[發明專利]全頻減振軌道結構的設計方法

有效

• 申請號: 202110258569.8
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113005826B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 李忠繼;楊吉忠;陳志賢;林紅松;馮讀貝;王志強;代豐;楊文茂;陳志輝;肖飛知;蔣堯;陳以庭;舒睿洪
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;E01B19/00;E01B9/68
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 王建國

全頻減振軌道結構的設計方法，以實現全頻減振軌道參數的快速設計。包括如下步驟：根據限界和軌道結構空間條件，確定軌道結構等效寬度和軌道結構等效高度，并根據軌道尺寸計算軌道延米等效質量m_e；根據環評結果，選定中頻隔振頻率f，且滿足6Hz≤f≤16Hz，并計算全頻減振軌道中頻等效基準剛度k₀；(3)根據軌道所運行的列車條件確定車輛軸重Wa，一位車輪距車鉤的距離x_a1，二位車輪距離車鉤的距離x_a2，驗算軌道板垂向位移z；確定中頻隔振器的剛度曲線；根據軌道結構空間選定低頻隔振器質量m_t，計算低頻吸振器剛度k_d和阻尼c_d；確定高頻阻尼器等效阻尼系數。

技術領域

本發明涉及交通工程技術領域，特別是一種全頻減振軌道結構的設計方法。

背景技術

傳統軌道減振措施有扣件減振、減振墊減振、點支撐浮置板軌道減振。分別應用于低、中、高和特殊等級減振地段。傳統減振軌道僅從最大減振量來進行劃分使用,然而軌道交通所誘發的是一種寬頻光譜振動，既有幾赫茲的低頻振動，又有數十赫茲的中頻振動，同時又伴隨著數百赫茲的高頻振動。傳統的減振軌道只能對單頻振動進行減隔振。這導致采用浮置板軌道的地段，車內往往出現劇烈的振動噪聲。低剛度減振扣件往往伴有軌道波磨，導致輪軌高頻動作用和輻射噪聲急劇增加。減振墊浮置板軌道有效減振頻率在幾十赫茲以上，對中低頻振動難以起到減振作用。這導致軌道減振等級設計明明滿足規范要求，但實際中還是經常出現乘客和周邊居民投訴的重要原因。全頻減振軌道能夠在全頻域起到振動抑制作用，但全頻域軌道參數眾多，設計復雜，通常需要依賴復雜的車輛軌道動力學仿真分析進行設計，設計流程長，可用性差。

為解決傳統減振軌道結構僅對單頻振動有效的問題，本申請人同日提出的實用新型專利申請中提出了一種全頻減振軌道結構，在軌道板、混凝土底座之間沿線路縱向間隔設置成組的中頻隔振器，浮置軌道板支撐于中頻隔振器上，在縱向相鄰兩扣件之間設置高頻阻尼器，各高頻阻尼器的上下兩端分別作于鋼軌、浮置軌道板，軌道板上在兩條鋼軌之間固定安裝或嵌入低頻吸振器。通過中頻隔振器將軌道板10浮置于混凝土底座上，起到緩沖作用，減小振動向混凝土底座傳遞。通過高頻阻尼器耗散輪軌動作用引起的鋼軌的高頻振動，從而抑制鋼軌波磨和車輪不圓的發生進而控制高頻振動和噪聲。通過低頻吸振器的動力吸振原理來吸收軌道結構低頻振動。可有效克服城市軌道交通所誘發的環境振動、輪軌和車內噪聲問題特別是多頻復合振動，實現減振軌道的全頻性能最佳化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種全頻減振軌道結構的設計方法，以實現全頻減振軌道參數的快速設計。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

本發明的全頻減振軌道的設計方法，包括如下步驟：

(1)根據限界和軌道結構空間條件，確定軌道結構等效寬度和軌道結構等效高度，并根據軌道尺寸計算軌道延米等效質量m_e；

(2)根據環評結果，選定中頻隔振頻率f，且滿足6Hz≤f≤16Hz，并通過下式計算得到全頻減振軌道中頻等效基準剛度k₀：

k₀＝4π²f²m_e；

(3)根據軌道所運行的列車條件確定車輛軸重Wa，一位車輪距車鉤的距離x_a1，二位車輪距離車鉤的距離x_a2，通過下式驗算軌道板垂向位移z：

z＝2[y(x_a1)+y(x_a2)]

其中y(x)表示為:

其中：EI為軌道板的抗彎模量；