[發明專利]一種磁流變阻尼自適應半主動控制的準零剛度浮置板道床系統

在審

• 申請號: 202210400620.9
• 申請日: 2022-04-17
• 公開（公告）號: CN114775336A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 劉彥琦;王友會;周愛東;宋春芳;馮青松;江偉;張厚貴
• 申請（專利權）人: 北京市勞動保護科學研究所;江南大學;無錫潤揚車輛配件制造有限公司;華東交通大學
• 主分類號: E01B1/00
• 分類號: E01B1/00;E01B19/00;F16F9/53;F16F15/02;F16F15/027;G05B11/42
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本發明公開了一種磁流變阻尼自適應半主動控制的準零剛度浮置板道床系統，該隔振系統主要包括準零剛度浮置板結構、磁流變阻尼器以及半主動控制系統。在傳統鋼彈簧浮置板結構基礎上，在浮置板道床左右兩側引入水平螺旋彈簧負剛度機構，通過正負剛度并聯實現系統準零剛度特性。另外，在鋼彈簧隔振器內部加入磁流變阻尼器以代替粘滯阻尼材料，并采用了半主動控制系統對磁流變阻尼器輸出阻尼力進行實時控制，從而實現磁流變阻尼的自適應半主動控制。本發明通過構建準零剛度浮置板隔振系統與磁流變阻尼半主動控制，可進一步降低傳統鋼彈簧浮置道床系統隔振起始頻率，并實現低頻振動自適應控制，是對傳統鋼彈簧浮置道床的進一步提升。

技術領域

本發明屬于軌道減振降噪領域，具體而言，涉及一種磁流變阻尼自適應半主動控制的準零剛度浮置板道床系統，可應用于城市軌道交通（地鐵、高架、輕軌），實現軌道系統的低頻振動自適應控制。

背景技術

我國城市軌道交通處于高速發展階段。截止2020年末，城市軌道在建城市已經超過60個，在建里程已超7000公里，城市軌道運營城市達到43個，全國運營里程約為8000公里。城市軌道交通在給人們出行帶來極大便利的同時，其產生的振動與噪聲問題越來越顯著。過量的振動和噪聲對人們身心健康以及居住環境帶來了巨大影響。

針對城市軌道振動噪聲問題，目前已有多種軌道減振措施，其中鋼彈簧浮置板軌道結構隔振效果最好。鋼彈簧浮置板軌道作為一種經典的質量-彈簧-阻尼隔振系統，其剛度特性呈線性變化趨勢，而由經典隔振理論可知，只有當外激勵頻率大于倍的固有頻率，隔振才會有效果。根據經典隔振理論，進一步降低系統固有頻率方式有降低系統剛度或增加系統的質量。然而，對于鋼彈簧浮置板結構而言，增加浮置板的質量必然會增加工程成本以及占用空間，降低其剛度則會引起較大的靜位移，導致軌道的位移量增大，對行車安全不利。此外，由于鋼彈簧浮置板軌道的固有頻率相對較高，易產生共振現象，軌道振動幅度變大，將會進一步擴大對環境的危害。

綜上所述，設計一種兼顧低頻隔振與承載能力的準零剛度浮置板道床隔振系統顯得尤為必要，同時引入采用自適應半主動控制的磁流變阻尼器，實現浮置板軌道隔振系統寬頻帶自適應隔振。本發明是對傳統鋼彈簧浮置板道床隔振系統的進一步提升。

發明內容

本發明公開了一種磁流變阻尼自適應半主動控制的準零剛度浮置板道床系統，其特征在于：包括準零剛度浮置板結構、磁流變阻尼器以及半主動控制系統。所述準零剛度浮置板結構包括正剛度機構、側板、負剛度機構以及浮置板道床；所述側板關于浮置板道床對稱布置于浮置板道床兩側，側板底部與基底固定連接，側板上端與所述負剛度機構一端鉸接；所述負剛度機構另一端與浮置板道床左右兩端鉸接；所述正剛度機構與磁流變阻尼器安裝于浮置板道床下側預留安裝孔中，且磁流變阻尼器安裝于正剛度機構內部；所述磁流變阻尼器活動端與套筒底座固定連接，磁流變阻尼器另一端與蓋板固定連接；所述正剛度機構底部的底座與基底固定連接，正剛度機構上端頂蓋與壓板下方的調高墊片直接接觸；所述半主動控制系統利用采集到的浮置板振動信息實時控制磁流變阻尼器的輸出阻尼力。

進一步地，所述正剛度機構由豎直鋼彈簧、套筒、頂蓋以及底座組成。所述豎直鋼彈簧與磁流變阻尼器共同安裝于套筒內，且磁流變阻尼器布置于鋼彈簧中心位置。正剛度機構通過豎直鋼彈簧的壓縮為浮置板道床提供支撐。套筒底部設有底座，底座與基底采用固定連接。

進一步地，所述負剛度機構由水平螺旋彈簧、外套筒、內套筒組成。所述水平螺旋彈簧一端套設在外套筒底部，所述水平螺旋彈簧另一端端部與內套筒直接接觸。負剛度結構關于浮置板對稱布置于浮置板左右兩側。

進一步地，所述浮置板道床左右兩側以及側板上端安裝有雙耳型鉸鏈座，雙耳型鉸鏈座與負剛度機構兩端鉸接。浮置板道床預留安裝孔上方布置有絕緣蓋板。