一、名稱由來和基本結(jié)構(gòu)
“跑馬式"：這個(gè)名稱非常形象地描述了其工作方式。想象一下馬在奔跑時(shí)，馬蹄不斷交替、有節(jié)奏地踏擊地面。這種振動(dòng)臺(tái)通過多個(gè)獨(dú)立的作動(dòng)器(類似于“機(jī)械馬蹄") ，按照特定的時(shí)序和規(guī)律來“敲擊"或“頂升"一個(gè)巨大的平臺(tái)，從而模擬出車輛在連續(xù)起伏不平的路面上行駛的感覺。
基本結(jié)構(gòu)：
大型平臺(tái)：一個(gè)堅(jiān)固的鋼制平臺(tái)，用于放置被測車輛(如整車、車軸、懸掛系統(tǒng)等)。
多個(gè)作動(dòng)器(Actuator)：這是核心執(zhí)行部件，通常是液壓或電動(dòng)式，垂直安裝在地基和平臺(tái)之間。數(shù)量根據(jù)臺(tái)面大小和承載力決定，從幾個(gè)到幾十個(gè)不等。
控制系統(tǒng)：高精度的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，用于精確協(xié)調(diào)每個(gè)作動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)(幅度、頻率、相位)，以合成所需的復(fù)雜路面波形。
二、主要工作原理與特點(diǎn)
多通道協(xié)調(diào)激勵(lì)：與傳統(tǒng)的單一振動(dòng)臺(tái)不同，跑馬式振動(dòng)臺(tái)的多個(gè)作動(dòng)器并非同步運(yùn)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)通過編程，讓它們按照一定的相位差依次動(dòng)作。例如，當(dāng)前排作動(dòng)器開始回縮時(shí)，中排作動(dòng)器正在頂升，后排作動(dòng)器則達(dá)到頂點(diǎn)。這種“波浪式"的動(dòng)作，模擬了車輛駛過連續(xù)不平路面的狀態(tài)。
模擬復(fù)雜路譜：可以輸入真實(shí)采集的路面譜數(shù)據(jù)(例如比利時(shí)路、搓板路、坑洼路等)，或者標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)譜(如ISO 8608中定義的不同等級(jí)路面)。系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)解算為每個(gè)作動(dòng)器的控制指令，從而在實(shí)驗(yàn)室里高保真地復(fù)現(xiàn)真實(shí)道路環(huán)境。
六自由度能力：雖然主要模擬垂直方向的振動(dòng)，但通過精密的控制算法和多作動(dòng)器的協(xié)同，高級(jí)的跑馬式振動(dòng)臺(tái)也能產(chǎn)生一定程度的縱向(前后)、橫向(左右)的平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多自由度耦合激勵(lì)。
三、主要用途
跑馬式振動(dòng)臺(tái)是車輛研發(fā)和可靠性測試中的設(shè)備，主要用于：
整車耐久性測試：模擬數(shù)十萬公里的道路行駛，在短時(shí)間內(nèi)考核車輛結(jié)構(gòu)、底盤、車身、連接件等的疲勞壽命。
懸掛系統(tǒng)開發(fā)與驗(yàn)證：測試懸掛系統(tǒng)(彈簧、減震器、控制臂等)的性能和可靠性。
零部件測試：對發(fā)動(dòng)機(jī)、車橋、油箱、電池包(對于電動(dòng)車至關(guān)重要)等關(guān)鍵部件進(jìn)行振動(dòng)環(huán)境下的考核。
軌道交通車輛測試：同樣廣泛應(yīng)用于火車、地鐵車輛的轉(zhuǎn)向架和車體測試。
NVH(噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度)研究：分析車輛在振動(dòng)環(huán)境下的異響和舒適性問題。
四、與其他振動(dòng)臺(tái)的區(qū)別
與傳統(tǒng)單軸/三軸振動(dòng)臺(tái)：傳統(tǒng)振動(dòng)臺(tái)通常用于較小的試件(如電子設(shè)備、小型部件)，在一個(gè)固定點(diǎn)上進(jìn)行單軸或多軸振動(dòng)。而跑馬式振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面巨大，能支撐整個(gè)車輛，并模擬空間分布的、連續(xù)的路面激勵(lì)。
與道路模擬機(jī)：這是更高級(jí)、更復(fù)雜的設(shè)備。道路模擬機(jī)通常使用四立柱(每個(gè)車輪一個(gè)作動(dòng)器)，可以更精確地獨(dú)立控制每個(gè)車輪的六自由度運(yùn)動(dòng)，不僅能模擬路面不平，還能模擬轉(zhuǎn)彎、制動(dòng)等動(dòng)態(tài)載荷。跑馬式振動(dòng)臺(tái)可以看作是道路模擬機(jī)的一種簡化或前身形式，更側(cè)重于模擬連續(xù)路面的垂直激勵(lì)。
總結(jié)
跑馬式振動(dòng)臺(tái)本質(zhì)上是一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的、多作動(dòng)器協(xié)調(diào)工作的“可編程道路"。 它通過在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)真實(shí)世界的嚴(yán)苛振動(dòng)環(huán)境，極大地加快了車輛及其零部件的開發(fā)周期，降低了實(shí)車路試的成本和風(fēng)險(xiǎn)，是汽車、軌道交通等行業(yè)進(jìn)行可靠性工程的核心裝備。
