[发明专利]一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置

权利要求书

1.一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置，其特征在于：包括试验箱、箱内土体、隔振屏障、数据采集装置、以及荷载施加装置，

所述隔振屏障设置在土体内部及表面，用于评价隔振效果；

所述数据采集装置设置在土体内部及表面，用于采集振动信号，并将采集的数据传输至荷载施加装置；

所述荷载施加装置包括模拟振动装置以及控制装置，模拟振动装置设置在土体上方，用于实现移动荷载的模拟，控制装置设置在箱体外部，用于控制模拟振动装置动作，显示并储存收集到的数据。

2.根据权利要求1所述的一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置，其特征在于：所述试验箱包括外部箱体、内部箱体、弹簧系统和橡胶衬垫，所述内部箱体通过弹簧系统和外部箱体连接，所述外部箱体坐落在橡胶衬垫上。

3.根据权利要求2所述的一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置，其特征在于：所述内部箱体是由四片内箱侧板和一片内箱底板组成无盖箱体，材质为泡沫铝板材，所述外部箱体由外箱侧板、外箱底板和外箱肋板组成无盖箱体，材质为钢，所述外箱底板尺寸大于所述外箱侧板的轮廓，所述外箱肋板与底板和侧板均垂直。

4.根据权利要求2所述的一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置，其特征在于：所述弹簧系统包括数量众多的弹簧单元体，所述弹簧单元体均匀分布在内部箱体与外部箱体相对应的四个侧面空间和一个底面空间内。

5.根据权利要求4所述的一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置，其特征在于：所述弹簧单元体包括橡胶顶座、弹簧和弹簧螺栓，所述橡胶顶座设置在所述内部箱体与所述弹簧之间，所述弹簧通过所述弹簧螺栓固定在外部箱体上，弹簧与内部箱体之间的连接为普通接触。

6.根据权利要求1所述的一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置，其特征在于：所述荷载施加装置包括电脑、控制机柜和激振模块，所述电脑连接所述控制机柜，控制所述激振模块产生振动模拟列车振动，采用多组激振模块顺次激振来实现移动荷载的模拟，通过采用闭环控制和电磁式激振器的方法来实现激振力和激振频率的双控。

7.根据权利要求6所述的一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置，其特征在于：所述激振模块包括电磁激振器、盒式力传感器、加载横梁和轨道；

所述电磁激振器外壳侧壁开有两个相对的螺栓孔；

所述轨道包括铁轨、轨枕、扣件和道砟；

所述加载横梁包括一只加载梁横板、两只加载梁竖板和四只防脱套板，所述两只竖板相互平行，位于加载梁横板上表面，所述竖板垂直于横板并关于横板中心对称，所述加载梁竖板侧壁开孔，设有固定螺栓，可以与电磁激振器外壳上的螺栓孔连接来固定电磁激振器，所述四只防脱套板两两相对，位于加载梁横板下表面两端，所述防脱套版内侧与铁轨侧面形状相吻合，可以夹持两条铁轨使加载横梁座落在铁轨上，所述防脱套侧面开孔设有定位螺栓，起加载横梁在铁轨上的定位作用；

所述盒式力传感器置于电磁激振器的触头圆盘和加载梁横板之间，固定在加载梁横板上用来采集激振力的大小。

8.根据权利要求6所述的一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置，其特征在于：所述控制机柜内部集成并连接伺服控制器、功率放大器、电荷放大器和动态电阻应变仪，所述伺服控制器为PLC，采用PID控制。

9.根据权利要求6所述的一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置，其特征在于：所述数据采集装置包括无线振动传感器和通讯连接器，所述通讯连接器位于控制机柜内部，所述无线振动传感器可布设与土体表面也可以布置在土体内部，可以实现对XYZ三的方向振动信号的采集；所述无线振动传感器采集到振动信号后，通过LORA传输方式将信号传递给所述通讯连接器，所述通讯连接器将信号处理后传递给电脑进行显示和储存。

10.一种针对铁路振动源的减隔振模型试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)根据试验要求预先设置所需埋设的传感器的位置和数量、屏障的位置数量以及轨道位置所需激振器的数量；

(2)在试验箱内部从下往上依次填土，填土过程中埋设土体内部振动传感器和隔振屏障，待箱内土体填到表层后，布置表层振动传感器并组装符合试验需求的轨道和电磁激振器；

(3)打开荷载加载装置，设定激振力大小、频率和相邻激振器的起振间隔，待激振力输出稳定后，启动数据采集装置，通过振动传感器收集土体中各位置处的振动信号，采集完成后，储存实验数据，关闭加载和采集装置；

(4)更改屏障及土体工况设置，重复上一步采集并储存试验数据，直至完成所有工况；

(5)回收电磁激振器、轨道及土体表层及内部的振动传感器，回收模型屏障，回收箱内土体，试验完成。