一种便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统的制作方法

本发明涉及气动振动加载系统技术领域，具体涉及一种便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统。

背景技术：

面对日益突出的交通问题，城市轨道交通作为一种高效的解决手段被大力推广，极大方便了居民生活。轨道交通作为现代化城市交通的重要设施，对缓解地面交通压力、实现城市经济和社会可持续发展起着重要作用，已成为地方政府投资的热点。国内很多城市新建的地铁线路即将开通，如何确保新线开通试运营顺利实施，已成为地铁公司之间探讨的重要课题。

随着许多地铁隧道的运营，发现地铁交通引起的环境振动和噪声会影响居民的日常工作、生活和休息，造成建筑物的结构破坏或建筑破坏，干扰如医院、歌剧院、实验室等特殊功能建筑的正常使用，影响精密仪器、设备的正常工作。因此，地铁列车振动引发的问题受到越来越多的关注。针对地铁试运行及正常运行期间，地铁经过时对轨道、地基、隧道管壁及地表建筑产生的振动性能研究便广泛开展起来。

目前，大多数此类研究的实验装备多是用自动落锤模拟或者在地铁实际运行过程中进行实验，难以确定冲击力大小及频率，方法不够简单易行。

急需一套可以输出确定冲击力、冲击力大小及频率可调的冲击加载设备以模拟地铁真实振动特性，为地铁振动测试研究，特别是现场列车振动监测及模拟室内试验研究提供一种新的手段。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种模拟地铁真实振动特性、可输出冲击力大小、频率的便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统，包括控制柜、动力气站和气缸，控制柜与动力气站之间设有比例方向阀并通过进气气管连接，动力气站与气缸之间通过软管连接；

控制柜内设有plc、开关电源和导轨，plc和开关电源分别通过信号线与导轨上固定的接线端子连接；控制柜设有柜门开关，柜门上开设5个通孔且分别嵌入频率调节旋钮、急停开关、总启动按钮、动力启动按钮和电源指示灯，频率调节旋钮、急停开关、总启动按钮和动力启动按钮分别通过信号线与plc连接，电源指示灯通过信号线与开关电源连接；控制柜上方引出的信号线与比例方向阀连接；

气缸与比例方向阀通过软管连接，气缸通过螺栓固定于气缸固定件上并通过角铁与气缸支架连接，气缸支架之间通过角铁互相连接，气缸支架的下端通过钢轨固定件与地铁铁轨可拆连接。

进一步地，进气气管上设有调速阀。

进一步地，气缸的进气口处通过三通接头连接一压力传感器。

进一步地，plc、开关电源和导轨分别固定于控制柜内壁上，接线端子通过卡扣卡紧于导轨上。

进一步地，比例方向阀通过方向阀固定件与控制柜的上箱盖连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明一种便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统，装置轻巧灵活，易便携，可以进入各种工况下的地铁隧道；设计新颖合理，使用方法简单，实际工程操作实施性强；输出可调节大小、频率的冲击力及冲击速度，实际操作过程更严谨，现场调节过程更具可视化；以一种更可靠的方式实现了在现场及实验室模拟地铁运营时的振动条件，为检测振动信号以及后续研究提供更为便利的条件。

本发明采用气动系统，相较于液压系统，采用空气作为动力来源，能源随处可取，取之不尽，节省了购买、贮存、运输介质的费用，同时动力能源清洁、安全、无污染；采用控制柜与气缸冲击部分组合，易拆卸组装，总体装置轻巧便携，适用于多种工况；采用气动系统作为动力部分，压力损失小，系统反应速度快，动作迅速，维护简单，且系统管路不易堵塞；对工作环境适应性好，特别在地下多尘埃、多振动等恶劣工作环境中工作时，安全可靠性优于液压系统。

附图说明

图1是本发明一种便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统的控制柜柜门关闭时的结构示意图。

图2是本发明一种便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统的控制柜柜门打开时的结构示意图。

图3是本发明一种便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统的三维结构示意图。

图4是本发明一种便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统的俯视结构示意图。

图5是本发明一种便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统的控制柜结构示意图。

图6是本发明一种便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统的气缸及气缸支架结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施例作进一步详细的描述。

如图1、3所示，一种便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统，包括控制柜14、动力气站2和气缸4，控制柜14与动力气站2之间设有比例方向阀15并通过进气气管16连接，动力气站2与气缸4之间通过软管1连接。进气气管16上设有调速阀17。

如图1、2、3、5所示，控制柜14内设有plc20、开关电源22和导轨18，plc20和开关电源22分别通过信号线21与导轨18上固定的接线端子19连接，plc20、开关电源22和导轨18分别固定于控制柜14内壁上，接线端子19通过卡扣卡紧于导轨18上。控制柜14为可锁的单开门控制柜，控制柜14设有柜门开关8，通过转动柜门开关8可以锁住柜门以保护控制柜14内的plc20及控制电路，柜门上开设5个通孔且分别嵌入频率调节旋钮9、急停开关10、总启动按钮11、动力启动按钮12和电源指示灯13，频率调节旋钮9、急停开关10、总启动按钮11和动力启动按钮12分别通过信号线21与plc20连接，电源指示灯13通过信号线21与开关电源22连接，开关电源22为频率调节旋钮9、急停开关10、总启动按钮11、动力启动按钮12以及plc20供电。控制柜14上方引出的信号线与比例方向阀15连接，比例方向阀15通过方向阀固定件23与控制柜14的上箱盖连接。通过plc20控制系统发出电控信号输入给比例方向阀15，控制信号作用在比例方向阀15的比例电磁铁，比例电磁铁的电驱动阀芯移动，打开比例方向阀口，实现控制通过比例方向阀15的流量的大小和方向。

控制柜14与动力气站2之间设有比例方向阀15并通过进气气管16连接，进气气管16上设有调速阀17，调速阀17用于控制或限制通过主气管的压力。

如图1、4所示，气缸4与比例方向阀15通过软管1连接，气缸4上设有两个气口，气缸4的一气口通过一软管1与比例方向阀15的一气口连接，气缸4的另一气口通过一软管1与比例方向阀15的另一气口连接。如图6所示，气缸4通过螺栓固定于气缸固定件24上并通过角铁7与气缸支架5连接；为保证整体机械结构的稳定性，气缸支架5之间通过角铁7互相连接，气缸支架5上端设置气缸固定件24，气缸固定件24固定气缸4的上端部，气缸支架5的下端通过钢轨固定件26与地铁铁轨可拆连接，钢轨固定件26通过螺栓夹紧铁轨。气缸4的进气口处通过三通接头25连接一压力传感器3，压力传感器3感测气缸4的实时压力值，作用在地铁铁轨上的力为实时压力值乘以气缸活塞面积；压力传感器3连接一压力显示器，可显示进入气缸4的实时压力值。

一种便携式模拟地铁列车运营的气动加载系统，其实现加载试验的步骤如下：

步骤s1）将气缸4及气缸支架5等装置安装在被测地铁铁轨上，使用钢轨固定件26通过螺栓夹紧、固定地铁铁轨。

步骤s2）将控制柜14、动力气站2通过比例方向阀15及进气气管16连接，将气缸4与动力气站2通过软管1连接。将控制柜14接通电源，调速阀17调节旋钮逆时针旋转到底，启动动力气站2，保证气站正常运转。

步骤s3）通过具体试验要求设定动力气站2本次冲击的压强上下限，即设置系统的额定工作压力。

步骤s4）按下控制柜14的总启动按钮11，若电源指示灯13发光，则表示控制电路正常；再按下动力启动按钮12，比例方向阀15开始按初始设定频率工作；然后通过改变调速阀17的开口大小，改变系统的冲击速度。

步骤s5）实际模拟加载实验，打开电源，启动动力气站2，通过控制柜14设置比例方向阀15的控制信号，控制信号可依据不同的振动形式设置，可为正弦波、方波等，频率可以通过频率调节旋钮实现变频率控制。

步骤s6）模拟实验结束后，停止控制信号，旋转调节旋钮，关闭并断开控制信号。

步骤s7）停止动力气站2，关闭电源，最后关闭整个控制柜14的电源。

步骤s8）旋松固定螺栓，卸下钢轨固定件26，将固定的气缸4从地铁铁轨上拆卸，整理实验现场，妥善放置实验装置，结束本次实验。

以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。