本发明涉及机电测试试验设备领域，具体涉及一种六自由度铁路液压主动控制减振支座试验系统。
背景技术：
1、在深水大跨铁路桥梁应急抢修中，当桥梁受到车辆动力荷载作用时，钢桁梁将产生相应的振动响应，并对行进中的车辆产生一定的影响。工程实践中，通过支座来减小梁的振动，是最为常用的方法之一。目前大多数支座是通过改进支座构造细节、材料等被动控制的方式来实现减振，并且目前相关支座均为单自由度装置，不符合实际工作状态，对六自由度主动控制支座的相关研究较少，缺乏相应的试验装置来测试六自由度主动控制支座的减振效果，并且没有能够测试列车行走实况时车辆性能的试验装置。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一六自由度种铁路液压主动控制减振支座试验系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
3、(一)一种六自由度铁路液压主动控制减振支座试验系统
4、此支座试验系统包括试验装置，设置于地面上方，包括执行机构和支架机构；所述支架机构包括水平布置的方管梁，两组执行机构分别布置于所述方管梁两端的下方并将方管梁支撑于地面上方；方管梁上铺设有轨道，轨道上滑动布置有列车，通过列车沿轨道滑动来模拟对方管梁施加的交通载荷激励；每组执行机构包括由下到上依次布置的水位液压缸、六自由度弹簧和六自由度平台，所述水位液压缸与地面固定连接，用于模拟水位变化和水波水动力激励，水位液压缸的上端为伸缩端，水位液压缸的上端与六自由度弹簧的下端铰接连接，六自由度弹簧用于模拟波浪激励，即水流水位浮动与水体冲击作用，六自由度弹簧的上端与六自由度平台的下端固定连接，所述六自由度平台作为被试支座并用于波浪补偿，六自由度平台的上端与方管梁的底面固定连接。
5、此支座试验系统包括信号采集装置，用于实时采集试验装置的性能参数并将性能参数输出至控制器；包括若干个传感器，每个传感器的输出端均与控制器电连接。
6、此支座试验系统包括控制器，用于根据预设参数和接收到的试验装置的性能参数的反馈实时控制试验装置并根据性能参数生成试验结果图；包括两个独立的模块，分别为用于控制水位液压缸的水位液压缸控制模块和用于调节六自由度平台并输出试验效果图的六自由度平台调节模块。
7、具体地，所述六自由度弹簧为被动件，六自由度弹簧的形变参数随水位液压缸的输出参数和六自由度平台的输出参数的变化而变化。
8、具体实施中，所述水位液压缸的底端可与地面上的地锚孔直接固定连接。
9、所述试验装置中，所述支架机构还包括龙门架、电机、缆绳、第一滑轮和第二滑轮；所述龙门架固设于地面上，所述龙门架横跨于所述方管梁的一端，龙门架的顶部设有横梁，横梁位于方管梁的上方，横梁的底面、方管梁的顶面分别设有第一滑轮、第二滑轮，缆绳的一端穿过第一滑轮后竖直向下引出至第二滑轮，穿过第二滑轮后由平行于方管梁的方向引出，并与列车的车头固定连接，缆绳的另一端与电机的输出轴连接，电机固定安装于龙门架上，所述缆绳用于牵引列车在方管梁上沿轨道由远离龙门架一端向靠近龙门架一端的方向移动。
10、所述试验装置中，所述六自由度弹簧包括减震上板、压缩杆、弹簧、导向筒和减震底板；所述减震底板的上方铰接有六个导向筒，六个导向筒形成六自由度并联机构，每个导向筒内均同轴布置有弹簧和压缩杆，弹簧在自身伸缩方向上的底端与导向筒的底部内壁固定连接，弹簧在自身伸缩方向上的顶端与压缩杆的底端固定连接，压缩杆的顶端从导向筒的顶部伸出后与减震上板铰接连接；所述减震底板与水位液压缸铰接连接，所述减震上板与六自由度平台的下端固定连接。
11、本发明实施例中，所述六自由度弹簧中，压缩杆顶端的铰接处与减震上板中心之间的距离小于导向筒底端的铰接处与减震底板中心之间的距离。
12、所述试验装置中，所述六自由度平台包括上平台、上铰支座、伺服缸、下铰支座和下平台；所述下平台的上方安装有三个下铰支座，所述上平台的下方安装有三个上铰支座，所述下铰支座与所述上铰支座交叉布置；所述上平台与下平台之间布置有六个伺服缸，伺服缸的顶端为伸缩端，每个伺服缸的底端均与其中一个下铰支座铰接连接，每个伺服缸的顶端均与一个上铰支座铰接连接；铰接于同一上铰支座中的两个伺服缸的底端分别与位于该上铰支座对向的两个相邻的上铰支座铰接连接，六个伺服缸形成六自由度并联结构；所述上平台与方管梁固定连接，所述下平台与六自由度弹簧固定连接。
13、本发明实施例中，所述六自由度平台中，上铰支座与上平台中心之间的距离小于所述下铰支座与下平台中心之间的距离。
14、所述试验装置中，所述六自由度平台还包括预埋件组，预埋件组包括三个预埋件；每个下铰支座与下平台之间均布置有一个预埋件，且预埋件的顶端、底端分别与下铰支座、下平台固定连接。
15、所述试验装置还包括液压动力机构，所述液压动力机构分别通过管道与水位液压缸、六自由度平台中的各伺服缸连接并提供动力。
16、所述信号采集装置中，所述传感器包括加速度传感器和位移传感器。所述传感器的布置位置具体如下：
17、所述水位液压缸的内部布置有至少一个位移传感器，用于实时采集水位液压缸的输出参数，所述水位液压缸的输出参数包括水位液压缸输出杆的输出位移值；
18、所述六自由度弹簧的每个导向筒的内部均布置有至少一个位移传感器和至少一个加速度传感器，用于实时采集六自由度弹簧的形变参数，所述六自由度弹簧的形变参数包括各导向筒内部的弹簧的位移值和加速度值；
19、所述方管梁的两端和方管梁的中部均布置有至少一个位移传感器和至少一个加速度传感器，用于实时采集方管梁的振动参数，所述方管梁的振动参数包括方管梁的跨中加速度值、端部加速度值和端部位移值；
20、所述六自由度平台的上平台处布置有至少一个位移传感器和至少一个加速度传感器，用于实时采集六自由度平台的振动参数，所述六自由度平台的振动参数包括上平台的位移值和加速度值；
21、所述六自由度平台每个伺服缸的内部均布置有至少一个位移传感器，用于实时采集六自由度平台的输出参数，所述六自由度平台的输出参数包括各个伺服缸的输出杆的输出位移值以及各个伺服缸在单位时间内的油流量。
22、所述控制器的硬件设备包括上位机、目标机、调理箱和电液伺服阀；上位机依次通过目标机、调理箱将控制信号输出至电液伺服阀，电液伺服阀根据接收的控制信号分别独立控制六自由度平台的各个伺服缸和水位液压缸；调理箱接收各个传感器输出的传感信号，并通过目标机传输至上位机。
23、具体实施中，上位机运行matlab/simulink建立仿真模型并生成编译后的代码，所述代码输入至所述目标机后，所述目标机实时运行控制程序，通过调理箱输出信号给电液伺服阀，电液伺服阀根据接收到的信号分别独立控制六自由度平台和水位液压缸的动作。同时，当所述信号采集装置采集的性能参数输入至调理箱后，性能参数通过目标机被传输至上位机，上位机根据接收到的性能参数，依次通过目标机、调理箱和电液伺服阀实时、独立地控制六自由度平台和水位液压缸，同时上位机根据接收到的性能参数生成试验效果图。
24、具体地，控制器通过获取多个时刻的性能参数来生成试验效果图。
25、(二)一种基于上述六自由度铁路液压主动控制减振支座试验系统的支座试验方法
26、所述方法具体为：
27、当六自由度弹簧锁死，六自由度平台固定，缆绳牵引列车前行施加激励时，所述支座试验方法执行工况一，试验支座位于刚性基础之上时的控制效果。
28、所述工况一中：
29、所述水位液压缸控制模块启动水位液压缸，位于水位液压缸内部的位移传感器实时监测输出杆的输出位移并将其作为水位液压缸的输出参数后输出至控制器，水位液压缸控制模块根据水位液压缸的输出参数实时控制水位液压缸的输出，以保证水位液压缸的输出参数在预设范围内；所述六自由度平台调节模块接收方管梁的振动参数以及水位液压缸的输出参数、六自由度平台的输出参数等性能参数，并将方管梁的振动参数输出，进而可以生成试验效果图。
30、当六自由度弹簧打开，六自由度平台固定，缆绳牵引列车前行施加激励时，所述支座试验方法执行工况二，模拟静水工况，试验支座位于浮动基础之上时的控制效果。
31、当六自由度弹簧与六自由度平台均正常工作，缆绳牵引列车前行施加激励时，所述支座试验方法执行工况三，试验六自由度铁路液压主动控制减振支座位于浮动基础之上且存在位移变化时的控制效果。
32、所述工况二和工况三中：
33、所述水位液压缸控制模块启动水位液压缸，位于水位液压缸内部的位移传感器实时监测输出杆的输出位移并将其作为水位液压缸的输出参数后输出至控制器，水位液压缸控制模块根据水位液压缸的输出参数实时调整水位液压缸的输出，以保证水位液压缸的输出参数在预设范围内；所述六自由度平台调节模块实时接收试验装置的性能参数，即方管梁的振动参数、水位液压缸的输出参数、六自由度弹簧中各个弹簧的形变参数、六自由度平台的振动参数以及六自由度平台的输出参数，并根据方管梁的振动参数以及六自由度平台的振动参数实时调整六自由度平台的输出参数，直至方管梁的振动参数以及六自由度平台的振动参数均处于对应的预设振动范围内。
34、将方管梁的振动参数生成试验效果图，并将试验后的六自由度平台作为六自由度铁路液压主动控制减振支座安装于实际抢修墩和实际抢修梁之间，同时将信号采集装置和控制器分别设置在与支座试验系统的对应位置处，用于对实际抢修梁的六自由度铁路液压主动控制。
35、本发明的有益效果如下：
36、(1)本发明能模拟车辆在桥梁上行进时的真实工况，进而测试列车在行进过程中试验系统的实时性能参数；通过试验装置测试车辆行进时的性能参数，进而分析六自由度主动控制减振支座的减振效果，能够充分了解六自由度主动控制支座的性能；利用信号采集装置实时采集并反馈性能参数，实现了试验过程中的精准调控。
37、(2)本发明可以同时模拟三种工况，具有广泛的应用前景；本发明中的六自由度平台经过试验后，能够安装在实际用于抢修墩和抢修桥梁之间，可实现对实际抢修梁的主动减振，适用性强且适用范围广。
38、(3)本发明能够适用于铁路应急抢修浮桥支座，本发明研究了液压自适应支座主动控制技术，不仅具有对高架浮桥结构竖向和横向减振的功能，还能对水体柔性和水位升降进行实时补偿。对于列车偏载对桥梁产生的影响，能够有效降低桥梁两侧产生的位移同步误差。
1.一种六自由度铁路液压主动控制减振支座试验系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种六自由度铁路液压主动控制减振支座试验系统，其特征在于：所述支架机构还包括龙门架(4)、电机(3)、缆绳(5)、第一滑轮和第二滑轮；所述龙门架(4)固设于地面(1)上，所述龙门架(4)横跨于所述方管梁(2)的一端，龙门架(4)的顶部设有横梁，横梁位于方管梁(2)的上方，横梁的底面、方管梁(2)的顶面分别设有第一滑轮、第二滑轮，缆绳(5)的一端穿过第一滑轮后竖直向下引出至第二滑轮，穿过第二滑轮后由平行于方管梁(2)的方向引出，并与列车(6)的车头固定连接，缆绳(5)的另一端与电机(3)的输出轴连接，电机(3)固定安装于龙门架(4)上。
3.根据权利要求1所述的一种六自由度铁路液压主动控制减振支座试验系统，其特征在于：所述六自由度弹簧(8)包括减震上板(81)、压缩杆(82)、弹簧(83)、导向筒(84)和减震底板(85)；所述减震底板(85)的上方铰接有六个导向筒(84)，六个导向筒(84)形成六自由度并联机构，每个导向筒(84)内均同轴布置有弹簧(83)和压缩杆(82)，弹簧(83)在自身伸缩方向上的底端与导向筒(84)的底部内壁固定连接，弹簧(83)在自身伸缩方向上的顶端与压缩杆(82)的底端固定连接，压缩杆(82)的顶端从导向筒(84)的顶部伸出后与减震上板(81)铰接连接；所述减震底板(85)与水位液压缸(9)铰接连接，所述减震上板(81)与六自由度平台(7)的下端固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种六自由度铁路液压主动控制减振支座试验系统，其特征在于：所述六自由度平台(7)包括上平台(71)、上铰支座(72)、伺服缸(73)、下铰支座(74)和下平台(75)；所述下平台(75)的上方安装有三个下铰支座(74)，所述上平台(71)的下方安装有三个上铰支座(72)，所述下铰支座(74)与所述上铰支座(72)交叉布置；所述上平台(71)与下平台(75)之间布置有六个伺服缸(73)，每个伺服缸(73)的底端均与其中一个下铰支座(74)铰接连接，每个伺服缸(73)的顶端均与一个上铰支座(72)铰接连接；铰接于同一上铰支座(72)中的两个伺服缸(73)的底端分别与位于该上铰支座(72)对向的两个相邻的上铰支座(72)铰接连接；所述上平台(71)与方管梁(2)固定连接，所述下平台(75)与六自由度弹簧(8)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种六自由度铁路液压主动控制减振支座试验系统，其特征在于：所述六自由度平台(7)还包括预埋件组(76)，预埋件组(76)包括三个预埋件；每个下铰支座(74)与下平台(75)之间均布置有一个预埋件，且预埋件的顶端、底端分别与下铰支座(74)、下平台(75)固定连接。
6.根据权利要求4所述的一种六自由度铁路液压主动控制减振支座试验系统，其特征在于：所述试验装置还包括液压动力机构，所述液压动力机构分别与水位液压缸(9)、六自由度平台(7)中的各伺服缸(73)连接并提供动力。
7.根据权利要求4所述的一种六自由度铁路液压主动控制减振支座试验系统，其特征在于：所述信号采集装置中，所述传感器包括加速度传感器和位移传感器；
8.根据权利要求1所述的一种六自由度铁路液压主动控制减振支座试验系统，其特征在于：所述控制器的硬件设备包括上位机、目标机、调理箱和电液伺服阀；上位机依次通过目标机、调理箱将控制信号输出至电液伺服阀，电液伺服阀分别独立控制六自由度平台(7)和水位液压缸(9)；调理箱接收各个传感器输出的传感信号，并通过目标机传输至上位机。
9.一种基于如权利要求1～8任一所述的一种六自由度铁路液压主动控制减振支座试验系统的支座试验方法，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的一种支座试验方法，其特征在于：
