一种车桥耦合振动模型实验的加、减速方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种车桥耦合振动模型实验的加、减速方法及装置，本发明专利技术基于加速坡道曲率连续变化且端部与水平段相切，端部曲率为零的坡道曲线设计理论，设计出基于重力势能转化为动能的加速坡道为车辆模型提供动力，并通过车辆牵引导轨引导车辆过桥，完成相应实验，最后采用坡道减速方法及相应防回溜固定装置让车辆模型平稳减速后停止运行。

【技术实现步骤摘要】
一种车桥耦合振动模型实验的加、减速方法及装置
本专利技术涉及一种车桥耦合振动模型实验的加、减速方法及装置，属于桥梁工程

技术介绍
当车辆通过桥梁时，桥梁结构不仅要承受静力作用，还要承受车辆对桥梁产生的的移动荷载和冲击，以及由于车桥振动产生的惯性力等各种动力作用，这些动力作用不可避免地会引起桥梁的振动。桥梁振动不仅会对桥梁的结构构件产生疲劳(大多发生在钢桥)，降低其强度和稳定性，当桥梁振动过大时还会对桥上车辆的运行安全性和稳定性产生影响。在研究公路工程车桥耦合相互作用时，研究中为了确定新的动态参数往往需要随着桥梁结构类型、跨度、加载位置及车辆性能等的不断变化而进行大量的重复实验，现场实测不仅耗资巨大，周期较长，而且实际操作非常困难。同时，多因素影响下的车车桥耦合体系的力学分析理论模型也十分复杂。因此，采用车桥耦合振动实验模型装置进行模拟实验是一种有效的分析手段。现有的坡道加速方法采用的加速坡道往往单纯考虑加工的便捷性，大多采用圆弧、指数方程、多次方程等曲线形式，未严格考虑在加速坡道末端与水平引道相切处曲率存在突变(曲线上曲率为固定值，是曲率半径的倒数直线段曲率)。这样产生的后果是造成车辆所受的向心力突然消失，导致车辆内部许多零件瞬间处于相互挤压状态。例如具有弹性的轮胎，减震弹簧等，当平衡一部分重力的向心力突然消失时，车辆模型重心瞬间下移，轮胎接触面积瞬间增大，减震弹簧瞬时压缩，这极易引起车辆竖向振动，其效果类似于桥头跳车，往往会对实验结果造成较大影响。现有同类型装置对车辆模型减速采用的装置主要有：(1).采用弹性带、弹簧的多级耗能减速装置；(2).基于海绵、沙袋等缓冲撞击耗能减速装置；(3).基于摩擦原理的刹车减速装置；其中前两类技术存在撞击减速对整个装置产生较大冲击，噪声响，对车辆模型、装置稳定性，耐久性不利的缺点；第3类技术存在刹车系统设计复杂，刹车系统易磨损需要定期更换等缺点。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术设计了一种新型的车桥耦合振动模型实验的加、减速方法及装置，从理论上提出了合理加速坡道的设计方法，解决了现有坡道存在的曲率突变引起车辆振动、影响实验结果的缺陷；采用坡道将动能转化的减速方法，解决了现有撞击耗能减速方法冲击大、噪声响、损害高等问题；同时能用较为简单的防回溜固定装置使车辆停止运行。本专利技术的具体技术方案如下：本专利技术的车桥耦合振动模型实验的加、减速方法，是基于动能与重力势能相互转化的原理，采用加速坡道6，减速坡道4，对车辆模型进行加、减速。本专利技术的车桥耦合振动模型实验加、减速装置，它是由加速段，车桥耦合振动实验区，减速段三部分组成，加速段包括加速坡道1、水平引道4；车桥耦合振动实验区包括桥梁模型5，车辆模型3，桥梁支座9，以及牵引轨道2；减速段包括减速坡道1、水平引道4。进一步的改进，所述水平引道4与加速坡道1相切，水平引道4与减速坡道6相切；加速坡道1和减速坡道6在切点处曲率均为零；加速坡道1和减速坡道6的形式是一条曲率连续变化的曲线，曲线形式包括但不限于回旋线、Bloss螺旋线、正弦半波长递减正切曲线或三次曲线等形式。进一步的改进，所述减速坡道6上安装有多级/个防回溜固定装置。进一步的改进，所述防回溜固定装置采用防回溜卡扣7，防回溜卡扣7包括与减速坡道6铰接的斜板71，铰接部位采用弹簧铰链74，斜板71连接有竖向阻截板72，竖向阻截板72连接有竖向卡板73。进一步的改进，所述水平引道4的长度大于车辆模型3的长度。本专利技术的优点如下：(1)、本专利技术提出的车桥耦合振动实验模型加、减速方法及装置可广泛应用于各种工况下的车桥耦合动力模型实验研究。本专利技术整个装置无需额外的动力装置，相比于其他的实验模型装置更加绿色节能环保；(2)、本专利技术提出的加速坡道设计理论，从根本上解决了加速过程中由于加速段曲率不连续向心力突变引起的车辆振动的问题，有利于进一步提高实验的准确性。(3)、本专利技术采用向上弯起的加、减速坡道，相比于普通水平加减速引道更节省空间，为车桥耦合动力实验主体部分提供了更大的自由空间，也为进一步研究大跨度桥梁、多跨桥梁、多车共同过桥情况下的车桥耦合动力研究提供了便捷；(4)、本专利技术采用的减速坡道及相应的防回溜固定装置，保证了车辆的平稳减速，减速过程不产生噪声，无剧烈冲击振动，对车体、装置结构无损害。附图说明图1为本专利技术的加速原理示意图；图2为减速坡道的结构示意图；图3为减速停车防回溜固定装置的结构示意图图4为本专利技术的总体结构示意图(主视图)。图5为本专利技术的总体结构示意图(俯视图)。其中，1加速坡道；2牵引导轨；3模型车辆；4水平引道；5桥梁模型；6减速坡道；7防回溜装置；8支撑杆；9模型桥支座；71卡扣斜板；72竖向阻截板；73竖向卡板；74弹簧铰链；31车辆横杆。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。1、坡道曲线设计理论如图4所示，该装置的加速段分成两部分：加速坡道+水平引道，为了避免车辆在加速坡道末端不受向心力影响(参考
技术介绍
1)，加速坡道与水平段两段应相切，并且坡道曲率在切点处应为0。以坡道与水平段相切点为原点建立笛卡尔坐标系。从原点出发，随着坡道的延伸，坡道曲线的曲率由0开始连续变化最终使曲线达到控制点。曲线延伸过程中通过改变曲率连续变化的形式可以得到不同的曲线形式，以下列举了几种典型的曲线形式：(1)、回旋线(曲率线性增长)(2)、Bloss螺旋线(曲率单调连续递增，增长速率先缓慢后急剧)(3)、正弦半波长递减正切曲线(曲率单调连续递增，增长速率先急剧后变缓)(4)、三次曲线(曲率连续变化(非单调)，先增大后减小)回旋线采用回旋线的一阶近似表达式的公式如下：其中，以和水平引道的交接点为坐标原点，水平向为x轴，竖直向为y轴；则x表示x轴的坐标，y表示y轴坐标；R表示最高点处的瞬时曲率半径；L表示坡道曲线的长度。Bloss螺旋线的公式如下：其中，以和水平引道的交接点为坐标原点，水平向为x轴，竖直向为y轴；R表示坡道曲线上最高点对应的瞬时曲率半径，L表示坡道曲线的长度；原点和坡道曲线上最高点为Bloss螺旋线的两个端点；通过设定R的值，随着L值的递增变化可以得到曲线上各点的控制坐标(x，y)。正弦半波长递减正切曲线的公式如下：以和水平引道的交接点为坐标原点，水平向为x轴，竖直向为y轴；R表示坡道曲线上最高点对应的瞬时曲率半径，L表示坡道曲线的长度；坐标原点和坡道曲线上最高点为正弦半波长递减正切曲线的两个端点；通过设置R的值，随着L值的递增变化可以得到曲线上各点的控制坐标(x，y)。三次曲线的公式如下：以和水平引道的交接点为坐标原点，水平向为x轴，竖直向为y轴；则x表示x轴的坐标，y表示y轴坐标；R表示最高点处的瞬时曲率半径；L表示坡道曲线的长度。满足本专利技术曲线设计理论的曲线形式难以穷举，只要曲率连续变化，且与水平段相切处曲率为零的坡道曲线，均满足本专利技术曲线设计理论。2、减速方法及防回溜固定装置如图2所示，本专利技术采用利用坡道将车辆动能转化的减速方法：车辆经过车桥耦合振动区完成实验后进入减速坡道6，车辆上坡过程中动能重新转化为重力势能，速度逐渐减小实现平稳减速。然后在坡道上采用防回溜固定装置7使车辆停止，防止车辆回跑至实验区影响实验结果。如图3所示，防回溜固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车桥耦合振动模型实验的加、减速方法，其特征在于：基于动能与重力势能相互转化的原理，采用加速坡道(6)，减速坡道(4)，对车辆模型进行加、减速。

【技术特征摘要】
2018.12.03 CN 20181146408001.一种车桥耦合振动模型实验的加、减速方法，其特征在于：基于动能与重力势能相互转化的原理，采用加速坡道(6)，减速坡道(4)，对车辆模型进行加、减速。2.一种实施权利要求1的车桥耦合振动模型实验加、减速装置，包括加速段，车桥耦合振动实验区，减速段三部分，其特征在于：所述加速段包括加速坡道(1)、水平引道(4)；车桥耦合振动实验区包括桥梁模型(5)，车辆模型(3)，桥梁支座(9)，以及牵引轨道(2)；减速段包括减速坡道(1)、水平引道(4)。3.如权利要求2所述的车桥耦合振动模型实验的加、减速装置，其特征在于：水平引道(4)与加速坡...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓露，何维，凌天洋，周云，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43