[发明专利]一种磁浮列车机电耦合振动试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁浮列车单悬浮架试验技术领域，尤其是一种磁浮列车机电耦合振动试验装置，能够模拟高速、低速磁浮列车以及不同轨距磁浮列车单悬浮架的悬浮控制-轨道梁-悬浮架机械结构耦合振动环境。

背景技术

磁浮列车的悬浮控制系统是一项关键技术，由于悬浮控制与弹性轨道梁和车辆机械结构之间存在相互作用力，因此轨道梁的力学特性、悬浮架结构的力学特性对磁浮列车的悬浮控制效果存在显著影响。目前国内外还没有可实现这种模拟“悬浮控制-弹性桥梁-悬浮架机构耦合振动环境”的试验装置，因此在磁浮列车的实际应用和研制过程中，经常会遇到磁浮列车的悬浮稳定性问题，为尽可能缓解这一问题，在工程中又往往将轨道梁做的非常大，导致建设成本的大幅度提高，不利于磁浮列车的运用推广。目前磁浮列车的悬浮试验要么采用简化模型进行单点的悬浮控制研究，要么就是采用整车的实际调试研究，前者的研究过于简单，没有针对性，不能反映复杂的“悬浮控制-弹性桥梁-悬浮架机构耦合振动环境”，后者属于既成事实下的试验，不能达到最佳效果。因此这两种试验方法均不理想也不尽合理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述存在的缺点与不足，提供一种磁浮列车耦合振动试验装置，可以模拟磁浮列车复杂的“悬浮控制-弹性桥梁-悬浮架机构耦合振动环境”，为进行磁浮列车悬浮控制系统设计、轨道梁选型、悬浮架机械结构设计提供了科学实验手段。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磁浮列车机电耦合振动试验装置，采用两级支撑平台方式，由液压激振系统、模拟地面支撑的一级平台、位于一级平台上方模拟轨道梁的二级平台和连接一级平台与二级平台的轨道梁刚度调节系统组成。轨道梁刚度调节系统与其支撑的二级平台形成模拟磁浮列车轨道梁特性，液压激振系统对一级平台施加激励可以模拟地面几何不平顺。

进一步，所述的液压激振系统包括支撑一级平台的液压作动器、数据采集器、速度计、加速度计、油温计、油压计和自动检测报警装置，液压作动器至少有4个，液压作动器下端通过T型安装座与置于地面上的地面安装基础平台连接，液压作动器上端通过安装座与一级平台连接。液压作动器由计算机控制，能够科学、准确的控制动作器运行工况，同时具有载荷、位移、油温、油压及误差等参数自动检测及故障报警等多重保护功能，并具有时间历程数据采集和数据处理功能，通过在液压激振系统上装位移、速度和加速度的传感器，方便测量关键部件的力、速度和加速度。

所述的轨道梁刚度调节系统包括固定在一级平台上用于支撑二级平台的钢弹簧组，钢弹簧组通过弹簧安装座固定于一级平台的上方，钢弹簧组中有四个钢弹簧的弹簧安装座顶面高于其他弹簧安装座顶面，四个高的弹簧安装座位于一级平台上侧外围作为二级平台的垂向限位止档。通过改变钢弹簧组的弹簧数量实现支撑刚度的调节，解决实际中做不到的模拟不同轨道梁刚度特性及垂向弯曲振动频率特性。

所述的一级平台下部设置有防止一级平台水平位移的辅助系统，辅助系统包括水平布置的2根横向拉杆和1根纵向拉杆，每根拉杆的一端通过关节轴承连接在一级平台的下部，另一端通过关节轴承与地面固定点连接。

所述的二级平台由纵梁、横梁和底板焊接成中空厢式凹形结构，通过在凹形结构中增加或减少标准质量块来实现轨道梁质量的调节。所述的二级平台的纵梁和/或横梁上开设有减重孔。降低二级平台的质量。

所述的一级平台为工字钢焊接而成的中空框架结构，中空框架结构的上表面、下表面和侧面开有减重孔。降低一级平台的质量。

本发明的工作过程为，磁浮列车的一个悬浮架通过悬浮控制系统的电磁力，悬浮于二级平台。二级平台的质量及其钢弹簧支承的刚度，模拟轨道梁的质量与梁的一阶或二阶垂向弯曲振动频率特性。当悬浮间隙发生变化，悬浮电磁力主动调整时，也会引起该二级平台的振动，而二级平台的振动特性与轨道梁的特性一致。二级平台又通过钢弹簧支承于一级平台上的，相当于实际线路的几何支撑，液压激振系统可根据需要对一级平台施加垂直方向激励，以模拟线路的几何不平顺。在列车运行中，几何不平顺的存在使悬浮间隙不可能恒定不变，因此悬浮控制系统就将不断主动调整，以保持悬浮间隙，这种主动调整对轨道梁也是一种激励，使轨道梁也发生振动，因此通过本发明的试验装置就形成了磁浮列车复杂的“悬浮控制-弹性桥梁-悬浮架机械结构耦合振动环境”。当液压不能给一级平台施加激励时，则本试验装置模拟的是磁浮列出的静悬工况，可以研究在不同轨道梁上列车的静悬稳定性问题。