[發明專利]一種減振軌道聲振性能和服役性能的綜合評價方法

在審

• 申請號: 202110055357.X
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112948987A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 趙才友;王平;趙炎南;高鑫;萬壯;王劉翀;鄭鈞元;胡思安;王宇軒;雷佳鑫;劉凱;王子堯
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/10;G06F119/14
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 羅江

本發明涉及一種減振軌道聲振性能和服役性能的綜合評價方法，所述綜合評價方法包括：根據對應減振軌道的軌道結構形式建立包括鋼軌、軌下墊板和軌道板參數在內的軌道結構有限元模型；根據有限元模型計算速度導納及位移導納、鋼軌振動衰減率、鋼軌振動的聲功率級、輪軌相互作用參數和鋼軌波磨增長率；對比分析普通軌道和減振軌道的形式聲功率級和波磨增長率頻譜圖，根據評價標準對比分析的結果進行評價。本發明的優點在于：可以有效的評判該種減振軌道形式除了減振性能外，提前預測其在聲振性能及鋼軌服役性能上是否存在嚴重問題，并可通過在仿真模型中改變軌道各部件參數重復試算來對其聲振性能及鋼軌服役性能進行改進及提升。

技術領域

本發明涉及鐵路安全技術領域，尤其涉及一種減振軌道聲振性能和服役性能的綜合評價方法。

背景技術

減振扣件軌道、梯形軌枕、浮置板軌道等多種減振軌道形式常設置在振動敏感地區，旨在隔離向環境土體傳播的垂向振動能量。然而，隨著各種類型的減振軌道大量投入使用，輪軌噪聲加劇及誘發鋼軌異常磨耗的問題逐漸涌現，導致聲振性能及鋼軌服役性能下降，影響了旅客乘坐的舒適性，增大了工務部門的養護維修工作量。

對于上述問題，現有技術有通過對比地鐵隔振措施對鋼軌聲功率特性的影響，發現減振軌道通過降低軌道垂向剛度，改變了鋼軌垂向振動的加速度導納幅值和軌道衰減率，導致鋼軌聲功率在某頻段會明顯增大。也有通過對比測試了剪切型減振器和DTVI2扣件兩種軌道結構型式下的軌道衰減率和加速度導納，分析研究了北京地鐵減振軌道特殊鋼軌波磨的成因及整治措施。以及通過提出了位移導納和波磨增長率分別作為波磨產生和發展的評價指標，并基于波磨增長率對不同軌道結構的波磨發展機理進行了分析，研究了曲線半徑、軌枕間不同位置、行車速度、輪軌摩擦系數對波磨增長趨勢的影響規律。但目前，尚未有一種將減振軌道的聲振性能和服役性能進行綜合評價的評價體系。

目前針對減振軌道出現的輪軌滾動噪聲加劇及鋼軌異常波磨嚴重的問題的相關研究較少。只有少量只考慮聲功率級或只考慮了波磨增長率的方法，試驗仿真的各類方法繁雜，尚沒有將聲振性能和鋼軌服役性能綜合評價的一套統一方法。且目前對聲功率級的研究中，仿真計算主要采用譜元法及譜傳遞矩陣法，難以有效對多種形式的減振軌道形式進行準確仿真，誤差過大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供了一種減振軌道聲振性能和服役性能的綜合評價方法，有效解決了目前減振軌道區段出現的輪軌滾動噪聲異常和出現鋼軌異常磨耗的問題。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種減振軌道聲振性能和服役性能的綜合評價方法，所述綜合評價方法包括：

根據對應減振軌道的軌道結構形式建立包括鋼軌、軌下墊板和軌道板參數在內的軌道結構有限元模型；

根據有限元模型計算速度導納及位移導納、鋼軌振動衰減率、鋼軌振動的聲功率級、輪軌相互作用參數和鋼軌波磨增長率；

對比分析普通軌道和減振軌道的形式聲功率級和波磨增長率頻譜圖，根據評價標準對比分析的結果進行評價。

進一步地，所述根據有限元模型計算速度導納及位移導納包括：對通過有限元模型的中間跨的跨中軌頭上表面中心處施加單位簡諧荷載進行諧響應分析，提取同一點的位移響應及速度響應，通過改變荷載的激勵頻率，得到結構在不同頻率下的速度導納和位移導納

進一步地，所述根據有限元模型計算鋼軌振動衰減率包括：通過有限元模型對基準點軌頭上表面中心處施加單位簡諧荷載，計算每個數據接收點與激勵點振動加速度的頻響函數的三分之一倍頻程曲線，并提取每條曲線的每個中心頻率點的頻響函數幅值代入到鋼軌振動衰減率的計算公式得到鋼軌振動衰減率。

進一步地，所述根據有限元模型計算鋼軌振動的聲功率級包括：

假設鋼軌的垂向振動沿著線路縱向以隨距離呈指數衰減的形式傳播得到|v(x)|＝v(0)e^-β|x|；