專利名稱：一種磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種列車車軌耦合振動試驗臺裝置，特別涉及一種磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置。
背景技術(shù)：
在磁浮列車相關(guān)研究中，懸浮控制和車軌耦合振動是其中的兩大難點，關(guān)系著磁浮列車運行的平穩(wěn)性及安全性。通過對磁浮列車的研究發(fā)現(xiàn)，在實際線路上進(jìn)行針對軌道梁特性及車軌耦合振動的專項試驗研究比較困難，最好能夠在實驗室開展，盡管實驗室試驗有其局限性，但仍是大量科學(xué)研究中樂于采用的方式。在國內(nèi)外的研究中，針對磁浮列車懸浮問題，一般采用簡化模型進(jìn)行單點懸浮控制研究，或者直接采用整車進(jìn)行實際調(diào)試。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_橋梁_懸浮架機(jī)械結(jié)構(gòu)耦合振動環(huán)境”，后者屬于既成事實下的試驗，不能達(dá)到優(yōu)化軌道梁的效果。因此這兩種試驗方法均不理想也不盡合理，試驗方法及試驗手段方面有較大的欠缺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，不僅能夠?qū)Υ鸥×熊囘M(jìn)行車軌耦合振動的試驗，同時還可以對懸浮控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化、控制模式研究等試驗，實現(xiàn)了磁浮列車“懸浮控制_橋梁動態(tài)不平順_懸浮架耦合振動”的實驗室模擬。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，包含地面安裝基礎(chǔ)平臺、懸浮電磁鐵托架以及設(shè)置在懸浮電磁鐵托架上部橫梁中央的空氣彈簧；還包含
振動梁系統(tǒng)，所述的振動梁系統(tǒng)包含振動梁及定子；所述的定子固定設(shè)置在振動梁的下平面的中間位置；
電磁激振系統(tǒng)，所述的電磁激振系統(tǒng)與振動梁的端部相連；
懸浮控制系統(tǒng)，所述的懸浮控制系統(tǒng)包含懸浮控制器、懸浮傳感器和懸浮電磁鐵；所述的懸浮電磁鐵設(shè)置在懸浮電磁鐵托架的下部橫梁上；
懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)，所述的懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)通過彈簧裝置與懸浮電磁鐵托架相連。所述的懸浮電磁鐵與懸浮電磁鐵托架之間設(shè)置有橡膠墊。所述的振動梁為剛性鋼梁，該振動梁上設(shè)置有加強(qiáng)肋板。所述的電磁激振系統(tǒng)包含位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器以及若干個電磁激振器；所述電磁激振器的下端與地面安裝基礎(chǔ)平臺連接，該若干個電磁激振器的上端分別與振動梁的端部相連。所述的懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)包含
配重臺，所述的配重臺設(shè)置在懸浮電磁鐵托架的外側(cè)，該配重臺兩側(cè)的質(zhì)量塊托架上分別放置若干塊質(zhì)量塊；
一對滑動臺；所述的一對滑動臺通過螺栓與配重臺的兩端相連接；所述的滑動臺的兩側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌槽。所述的導(dǎo)軌槽為直線導(dǎo)軌槽。所述的懸浮電磁鐵托架包含四個托架組件，所述四個托架組件的上部連接在一起構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。 所述的懸浮電磁鐵托架的材料為鋼。所述的懸浮控制系統(tǒng)的懸浮傳感器為間隙傳感器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點
1、能夠?qū)Υ鸥×熊囘M(jìn)行車軌耦合振動的試驗；
2、可以對懸浮控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化、控制模式研究等試驗；
3、克服了當(dāng)前磁浮列車懸浮試驗的不足，既避免了過于簡化的單點懸浮試驗，又避免了整車調(diào)試試驗的復(fù)雜和不確定性；
4、實現(xiàn)了磁浮列車“懸浮控制_橋梁動態(tài)不平順_懸浮架耦合振動”的實驗室模擬。


圖1為本發(fā)明一種磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明一種磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置的左視結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明一種磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置的整體結(jié)構(gòu)效果圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。如圖廣圖3所示，一種磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，包含地面安裝基礎(chǔ)平臺、懸浮電磁鐵托架7以及設(shè)置在懸浮電磁鐵托架7上部橫梁中央的空氣彈簧9 ；還包含振動梁系統(tǒng)2、電磁激振系統(tǒng)1、懸浮控制系統(tǒng)、懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)。其中，懸浮電磁鐵托架7包含四個托架組件，所述四個托架組件的上部連接在一起構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)，托架組件為H型鋼。振動梁系統(tǒng)2包含振動梁21及定子，其中，定子固定設(shè)置在振動梁21的下平面的中間位置；在本實施例中，該振動梁21為H型剛性鋼梁，其上設(shè)置有加強(qiáng)肋板，以保證振動梁21的強(qiáng)度；
電磁激振系統(tǒng)1包含位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器以及若干個電磁激振器 11，在本實施例中，包含兩個電磁激振器11，該電磁激振器11的下端與地面安裝基礎(chǔ)平臺連接，其上端分別與振動梁21的端部相連，實現(xiàn)振動梁21與電磁激振器11的垂向連接；該位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、間隙傳感器用來測量關(guān)鍵部件的力，速度、加速度以及懸浮間隙。懸浮控制系統(tǒng)包含懸浮控制器、懸浮傳感器和懸浮電磁鐵4 ；懸浮電磁鐵4設(shè)置在懸浮電磁鐵托架7的下部橫梁上，該懸浮電磁鐵4與懸浮電磁鐵托架7之間設(shè)置有橡膠墊， 以防止懸浮電磁鐵4與懸浮電磁鐵托架7之間的剛性接觸。在本實施例中，懸浮傳感器采用間隙傳感器，以保證振動梁21和懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)之間的無接觸運行。懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)通過彈簧裝置9與懸浮電磁鐵托架7相連，其中，懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)包含配重臺3、一對滑動臺6 ；配重臺3設(shè)置在懸浮電磁鐵托架7的外側(cè)，配重臺3兩側(cè)的質(zhì)量塊托架上分別放置有若干塊質(zhì)量塊8 ；
一對滑動臺6通過螺栓與配重臺3的兩端相連接，該滑動臺6的兩側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌槽10， 在本實施例中，導(dǎo)軌槽10為直線導(dǎo)軌槽，使滑動臺6僅具有垂向運動自由度。當(dāng)使用時，在磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺中，磁浮列車懸浮及其以上部分作為車體及懸浮電磁鐵部分，分別對應(yīng)試驗臺結(jié)構(gòu)中的懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)，以及懸浮電磁鐵4及懸浮電磁鐵托架7。通過振動梁21及電磁激振器11實現(xiàn)梁特性及幾何不平順組合形成的動態(tài)不平順模擬。通過懸浮電磁鐵4及安裝在振動梁21下的定子實現(xiàn)懸浮的模擬。 而通過改變車體配重的質(zhì)量或電磁激振器11的激振頻率與幅值，即可靈活地實現(xiàn)不同頻率特性的車軌耦合振動模擬。通過改變電磁激振器11的激擾可以實現(xiàn)各種常見不平順以及實測線路動態(tài)不平順的輸入。另外，梁的等跨度支撐特點形成與速度有關(guān)的周期激勵，也可由不同頻率的正弦激勵合理模擬。在實際車輛的懸浮架上，左右電磁鐵、相鄰電磁鐵存在一定的機(jī)械耦合，在本發(fā)明中，以單懸浮框一側(cè)的懸浮電磁鐵4及懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)為研究對象，可以進(jìn)行磁浮的懸浮控制以及車軌耦合振動的試驗研究。試驗臺通過懸浮電磁鐵4與定子之間產(chǎn)生的電磁力將懸浮電磁鐵4及懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)懸浮在振動梁21上，通過電磁激振器11對振動梁21施加垂向激振，使得振動梁21 在垂向方向內(nèi)振動，由此引起懸浮間隙的變化。懸浮間隙變化將引起懸浮電磁力的變化。在列車運行中，軌道垂向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)整對振動梁21也是一種激勵，使振動梁21也發(fā)生振動。因此通過本試驗裝置就形成了磁浮列車復(fù)雜的“懸浮控制_橋梁動態(tài)不平順_懸浮架機(jī)械結(jié)構(gòu)耦合振動環(huán)境”。通過電磁激振系統(tǒng)1對振動梁21施加垂向激振，模擬軌道的動態(tài)高低不平順、以及各種規(guī)則周期性或隨機(jī)不平順，同時，通過增、減質(zhì)量塊8實現(xiàn)懸浮質(zhì)量的改變，從而可以能夠在試驗室條件下實現(xiàn)磁浮列車車軌耦合振動及懸浮控制試驗。綜上所述，本發(fā)明一種磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，結(jié)果簡單、自重輕；不僅能夠?qū)Υ鸥×熊囘M(jìn)行車軌耦合振動的試驗，同時還可以對懸浮控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化、控制模式研究等試驗，實現(xiàn)了磁浮列車“懸浮控制_橋梁動態(tài)不平順_懸浮架耦合振動”的實驗室模擬。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，包含地面安裝基礎(chǔ)平臺、懸浮電磁鐵托架(7)以及設(shè)置在懸浮電磁鐵托架(7)上部橫梁中央的空氣彈簧(9)；其特征在于，還包含振動梁系統(tǒng)(2)，所述的振動梁系統(tǒng)(2)包含振動梁(21)及定子；所述的定子固定設(shè)置在振動梁(21)的下平面的中間位置；電磁激振系統(tǒng)(1)，所述的電磁激振系統(tǒng)(1)與振動梁(21)的端部相連；懸浮控制系統(tǒng)，所述的懸浮控制系統(tǒng)包含懸浮控制器、懸浮傳感器和懸浮電磁鐵(4); 所述的懸浮電磁鐵(4)設(shè)置在懸浮電磁鐵托架(7)的下部橫梁上；懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)，所述的懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)通過彈簧裝置(9)與懸浮電磁鐵托架 (7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，其特征在于，所述的懸浮電磁鐵(4 )與懸浮電磁鐵托架(7 )之間設(shè)置有橡膠墊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，其特征在于，所述的振動梁(21)為剛性鋼梁，該振動梁(21)上設(shè)置有加強(qiáng)肋板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，其特征在于，所述的電磁激振系統(tǒng)(1)包含位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器以及若干個電磁激振器(11)；所述電磁激振器(11)的下端與地面安裝基礎(chǔ)平臺連接，該若干個電磁激振器(11)的上端分別與振動梁(21)的端部相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，其特征在于，所述的懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)包含配重臺(3)，所述的配重臺(3)設(shè)置在懸浮電磁鐵托架(7)的外側(cè)，該配重臺(3)兩側(cè)的質(zhì)量塊托架上分別放置若干塊質(zhì)量塊(8)；一對滑動臺(6)；所述的一對滑動臺(6)通過螺栓與配重臺(3)的兩端相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的所述的磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，其特征在于，所述的滑動臺(6)的兩側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌槽(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的所述的磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)軌槽(10)為直線導(dǎo)軌槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，其特征在于，所述的懸浮電磁鐵托架(7)包含四個托架組件，所述四個托架組件的上部連接在一起構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的所述的磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，其特征在于，所述的懸浮電磁鐵托架(7)的材料為鋼。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，其特征在于，所述的懸浮控制系統(tǒng)的懸浮傳感器為間隙傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁浮列車單邊車軌耦合振動試驗臺裝置，包含地面安裝基礎(chǔ)平臺、懸浮電磁鐵托架以及設(shè)置在懸浮電磁鐵托架上部橫梁中央的空氣彈簧；還包含振動梁系統(tǒng)，該振動梁系統(tǒng)包含振動梁及定子；該定子固定設(shè)置在振動梁的下平面的中間位置；電磁激振系統(tǒng)，該電磁激振系統(tǒng)與振動梁的端部相連；懸浮控制系統(tǒng)，該懸浮控制系統(tǒng)包含懸浮控制器、懸浮傳感器和懸浮電磁鐵；該懸浮電磁鐵設(shè)置在懸浮電磁鐵托架的下部橫梁上；懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)，該懸浮質(zhì)量模擬系統(tǒng)通過彈簧裝置與懸浮電磁鐵托架相連。本發(fā)明實現(xiàn)了磁浮列車“懸浮控制-橋梁動態(tài)不平順-懸浮架耦合振動”的實驗室模擬。
文檔編號G01M7/02GK102252815SQ20111017920
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者吳小東, 林國斌, 羅世輝, 胡杰, 高定剛 申請人:上海磁浮交通發(fā)展有限公司, 上海磁浮交通工程技術(shù)研究中心