一种适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统及方法，属于铁路环保领域；其步骤如下：(1)列车信号自动触发测试；(2)列车风压测试；(3)列车轮轨激励振动测试；(4)声屏障结构振动响应测试；(5)数据综合分析处理。本发明专利技术的测试系统及方法，基于通过高速列车诱发声屏障结构振动的两种主要因素，列车风压及轮轨激励振动，设计了一种可自动、同步采集的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统及方法，实现了高速铁路声屏障列车致结构振动响应的系统测试，实现了列车风压和轮轨激励振动两种振动激励源信号的同步采集及综合分析，为高速铁路声屏障的结构优化设计和安全运营提供支撑。设计和安全运营提供支撑。设计和安全运营提供支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统及方法，属于铁路环保


技术介绍

[0002]高速铁路声屏障一般安装于铁路路肩或桥梁栏杆处，位于线路一侧或双侧，距离近侧轨道中心线约3.4m到4.2m不等。列车通过时，会产生列车风荷载，还会引起路基、桥梁主体结构振动，列车风荷载作用于声屏障表面，对其产生压力和吸力的交变荷载作用，并在极短时间内产生压力换向，轮轨激励振动通过轨道板及道床传递到声屏障结构基础，声屏障同时承受列车风致振动与轮轨激励振动的影响。
[0003]声屏障振动激励源主要来自于气动荷载和轮轨激励，其中，气动荷载以低频为主，轮轨激励以中高频为主，目前，针对声屏障振动特性研究，以声屏障本体结构振动响应为主，未有效分离气动荷载和轮轨激励的影响，无法提出针对性的振动控制建议。列车气动荷载直接作用于声屏障结构物表面，诱发风致振动，列车轮轨相互激励产生作用力，进一步传递至轨道板、道床及声屏障结构上，诱发随机振动，但是，目前，尚未形成统一有效的检测方法。
[0004]我国高速铁路插板式声屏障大都采用通环[2009]8323、通环[2009]8323A、通环[2009]8223、通环[2013]8323、通环[2013]8223、通环[2016]8223、通环[2018]8223等通用参考图进行设计。随着我国高速铁路大规模开通运营，大量声屏障进入维护保养阶段，依据实际工程中的养护经验，各代声屏障通用参考图进行了一定程度的改良，如增加顶部盖板与底部托板设计，并应用于新建高铁线路声屏障工程中，可有效规避部分养护维修中产生的共性问题，但通用参考图对声屏障的日常维护、保养只做出了原则性的规定和要求，随着声屏障服役期增长，列车运行速度提高，部分声屏障结构出现疲劳劣化现象，目前，尚未建立完整和有效的高速铁路声屏障结构安全测试评价方法，缺乏对声屏障结构疲劳劣化程度的评判方法(标准)，缺乏声屏障结构安全性能快速检测手段。
[0005]2022年04月22日公开的专利申请号为202111631187.1、专利技术创造名称为一种地下高铁站的结构物振动响应自动监测装置的中国专利技术专利申请公开了一种地下高铁站的结构物振动响应自动监测装置，包括数据采集模块、列车通过信号触发模块、列车风压测试模块、列车轮轨激励振动测试模块、地下高铁站结构物振动响应测试模块、站台站厅振动响应测试模块、数据综合处理分析模块、数据传输模块及供电模块；其中，列车通过信号触发模块与数据采集模块相连接，列车风压测试模块、列车轮轨激励振动测试模块、地下高铁站结构物振动响应测试模块、站台站厅振动响应测试模块分别与数据采集模块的输入端相连接，数据采集模块的输出端分别与数据传输模块及供电模块相连接，数据传输模块通过数据综合处理分析模块与供电模块相连接。但是，声屏障属于高速铁路附属结构物，地下车站测试的对象是车站的主体结构，
技术介绍
和目标对象差异较大；声屏障结构主要由立柱和
单元板组合形成，轮轨激励振动通过钢轨、轨道板、道床系统后传递到钢立柱上，列车风压振动则直接作用在单元板上，且声屏障立柱与单元板之间为三元乙丙橡胶支撑下的弱结构联结，存在阻尼结构与解耦结构，声屏障立柱与单元板的振动存在互相消纳能量与振动反馈的相互作用关系，与车站主体结构的联结方式差异较大；上述地下高铁站的结构物振动响应自动监测装置不能简单移置，用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统，需要对测试系统进行实质性改进。
[0006]因此，本专利技术提供一种改进的测试系统，能够快捷、简化的适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试，为开展高速铁路声屏障列车风致振动及轮轨激励振动测算，提供支撑，为声屏障优化设计及养护维修，提供依据。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种改进的测试系统，能够快捷、简化的适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试，实现高速铁路列车气动荷载及轮轨激励荷载引发的声屏障结构振动系统测试，为声屏障结构优化设计和安全运营提供支撑。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。
[0009]一种适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统，其特征在于：包括数据采集存储模块、列车通过信号触发模块、列车风压测试模块、列车轮轨激励振动测试模块、声屏障结构振动测试模块、数据综合处理分析模块、数据传输模块以及供电模块；列车通过信号触发模块、列车风压测试模块、列车轮轨激励振动测试模块、声屏障结构振动测试模块分别与数据采集模块的输入端相连接；数据采集模块的输出端分别与数据传输模块及供电模块相连接，数据传输模块通过数据综合处理分析模块与供电模块相连接。
[0010]优选地，所述数据采集模块为在声屏障安装位置底部布设的数据采集仪，数据采集仪与各测试模块相连接，数据采集仪通过各测试模块采集原始的列车风压、振动以及结构物振动响应信号，并将原始风压振动数据记录在数据综合处理分析模块的硬盘之中。
[0011]优选地，所述列车通过信号触发模块为安装于钢轨底部的钢轨振动加速度传感器，通过强力磁座吸附在钢轨底部，磁座设计为胶圈绝缘形式，实现振动加速度传感器与钢轨之间的绝缘效果。
[0012]优选地，所述列车通过信号触发模块为非接触的磁钢车轮传感器，在上、下行铁轨线各选一条钢轨进行安装。
[0013]优选地，所述列车风压测试模块由列车风压传感器及导线组成，列车风压传感器布设在声屏障结构立柱及单元板表面，包括不同高度处风压测点。
[0014]优选地，所述列车轮轨激励振动测试模块由列车轮轨激励振动传感器及导线组成，列车轮轨激励振动传感器布设在钢轨底部、轨道板表面及道床表面。
[0015]优选地，所述声屏障结构振动测试模块包括：在声屏障结构立柱及单元板表面布设声屏障振动传感器，包括立柱顶部，单元板中部及边部位置。
[0016]优选地，所述数据综合处理分析模块包括硬件和软件，硬件为可编程逻辑控制器。
[0017]优选地，所述数据传输模块由传感器导线、无线路由器和终端设备组成；传感器导线连接各传感器以及数据采集模块，无线路由器作为备选连接方式；终端设备为手机、平板电脑或计算机。
[0018]优选地，所述供电模块为大容量蓄电池，通过电源逆变器产生220V交流电。
[0019]本专利技术的另一目的是提供一种适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试方法。
[0020]本专利技术的上述目的是通过以下技术方案达到的：
[0021]一种适用于高速铁路声屏障的列车风压及轮轨激励振动系统测试方法，其特征在于，主要包含列车信号自动触发模块、列车风压测试、列车轮轨激励振动测试、声屏障结构振动响应测试、数据综合分析处理；
[0022]所述列车信号自动触发模块，为在测试区段钢轨底部安装振动加速度传感器，在所述数据采集仪控制系统上设置触发振动加速度值，当高速列车经本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统，其特征在于：包括数据采集存储模块、列车通过信号触发模块、列车风压测试模块、列车轮轨激励振动测试模块、声屏障结构振动测试模块、数据综合处理分析模块、数据传输模块以及供电模块；列车通过信号触发模块、列车风压测试模块、列车轮轨激励振动测试模块、声屏障结构振动测试模块分别与数据采集模块的输入端相连接；数据采集模块的输出端分别与数据传输模块及供电模块相连接，数据传输模块通过数据综合处理分析模块与供电模块相连接。2.根据权利要求1所述适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统，其特征在于：所述数据采集模块为在声屏障安装位置底部布设的数据采集仪，数据采集仪与各测试模块相连接，数据采集仪通过各测试模块采集原始的列车风压、振动以及结构物振动响应信号，并将原始风压振动数据记录在数据综合处理分析模块的硬盘之中。3.根据权利要求2所述适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统，其特征在于：所述列车通过信号触发模块为安装于钢轨底部的钢轨振动加速度传感器，通过强力磁座吸附在钢轨底部，磁座设计为胶圈绝缘形式，实现振动加速度传感器与钢轨之间的绝缘效果。4.根据权利要求3所述适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统，其特征在于：所述列车通过信号触发模块为非接触的磁钢车轮传感器，在上、下行铁轨线各选一条钢轨进行安装。5.根据权利要求4所述适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统，其特征在于：所述列车风压测试模块由列车风压传感器及导线组成，列车风压传感器布设在声屏障结构立柱及单元板表面，包括不同高度处风压测点。6.根据权利要求5所述适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统，其特征在于：所述列车风压传感器至少三个，立柱及单元板分别布设，有条件的情况下分别在立柱不同高度位置布设。7.根据权利要求6所述适用于高速铁路声屏障的列车风致振动与轮轨激励振动测试系统，其特征在于：所述列车轮轨激励振动测试模块由列车轮轨激励振动传感器及导线组成，列车轮轨激励振动传感器布设在钢轨底部、轨道板表面及道床表面。8.根据权利要求7所述适用于高速铁路声屏障的...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳润东，陈迎庆，伍向阳，刘兰华，李志强，陈兴，谭辉，潘永琛，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：