轨道减振试验装置及轨道减振试验设备

摘要

本发明提供了一种轨道减振试验装置及轨道减振试验设备。轨道减振试验装置包括加载系统和位于加载系统下侧的被加载系统；加载系统包括频率为0‑20Hz、振幅为0‑20kN的伺服液压系统；被加载系统包括间隔平行设置的模拟浮置板和模拟下基板，模拟浮置板位于加载系统下侧，且模拟浮置板和模拟下基板之间垂直连接有弹簧部和磁流变阻尼器。解决了模拟实际轨道振动固有频率时改变试验装置的固有频率，导致测量误差的问题。通过低频大振幅的伺服液压系统在模拟浮置板上侧施加激振力，模拟浮置板下侧垂直连接有单自由上下运动的弹簧部，真实还原车辆动力加载值，避免加载设备对试验装置固有频率的影响，获得精确试验数据。

说明书

技术领域

本发明涉及轨道减振试验工具的技术领域，尤其是涉及一种轨道减振试验装置及轨道减振试验设备。

背景技术

随着城市交通的快速发展，振动噪音问题日益严重，地铁列车运行中所产生的低频振动和噪声也对人们的生活和工作造成了严重的影响。目前，悬置板轨道结构减振是降低地铁轨道振动和噪声的最为有效的办法，它将混凝土道床板悬浮在多个振荡器上，利用悬浮板的大质量惯性来平衡列车运行引起的动载荷，采用的振荡器一般分为橡胶和钢弹簧两类，从结构上来说都属于被动振荡器，即相关参数值在生产后就不可调；实际过程中，地铁不同路段所需减振器的最佳参数值是不同的，在同一位置不同激振条件下振荡器所需的最佳参数值也不相同，且被动振荡器类浮置板对频率低15Hz左右的震荡表现能力差。因此，采用被动减振器的浮置板难以在较宽的低频范围内(特别是浮置板轨道固有频率附近)实现轨道振动的减振降噪。

在专利CN103149048A公开了一种基于磁流变技术的轨道减振试验平台。在该试验平台上采用与轨道半刚性连接的偏心块式激振器来模拟列车轮轨外加激振力，这与列车运行过程中轮轨非线性接触的实际情况不符。更为重要的是，这种加载装置与被加载结构偶联的装置，必然会改变轨道系统的固有频率，因此难以准确测试轨道系统固有频率附近的减振效果，改试验平台固有频率，与实际轨道固有频率也会存在差异，相关试验结果很难直接用于实际工程设计中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道减振试验装置，以解决现有的轨道减振试验装置模拟实际轨道振动的固有频率时存在误差，无法准确测量测试轨道固有频率附近的减振效果。

本发明还提供了一种轨道减振试验设备，以解决现有技术中的轨道减振试验装置在进行模拟试验时，位置无法移动的问题。

本发明提供的一种轨道减振试验装置，包括加载系统和位于加载系统下侧的被加载系统；

所述加载系统包括频率为0-20Hz、振幅为0-20kN的伺服液压系统；

所述被加载系统包括间隔平行设置的模拟浮置板和模拟下基板，所述模拟浮置板位于所述加载系统下侧，且所述模拟浮置板和模拟下基板之间垂直连接有弹簧部和磁流变阻尼器。

进一步的，所述弹簧部包括第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧，所述第一弹簧和第三弹簧位于所述模拟浮置板和模拟下基板之间相对的两边，所述第二弹簧位于所述模拟浮置板和模拟下基板之间的一侧，且所述第一弹簧和第三弹簧距离所述第二弹簧的距离相等，以使第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧的中点连线形成一个等腰三角形。

进一步的，所述磁流变阻尼器位于所述等腰三角形的中心位置。

进一步的，所述弹簧部的高度与所述磁流变阻尼器高度相同。

进一步的，还包括位移传感器、加速度传感器和力传感器；

所述位移传感器和加速度传感器位于所述模拟浮置板上侧，所述力传感器位于所述弹簧部和模拟下基板之间，所述力传感器位于所述磁流变阻尼器和模拟下基板之间。

进一步的，还包括第一垫板，所述第一垫板位于所述弹簧部和所述力传感器之间，所述第一垫片位于所述磁流变阻尼器与所述力传感器之间，用于为所述力传感器提供平整加载面。

进一步的，所述第一垫板与所述模拟下基板之间可拆卸连接。

进一步的，还包括第二垫板，所述第二垫板位于所述模拟浮置板和所述弹簧部之间，所述第二垫板位于所述模拟浮置板和所述磁流变阻尼器之间。

进一步的，所述模拟浮置板的下表面设置有预埋套管，所述预埋套管内设置有螺纹，以使螺栓将所述第二垫板与所述模拟浮置板固定连接。

本发明还提供一种轨道减振试验设备，包括滑动机构和所述的轨道减振试验装置。

本发明提供的轨道减振试验装置的加载系统选用频率为0-20Hz、振幅为0-20kN的伺服液压系统，低频高振的加载系统的激振力加载在模拟浮置板上侧，与模拟浮置板间隔平行设置的模拟下基板位于模拟浮置板下侧，且模拟浮置板和模拟下基板之间垂直连接的弹簧部和磁流变阻尼器；通过在模拟浮置板上侧加载频率为0-20Hz、振幅为0-20kN的伺服液压系统的激振力，真实模拟列车的振动载荷，避免加载系统对试验装置固有频率的影响，获得精确的轨道减振试验数据，可以直接用于轨道的工程设计中，试验效果好；在模拟浮置板和模拟下基板之间垂直设置弹簧部和磁流变阻尼器，弹簧部只上下运动，实现单自由度的振动试验系统，更加符合实际，且成本低廉，方便快捷的进行多工况的试验研究。

本发明提供的轨道减振试验设备，包括滑动机构和上述的轨道减振试验装置；在轨道减振试验装置下侧设置有滑动机构，在需要对试验装置进行移动时，将下侧的滑动机构启动滑动系统，将装置整体进行移动，在进行轨道减振模拟试验时，将滑动机构关闭，通过使用低频高振的伺服液压系统为提供模拟浮置板进行激振力，真实还原列车振动载荷，并且通过在模拟浮置板和模拟下基板之间垂直设置弹簧部和磁流变阻尼器，弹簧部只上下运动，实现单自由度的振动试验系统，避免了加载系统对试验装置固有频率的影响，更加符合实际，且成本低廉，方便快捷的进行多工况的试验研究。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的轨道减振试验装置的正视图；

图2为本发明实施例提供的轨道减振试验装置的背视图；

图3为本发明实施例提供的弹簧部的正视图；

图4为本发明实施例提供的磁流变阻尼器的正视图；

图5为本发明实施例提供的模拟下基板的俯视图；

图6为本发明实施例提供的模拟悬浮板的仰视图。

图标：11-加载系统；12-被加载系统；13-位移传感器；14-加速度传感器；15-力传感器；16-第一垫板；17-第二垫板；121-模拟浮置板；122-模拟下基板；123-弹簧部；124-磁流变阻尼器；125-第一弹簧；126-第二弹簧；127-第三弹簧；128-预埋套管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的轨道减振试验装置的正视图；图2为本发明实施例提供的轨道减振试验装置的背视图；图3为本发明实施例提供的弹簧部123的正视图；图4为本发明实施例提供的磁流变阻尼器124的正视图。

如图1-4所示，本发明提供的轨道减振试验装置，包括加载系统11和位于加载系统11下侧的被加载系统12；所述加载系统11包括频率为0-20Hz、振幅为0-20kN的伺服液压系统；所述被加载系统12包括间隔平行设置的模拟浮置板121和模拟下基板122，所述模拟浮置板121位于所述加载系统11下侧，且所述模拟浮置板121和模拟下基板122之间垂直连接有弹簧部123和磁流变阻尼器124。

加载系统11选用频率为0-20Hz、振幅为0-20kN的伺服液压系统，低频高振的加载系统11的激振力加载在模拟浮置板121上侧，与模拟浮置板121间隔平行设置的模拟下基板122位于模拟浮置板121下侧，且模拟浮置板121和模拟下基板122之间垂直连接的弹簧部123和磁流变阻尼器124；通过在模拟浮置板121上侧加载频率为0-20Hz、振幅为0-20kN的伺服液压系统的激振力，真实模拟列车的振动载荷，避免加载系统11对试验装置固有频率的影响，获得精确的轨道减振试验数据，可以直接用于轨道的工程设计中，试验效果好；在模拟浮置板121和模拟下基板122之间垂直设置弹簧部123和磁流变阻尼器124，弹簧部123只上下运动，实现单自由度的振动试验系统，更加符合实际，且成本低廉，方便快捷的进行多工况的试验研究。

其中，模拟浮置板121的材质可以是钢筋混凝土，钢筋混凝土真实还原浮置板，是作为模拟浮置板121的最佳选择；钢筋混凝土板上层纵、横近均为直径为12mmHRB400的钢筋，上层纵、横筋均为直径12mmHRB400的钢筋，架立筋为直径12mmHRB400钢筋，采用C40混凝土进行混合，以实现形成的模拟浮置板121最佳还原实际轨道浮置板，增加使用效果。

图5为本发明实施例提供的模拟下基板122的俯视图。

如图5所示，模拟下基板122的材质选用Q235钢材，形成钢板；刚才的模拟下基板122能够真实还原道床板，是最为模拟下基板122的最佳选择。并且在模拟下基板122的地板上预留螺栓孔，为安装装置提前做好准备，增加装置的实用效果。

其中，弹簧部123的材料可以是硅锰钢，以使形成硅锰弹簧钢作为弹性部垂直连接在模拟浮置板121和模拟下基板122之间，弹簧钢在载荷去除后不出现永久变形，具有较高的抗拉强度、疲劳强度和弹性极限，加入硅锰元素，增加弹簧部123的使用寿命，提高弹簧质量。

其中，根据具体的试验需求需用规格的磁流变阻尼器124；一般情况下，磁流变阻尼器124设计出力20kN，设计行程±15mm，极限行程为±20mm，最大电流为2A，满足一般的试验需求。

其中，弹簧部123垂直连接在模拟浮置板121和模拟下基板122进行上下运动的单自由度运动模拟试验，为了避免弹簧部123会发生偏移发生多自由度运动的问题，一般在弹簧部123设置有压住弹簧部123的支撑圈，或者是在弹簧部123中部设置有规范上下运动的垂直杆，保证试验过程中弹簧部123不会发生偏移。

值得一提的是，通过分离加载系统11和被加载系统12，避免加载系统11对试验装置固有频率影响；并且模拟浮置板121、磁流变阻尼器124、弹簧部123和模拟下基板122可方便进行更换，能够更加方便的进行多组工况的试验研究。

进一步的，所述弹簧部123包括第一弹簧125、第二弹簧126和第三弹簧127，所述第一弹簧125和第三弹簧127位于所述模拟浮置板121和模拟下基板122之间相对的两边，所述第二弹簧126位于所述模拟浮置板121和模拟下基板122之间的一侧，且所述第一弹簧125和第三弹簧127距离所述第二弹簧126的距离相等，以使第一弹簧125、第二弹簧126和第三弹簧127的中点连线形成一个等腰三角形。

弹簧部123包括的第一弹簧125和第三弹簧127分别垂直连接在模拟浮置板121和模拟下基板122之间的左右端，第二弹簧126位于模拟浮置板121和模拟下基板122之间的上侧，且左侧的所述第一弹簧125和右侧的第三弹簧127距离上侧的所述第二弹簧126的距离相等，以使三个弹簧中点连线形成一个等腰三角形，增加模拟浮置板121和模拟下基板122之间的稳定性，保证三个弹簧在模拟浮置板121和模拟下基板122之间做上下运动的单自由度的振动试验；值得一提的是，三个弹簧均是垂直连接在模拟浮置板121和模拟下基板122之间的三个侧边，在拆卸和更换弹簧时，只需要在外侧即可实现操作，简单快捷；值得一提的是，为了避免模拟浮置板121的钢筋混凝土板自身挠曲对弹簧部123的自由度振动的影响，应尽可能增加钢筋混凝土的厚度，以保证更加的试验效果。

进一步的，所述磁流变阻尼器124位于所述等腰三角形的中心位置。

磁流变阻尼器124位于等腰三角形的中心位置，保证磁流变阻尼器124位于模拟浮置板121和模拟下基板122之间的最佳的稳定性，增加磁流变阻尼器124的实用效果。

其中，对应第一弹簧125、第二弹簧126、第三弹簧127和磁流变阻尼器124的位置分别在模拟浮置板121和模拟下基板122上设置对应位置的安装位，以使第一弹簧125、第二弹簧126、第三弹簧127和磁流变阻尼器124能够方便快捷的安装在模拟浮置板121和模拟下基板122之间。

进一步的，所述第一弹簧125、第二弹簧126和第三弹簧127的高度与所述磁流变阻尼器124高度相同。

第一弹簧125、第二弹簧126和第三弹簧127的高度与磁流变阻尼器124高度相同；在未进行试验操作时，保证第一弹簧125、第二弹簧126和第三弹簧127的高度与磁流变阻尼器124高度相同，保证模拟浮置板121和模拟下基板122之间最佳的稳定性。

其中，弹簧部123也可以包括四个弹簧，四个弹簧分别位于模拟浮置板121和模拟下基板122之间的四边上，以使四个弹簧形成矩形，其中磁流变阻尼器124位于矩形的中心位置；值得一提的是，弹簧部123的数量为三个为最佳方案，既能保证弹簧位于模拟浮置板121和模拟下基板122的稳定性，且能保证三个弹簧只做上下的单自由运动。

进一步的，还包括位移传感器13、加速度传感器14和力传感器15；所述位移传感器13和加速度传感器14位于所述模拟浮置板121上侧，所述力传感器15位于所述弹簧部123和模拟下基板122之间，所述力传感器15位于所述磁流变阻尼器124和模拟下基板122之间。

模拟浮置板121上的低频高振的伺服液压系统提供的激振力产生振动，带动模拟浮置板121平面振动，位于浮置板平面上端的位移传感器13、加速度传感器14检测振动位移、振动加速度，力传感器15位于弹簧部123和模拟下基板122之间，测量模拟浮置板121传递模拟道床上的力，测量效果好。

其中，可以设置有计算机控制系统，将位移传感器13、加速度传感器14和力传感器15收集的数据收集，进行汇总，以便更快的得到精确的试验结果。

进一步的，还包括第一垫板16，所述第一垫板16位于所述弹簧部123和所述力传感器15之间，所述第一垫片位于所述磁流变阻尼器124与所述力传感器15之间，用于为所述力传感器15提供平整加载面。

第一垫板16位于弹簧部123下端和力传感器15之间，第一垫片位于磁流变阻尼器124下端和力传感器15之间，第一垫板16为力传感器15提供平整加载面，以增加力传感器15测量的数据更加精确，增加使用效果。

进一步的，所述第一垫板16与所述模拟下基板122之间可拆卸连接。

第一垫板16和模拟下基板122之间可拆卸连接；其中，可拆卸连接可以通过在第一垫板16和模拟下基板122对应位置设置有螺纹孔，以使通过螺栓将第一垫板16和模拟下基板122实现可拆卸连接，增加使用效果。

进一步的，还包括第二垫板17，所述第二垫板17位于所述模拟浮置板121和所述弹簧部123之间，所述第二垫板17位于所述模拟浮置板121和所述磁流变阻尼器124之间。

第二垫板17位于模拟浮置板121下部和弹簧部123之间，第二垫板17位于模拟浮置板121和磁流变阻尼器124之间，对应下部弹簧部123下端和力传感器15之间设置的第一垫片和磁流变阻尼器124下端和力传感器15之间设置的第一垫板16，实现上端和模拟浮置板121和下端和模拟下基板122对称受力，维持最佳模拟浮置板121和模拟下基板122之间的平衡性，试验效果更好。

图6为本发明实施例提供的模拟悬浮板的仰视图。

如图6所示，所述模拟浮置板121的下表面设置有预埋套管128，所述预埋套管128内设置有螺纹，以使螺栓将所述第二垫板17与所述模拟浮置板121固定连接。

模拟浮置板121的下表面设置有预埋套管128，预埋套管128内设置有螺纹，以使螺栓将第二垫板17与模拟浮置板121固定连接；通过在模拟浮置板121的下表面设置预埋套管128内设置螺纹，使用螺栓将第二垫板17和模拟浮置板121螺纹固定连接，连接效果好。

本发明还提供一种轨道减振试验设备，包括滑动机构和所述的轨道减振试验装置。

在轨道减振试验装置下侧设置有滑动机构，在需要对试验装置进行移动时，将下侧的滑动机构启动滑动系统，将装置整体进行移动，在进行轨道减振模拟试验时，将滑动机构关闭，通过使用低频高振的伺服液压系统为提供模拟浮置板121进行激振力，真实还原列车振动载荷，并且通过在模拟浮置板121和模拟下基板122之间垂直设置弹簧部123和磁流变阻尼器124，弹簧部123只上下运动，实现单自由度的振动试验系统，避免了加载系统11对试验装置固有频率的影响，更加符合实际，且成本低廉，方便快捷的进行多工况的试验研究。

其中，滑动机构可以包括滑轮和锁紧滑轮的锁紧件，滑轮连接在轨道减振试验装置的下侧，需要移动轨道减振试验装置时，解锁滑轮，滑动移动轨道减振试验装置，简单快捷的将轨道减振试验装置进行移动；在进行试验时，通过锁紧件将滑轮锁紧，避免滑轮移动对装置造成影响；其中，也可以在轨道减振试验装置下侧设置凹槽，在滑轮不使用时，将滑轮位于凹槽内，增加轨道减振试验装置的平稳性。

使用本发明提供的轨道减振试验装置进行试验操作时主要包括如下步骤：

(ⅰ)模拟实际浮置板轨道固有频率；

选用频率为0-20Hz、振幅为0-20kN的伺服液压系统作为加载的激振力；

(ⅱ)模拟实际浮置板轨道结构及结构参数；

选用模拟浮置板121的材料为钢筋混凝土，钢筋混凝土板的尺寸为1.5m×1.5m×0.5m，质量为2.5t，弹簧部123的承重力为10kN/m；

(ⅲ)设置模拟实际浮置板轨道的试验装置；

设置间隔设置的钢筋混凝土板和钢板，所述钢筋混凝土板位于伺服液压系统下侧，钢筋混凝土和钢板之间设置有三个弹簧和磁流变阻尼器124，三个所述弹簧位于三点位置支撑上侧的钢筋混凝土，设置的位移传感器13、加速度传感器14和力传感器15对试验进行数据记录。

综上所述，本发明提供的轨道减振试验装置的加载系统11选用频率为0-20Hz、振幅为0-20kN的伺服液压系统，低频高振的加载系统11的激振力加载在模拟浮置板121上侧，与模拟浮置板121间隔平行设置的模拟下基板122位于模拟浮置板121下侧，且模拟浮置板121和模拟下基板122之间垂直连接的弹簧部123和磁流变阻尼器124；通过在模拟浮置板121上侧加载频率为0-20Hz、振幅为0-20kN的伺服液压系统的激振力，真实模拟列车的振动载荷，避免加载系统11对试验装置固有频率的影响，获得精确的轨道减振试验数据，可以直接用于轨道的工程设计中，试验效果好；在模拟浮置板121和模拟下基板122之间垂直设置弹簧部123和磁流变阻尼器124，弹簧部123只上下运动，实现单自由度的振动试验系统，更加符合实际，且成本低廉，方便快捷的进行多工况的试验研究。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。