[發明專利]電磁變剛度自調節鋼彈簧浮置板軌道系統及隔振器

在審

• 申請號: 202110335465.2
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113047092A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 蘇成光;趙東鋒;劉丹;馮威;魏周春;張岷;劉杰;于鵬;褚衛松;常衛華;劉超;劉啟賓;胡志鵬;張生延;張高揚;任永飛;武鈺斌;謝露;高聰
• 申請（專利權）人: 中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E01B19/00
• 分類號: E01B19/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發明涉及電磁變剛度自調節鋼彈簧浮置板軌道系統及隔振器，所述隔振器包括外套筒和內套筒，內套筒頂部支撐外套筒，內套筒和外套筒之間設置鋼彈簧；內套筒內分為外腔室和內腔室；內腔室內上部為上鐵芯和上線圈，下部為下鐵芯和下線圈，內腔室內壁設置外線圈；通過調節上線圈和下線圈的線圈電流方向控制電磁力為吸力或斥力，通過調節電流的大小控制吸力或斥力的大小，從而調節隔振器的剛度；上線圈和下線圈有相對位移時引起電磁場的變化，檢測外線圈感應電流獲得振動位移。本發明可以根據現場激勵主頻，實時調整隔振器剛度，以適應工程實際情況，從而實現寬頻帶減振降噪，實時檢測軌道振動狀態，及早發現軌道病害。

技術領域

本發明涉及軌道交通行業減振降噪技術領域，具體涉及一種電磁變剛度自調節鋼彈簧浮置板軌道系統及隔振器。

背景技術

我國軌道交通事業近年來蓬勃發展，在極大方便市民出行的同時，也帶來了振動、噪聲等環境問題。列車運行所引起的振動和噪音，會影響沿線環境，尤其是線路在建筑物正下方通過時，對附近單位和居民影響很大。要消減這些振動和噪音，在軌道上最有效的措施是采用鋼彈簧浮置板軌道。經現場實測，鋼彈簧浮置板軌道的減振效果可達到20dB以上，其在有特殊減振要求的地段得到了大量應用。

鋼彈簧浮置板軌道是將浮置板置于螺旋鋼彈簧隔振阻尼器上，構成質量-彈簧隔振系統。鋼彈簧隔振器作為浮置板軌道的重要組成部分，其剛度和阻尼參數直接影響著浮置板軌道的動力性能。其中，隔振器的剛度是影響鋼彈簧浮置板軌道固有頻率的主要參數。在列車運行中，輪軌激勵是寬頻帶的，并且隨著列車的長期運營，鋼軌會產生波磨等病害，這樣會增加另外的頻率成分，就會導致一種頻率分量與浮置板的固有頻率f₀相近，當激勵頻率與系統固有頻率接近((1-0.4)f₀～(1+0.4)f₀)時，浮置板就會發生共振，起不到隔振的作用。解決此問題的一般辦法是加大隔振系統的阻尼，但是這對隔振系統在高頻的隔振效果是有害的，降低了隔振系統這一頻段內的隔振性能。因此，提供一種變剛度的鋼彈簧浮置板結構具有重要的工程意義。

目前已有的鋼彈簧浮置板在安裝完畢后，其剛度則是固定的，僅僅是線性與非線性的區別。前期根據實際情況設置了彈簧剛度，可以達到不錯的減振效果，但是隨著運營時間的增加，會增加其他頻率成分，當激勵頻率與系統固有頻率接近時，則滿足不了減振的需求。另外，現有技術也存在以下客觀缺點：

(1)隔振器剛度固定，更換需要較長時間，影響通車。現有的鋼彈簧隔振器一經安裝，剛度即固定，若需改變剛度值，則需重新頂升浮置板一定高度后拆換隔振器中鋼彈簧，施工周期長，影響列車的運營，耗費大量人力、物力，代價較大。如專利CN 208586473 U提出了一種變剛度的鋼彈簧隔振器及使用其的浮置板，僅僅是通過改變鋼彈簧的圈徑、節距或線徑中的一個或多個設置實現了剛度隨著彈簧形變的改變而改變的目的，而不能改變不同時刻、不同頻率下的隔振器剛度。

(2)過渡段處浮置板構造復雜，易損壞。在與鋼彈簧浮置板連接的不同減振等級地段，需要進行剛度過渡。現有的鋼彈簧浮置板設置方案是在過渡段內改變隔振器數量，施工復雜，造價較大。或設置鋼彈簧剛度為不同的等級，使得剛度逐漸剛度，這樣就會造成零部件較多，現場施工有可能裝反，反而起到更不利的效果。如專利CN108396599A提出了一種浮置板道床減振器布置方法，它是根據先測算出剛性段和彈性段的剛性，然后再結合過渡段的長度，確定鋼彈簧隔振器的數量、剛性等級、分布間隔距離，沿剛性段到彈性段逐漸減小鋼彈簧隔振器的剛性，并趨向于彈性段剛性。其不同剛度鋼彈簧型號較多，現場施工復雜，對工人要求較高。

(3)不能實時調節剛度。現有的帶傳感器的隔振器僅是實時檢測隔振器的工作狀態，而對隔振性能沒有作用。如專利CN 110185733A提出了一種可在線監測的隔振器，設置有用于感測隔振器工作狀態的傳感器組件，僅能實時檢測隔振器的工作狀態。

發明內容

本發明的目的是提供一種電磁變剛度自調節鋼彈簧浮置板軌道系統及隔振器，按照浮置板位移進行實時電磁變剛度反饋調節，實現寬頻帶減振降噪需求，克服現有技術的缺陷。