軌道梁的特性一致。二級平臺又通過鋼彈簧支 承于一級平臺上的，相當(dāng)于實際線路的幾何支撐，液壓激振系統(tǒng)可根據(jù)需要對一級平臺施 加垂直方向激勵，以模擬線路的幾何不平順。在列車運行中，幾何不平順的存在使懸浮間隙 不可能恒定不變，因此懸浮控制系統(tǒng)就將不斷主動調(diào)整，以保持懸浮間隙，這種主動調(diào)整對 軌道梁也是一種激勵，使軌道梁也發(fā)生振動，因此通過本實用新型的試驗裝置就形成了磁 浮列車復(fù)雜的“懸浮控制-彈性橋梁-懸浮架機械結(jié)構(gòu)耦合振動環(huán)境”。當(dāng)液壓不能給一級 平臺施加激勵時，則本試驗裝置模擬的是磁浮列出的靜懸工況，可以研究在不同軌道梁上 列車的靜懸穩(wěn)定性問題。本實用新型的有益效果是，本實用新型的一種磁浮列車機電耦合振動試驗臺，克 服了當(dāng)前磁浮列車簡化的單點試驗或整車調(diào)試試驗的不足，實現(xiàn)了磁浮列車復(fù)雜的“懸浮 控制-彈性橋梁-懸浮架機構(gòu)耦合振動環(huán)境”的實驗室模擬，彌補了國內(nèi)外磁浮列車關(guān)鍵技 術(shù)研究中的空白，為進行磁浮列車懸浮控制系統(tǒng)設(shè)計、軌道梁特性、懸浮架機械結(jié)構(gòu)設(shè)計提 供了科學(xué)試驗手段。本實用新型采用兩級支撐平臺方式，合理模擬了存在線路幾何不平順 激勵時、或者靜態(tài)懸浮時，軌道梁與懸浮控制的耦合作用；調(diào)整二級平臺質(zhì)量及支撐鋼彈簧 數(shù)量，可以實現(xiàn)對各種軌道梁特性的模擬，而在實際線路中做不到這一點；通過軌道梁的跨 度、質(zhì)量、剛度及撓度的關(guān)系，可實現(xiàn)軌道梁不同跨度、撓度的模擬，而在實際中也很難做到 這一點；本試驗裝置結(jié)構(gòu)簡單、自重輕、模擬效果好，并能同時滿足高速、中低速磁浮列車以 及不同軌距的磁浮列車單懸浮架的試驗要求。


以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1是本實用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的主視圖；圖3是圖2的左視圖。圖中1、一級平臺，2、二級平臺，3、軌道梁剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，31、鋼彈簧組，4、液壓激振系統(tǒng)，41、液壓作動器，42、T型安裝座，43、安裝座，5、地面安裝基礎(chǔ)平臺，61、橫向拉桿，62、 縱向拉桿，7、軌排，8、F型軌道。
具體實施方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖， 僅以示意方式說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實用新型有關(guān)的構(gòu)成。以低速磁浮列車的F軌、一級平臺14點液壓支撐、二級平臺2最多4X5個鋼彈簧 支撐為例。如圖1、圖2、圖3所示的一種磁浮列車機電耦合振動試驗臺，主要由液壓激振系 統(tǒng)4、模擬地面支撐的一級平臺1、位于一級平臺1上方模擬軌道梁質(zhì)量的二級平臺2、由可 數(shù)量可調(diào)整的鋼彈簧構(gòu)成的軌道梁剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)3和一級平臺1的防水平位移輔助系統(tǒng)組 成。二級平臺2與鋼彈簧支撐形成彈簧_質(zhì)量系統(tǒng)模擬軌道梁特性，通過改變鋼彈簧數(shù)量 實現(xiàn)支撐剛度的調(diào)節(jié)。液壓激振系統(tǒng)4由4個液壓作動器41、數(shù)據(jù)采集器、速度計、加速度計、油溫計、油 壓計和自動檢測故障報警裝置組成，4個液壓作動器41下端通過T型安裝座42與地面安裝 基礎(chǔ)平臺5連接，上端通過安裝座43與一級平臺1連接。液壓作動器41由計算機控制，液 壓激振系統(tǒng)4上裝有位移、速度、加速度傳感器，方便測量關(guān)鍵部件的力、速度及加速度。計 算機的控制系統(tǒng)的軟硬件具有完全開放性，可以實現(xiàn)二次開發(fā)。一級平臺1是由工字鋼焊接而成的中空框架結(jié)構(gòu)。一級平臺1下平面的四個角處 固定有與液壓作動器41連接的安裝座，上平面布置4X 5個螺旋鋼彈簧安裝座，其中四個角 位置的鋼彈簧安裝座頂面高于其他位置的鋼彈簧安裝座，高的鋼彈簧安裝座作為二級平臺 2的垂向限位止檔，防止試驗過程中二級平臺2因鋼彈簧斷裂等意外情況跌落。在一級平臺 1上、下表面和橫梁、縱梁上開有減重孔，盡可能降低一級平臺1的質(zhì)量。一級平臺1下部適當(dāng)位置水平布置有2根橫向拉桿61和1根縱向拉桿62，每根 拉桿的一端通過關(guān)節(jié)軸承與一級平臺1下部連接看，另一端通過關(guān)節(jié)軸承與地面固定點連 接，形成防止一級平臺1水平位移的輔助系統(tǒng)。二級平臺2是由縱梁、橫梁和底板焊接而成的凹形中空結(jié)構(gòu)?？v梁由兩根槽鋼對 口焊接而成，橫梁由工字鋼與縱梁焊接，二級平臺2下表面設(shè)置有與一級平臺1相對應(yīng)的螺 旋鋼彈簧安裝座，兩縱梁的外表面預(yù)留有高速磁浮軌道安裝孔和中低速磁浮軌道安裝孔， 滿足高速、低速磁浮列車以及不同軌距磁浮列車軌道的安裝要求，適應(yīng)不同類型磁浮列車 的試驗。中低速磁浮列車的軌道系統(tǒng)包括軌排7和F型軌道8，軌排7安裝于二級平臺2上 部，軌排7與安裝平臺之間布置有橡膠墊和垂向支撐結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)軌道和軌道安裝平臺 的彈性連接，兩根F型軌道梁直接安裝在軌排7上，試驗時，懸浮架懸浮于F型軌道8上。二級平臺2的橫梁、縱梁上設(shè)計開有減重孔，在凹形中空結(jié)構(gòu)的底面有螺栓孔，以 備在加上標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊時，質(zhì)量塊能通過螺栓與二級平臺2固連。二級平臺2合理模擬了軌 道梁與懸浮控制間的動態(tài)耦合作用，通過匹配平臺質(zhì)量和改變支撐剛度，可以模擬各種不 同的軌道梁特性，也可模擬梁的各種跨距和撓度比。本實用新型能夠滿足高速、低速磁浮列車和不同軌距磁浮列車單懸浮架的機電耦合振動要求。可以實現(xiàn)磁浮列車復(fù)雜的“懸浮控制-彈性橋梁-懸浮架機械結(jié)構(gòu)耦合振動 環(huán)境”的試驗室模擬。 高速磁浮列車時，高速磁浮的導(dǎo)軌直接安裝二級平臺2的左、右縱梁上，試驗時， 懸浮架直接懸浮于導(dǎo)軌磁極面。以上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人 員完全可以在不偏離本項實用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項實 用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù) 性范圍。
權(quán)利要求1.一種磁浮列車機電耦合振動試驗臺，其特征在于具有模擬地面支撐的一級平臺(1)、位于一級平臺(1)上方模擬軌道梁的二級平臺(2)和連接一級平臺(1)與二級平臺(2)的軌道梁剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)，軌道梁剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)與其支撐的二級平臺(2)形成模 擬磁浮列車軌道梁特性，一級平臺(1)的下方固定有對一級平臺(1)施加激勵以模擬軌道 地面幾何不平順的液壓激振系統(tǒng)(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁浮列車機電耦合振動試驗臺，其特征在于所述的液 壓激振系統(tǒng)(4)包括支撐一級平臺(1)的液壓作動器(41)、數(shù)據(jù)采集器、速度計、加速度計、 油溫計、油壓計和自動檢測報警裝置，液壓作動器(41)至少有4個，液壓作動器(41)下端 通過T型安裝座(42)與置于地面上的地面安裝基礎(chǔ)平臺(5)連接，液壓作動器(41)上端 通過安裝座(43)與一級平臺(1)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁浮列車機電耦合振動試驗臺，其特征在于所述的 軌道梁剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)包括固定在一級平臺(1)上用于支撐二級平臺(2)的鋼彈簧組 (31)，鋼彈簧組(31)通過彈簧安裝座固定于一級平臺(1)的上方，鋼彈簧組(31)中有四 個鋼彈簧的彈簧安裝座頂面高于其他彈簧安裝座頂面，四個高的彈簧安裝座位于一級平臺 (1)上側(cè)外圍作為二級平臺(2)的垂向限位止檔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁浮列車機電耦合振動試驗臺，其特征在于所述的一 級平臺(1)下部設(shè)置有防止一級平臺(1)水平位移的輔助系統(tǒng)，輔助系統(tǒng)包括水平布置的2 根橫向拉桿(61)和1根縱向拉桿(62)，每根拉桿的一端通過關(guān)節(jié)軸承連接在一級平臺(1) 的下部，另一端通過關(guān)節(jié)軸承與地面固定點連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁浮列車機電耦合振動試驗臺，其特征在于所述的二 級平臺(2)由縱梁、橫梁和底板焊接成中空廂式凹形結(jié)構(gòu)，通過在凹形結(jié)構(gòu)中增加或減少 標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊來實現(xiàn)軌道梁質(zhì)量的調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磁浮列車機電耦合振動試驗臺，其特征在于所述的二 級平臺(2)的縱梁和/或橫梁上開設(shè)有減重孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁浮列車機電耦合振動試驗臺，其特征在于所述的一 級平臺(1)為工字鋼焊接而成的中空框架結(jié)構(gòu)，中空框架結(jié)構(gòu)的上表面、下表面和側(cè)面開 有減重孔。
專利摘要本實用新型涉及磁浮列車單懸浮架試驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種磁浮列車機電耦合振動試驗臺，具有模擬地面支撐的一級平臺、位于一級平臺上方模擬軌道梁的二級平臺和連接一級平臺與二級平臺的軌道梁剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，軌道梁剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)與其支撐的二級平臺形成模擬磁浮列車軌道梁特性，一級平臺的下方固定有對一級平臺施加激勵以模擬軌道地面幾何不平順的液壓激振系統(tǒng)。克服了當(dāng)前磁浮列車簡化的單點試驗或整車調(diào)試試驗的不足，實現(xiàn)了磁浮列車復(fù)雜的“懸浮控制-彈性橋梁-懸浮架機構(gòu)耦合振動環(huán)境”的實驗室模擬，彌補了國內(nèi)外磁浮列車關(guān)鍵技術(shù)研究中的空白，為進行磁浮列車懸浮控制系統(tǒng)設(shè)計、軌道梁特性、懸浮架機械結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了科學(xué)試驗手段。
文檔編號G01M17/10GK201837514SQ20102056488
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者梁鑫, 羅世輝, 馬衛(wèi)華 申請人:常州西南交通大學(xué)軌道交通研究院, 西南交通大學(xué)