[发明专利]一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置

说明书

本发明提供了一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置，包括试验箱、箱内土体、隔振屏障、数据采集装置、荷载施加装置，隔振屏障设置在土体内部及表面，用于评价隔振效果；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；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。本发明采用闭环PID控制，可以精确控制激振力的输出；采用电磁式激振器作为激励装置，可提供较宽频率范围的振动激励信号；使用无线振动传感器，测量土体内部振动时可避免线路对试验的影响。

技术领域

本发明属于土工模型试验装置领域，尤其是涉及一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置。

背景技术

我国正处于轨道交通快速发展的时期，尤其是以高速铁路为代表的中国轨道交通建设正在如火如荼的开展中。然而，伴随着轨道交通基础设施的建设和运营，由列车运行引起的环境振动问题也日益凸显。

从岩土工程的专业角度来看，针对上述工程问题有如下三种研究方法：有限元方法、现场试验法及模型试验法。其中，有限元方法存在参数选取可靠程度对计算结果影响巨大的问题，而现场试验所需人力物力及试验费用较高。因此，亟需一套完整的室内模型试验装置来完成相关科研任务。

所谓完整的室内模型试验装置，应该包含如下几个部分：振动荷载加载装置、振动数据采集装置、试验用土体和隔振屏障模型、试验箱。同时，需解决以下几方面的问题：(1)振动荷载移动施荷的实现；(2)振动荷载同时实现精确控制激振力和高频率施荷；(3)试验箱箱体对振动波的边界效应；(4)土体内部振动数据的精确采集。

上述构件组成的设计和关键技术问题的解决对于针对振动铁路振动源的减隔振模型试验装置来说就有重大意义。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出采用闭环控制和无线振动采集的室内模型试验装置。该装置可对激振力的大小和频率实现双控，可模拟列车移动荷载，可有效解决土体边界反射问题，同时可准确采集土体表面及内部的振动数据。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。