一种浮置板轨道系统中的隔振器及其工作参数的确定方法技术方案

本发明专利技术公开一种浮置板轨道系统中的隔振器及其工作参数的确定方法，位于浮置板轨道系统的浮置板与轨道基础之间，包括并行设置的钢弹簧、阻尼液和可控库仑阻尼件；在不考虑库仑阻尼的情况下，建立车辆‑浮置板轨道耦合动力学时域分析模型，以浮置板和钢轨最大垂向振动位移为控制指标，确定不考虑库仑阻尼时的浮置板最小支承刚度Ka，再结合不考虑库仑阻尼时浮置板最小支承刚度工况下的浮置板垂向振动位移时程曲线特征，确定浮置板的位移阈值，确定库仑阻尼力大小及其工作时段，最后，运用车辆‑可控库仑阻尼隔振器浮置板轨道耦合动力学时域分析模型，算出有库仑阻尼情况下的浮置板最小支承刚度Kb。可以有效提高传统钢弹簧浮置板轨道的隔振效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道交通减振降噪领域，特别是涉及一种浮置板轨道系统中的隔振器及其工作参数的确定方法。
技术介绍
目前，在轨道交通减振轨道中，减振降噪效果最好的是钢弹簧浮置板轨道。钢弹簧浮置板轨道结构一般由钢轨、扣件、钢筋混凝土板、钢弹簧加阻尼液的隔振器与混凝土底座组成。该类结构是用扣件把钢轨固定在钢筋混凝土板上，板置于可调的隔振器上，形成一种质量-弹簧隔振系统，其基本原理是在轨道和基础间插入固有频率远低于激振频率的线性谐振器，对固有频率倍以上频带具有显著的隔离作用。在工程实践中，往往通过增大浮置板重量或降低钢弹簧刚度来提高其隔振效率，钢弹簧浮置板轨道的核心技术在于钢弹簧加阻尼液的隔振器，在该隔振器中，阻尼主要由液态高分子材料提供，属于传统的粘滞阻尼。根据《浮置板轨道技术规范》(CJJ/T191-2012)可知，浮置板轨道中钢轨与浮置板的最大垂向振动位移分别不得高于4mm和3mm，因此传统浮置板的钢弹簧刚度不允许过低，这样便会使其隔振效率受到较大影响。而且根据单自由度质量-弹簧系统的自由振动理论，钢弹簧浮置板轨道具有较低的固有频率，其在钢弹簧浮置板轨道固有频率附近的低频减振效果差强人意，不仅不会被减弱反而会有反弹上升的现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种浮置板轨道系统中的隔振器及其工作参数的确定方法，以提高传统钢弹簧浮置板轨道的隔振效率。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种浮置板轨道系统中的隔振器，所述隔振器位于浮置板轨道系统的浮置板与轨道基础之间，所述隔振器包括并行设置的钢弹簧、阻尼液和可控库仑阻尼件。优选的，所述隔振器还包括位移传感器和控制器，所述位移传感器和所述
控制器连接，所述位移传感器获得所述浮置板的位移并发送至所述控制器，所述控制器和所述可控库仑阻尼件连接，所述控制器在所述浮置板位移大于预设位移阈值时控制所述可控库仑阻尼件通电，在所述浮置板位移不大于预设位移阈值时控制所述可控库仑阻尼件断电。一种浮置板轨道系统中的隔振器工作参数的确定方法，隔振器位于浮置板轨道系统的浮置板与轨道基础之间，所述隔振器包括并行设置的钢弹簧、阻尼液和可控库仑阻尼件，所述方法包括以下步骤：在不考虑库仑阻尼的情况下，建立车辆-浮置板轨道耦合动力学时域分析模型，结合所述车辆-浮置板轨道耦合动力学时域分析模型的运营条件，对隔振器在不同刚度的工况进行车辆-浮置板轨道耦合动力学时域模型的数值仿真，得到隔振器在不同刚度工况下的钢轨与浮置板的垂向振动位移时程曲线，然后以钢轨与浮置板的垂向振动位移分别不超过《浮置板轨道技术规范》(CJJ/T191-2012)中规定的钢轨和浮置板的最大垂向振动位移为控制指标，得到不考虑库仑阻尼情况下的浮置板最小支承刚度Ka；结合不考虑库仑阻尼时在最小钢弹簧刚度为Ka工况下的浮置板垂向振动位移时程曲线特征，确定可控库仑阻尼件施加的库仑阻尼的大小及可控库仑阻尼件的工作时段，所述可控库仑阻尼件施加的库仑阻尼力为Fc：Fc＝(Ka×Sy)/A其中，Ka是无库仑阻尼情况下的最小钢弹簧刚度，Sy是位移阈值，A为预设安全系数，A>1；所述可控库仑阻尼件的工作时段根据浮置板垂向振动位移的大小确定，当浮置板垂向振动位移大于位移阈值时，库仑阻尼开始工作；当浮置板垂向振动位移不大于位移阈值时，库仑阻尼停止工作；建立车辆-可控库仑阻尼隔振器浮置板轨道耦合动力学时域分析模型，在库仑阻尼力作用下，针对隔振器在钢弹簧不同刚度的工况，对车辆-可控库仑阻尼隔振器浮置板轨道耦合动力学时域模型进行数值仿真，得到在库仑阻尼力作用下的钢轨与浮置板的垂向振动位移时程曲线，以钢轨与浮置板的垂向振动位移不超过《浮置板轨道技术规范》(CJJ/T191-2012)中规定的钢轨和浮置板的最大垂向振动位移为控制指标，得到考虑库仑阻尼情况下的浮置板最小支承
刚度Kb，且Kb<Ka。优选的，所述车辆-可控库仑阻尼浮置板轨道耦合系统动力学时域模型的可控库仑阻尼隔振器浮置板的垂向振动微分方程为：EsIs∂4Zs(x,t)∂x4+ρs∂2Zs(x,t)∂t2=Σi=1NPFrsi(t)δ(x-xi)-Σj=1NfFssj(t)δ(x-xj)]]>其中：Fssj(t)=KsjZs(xj,t)+CsjZ·s(xj,t)+Fcsgn(Z·s(xj,t))]]>式中，x为浮置板沿长度方向的坐标位置；t为浮置板垂向振动时间变量；i为钢轨扣件编号；j为隔振器编号；xi为浮置板上第i个钢轨扣件的坐标位置；xj为浮置板下第j个隔振器的坐标位置；Es、Is分别为浮置板弹性模量、截面惯性矩；ρs为浮置板单位长度质量；Kpi、Cpi分别为第i个钢轨扣件刚度和阻尼；Zr(xi,t)、分别为t时刻第i个钢轨扣件处钢轨的垂向振动位移和速度；Zs(x,t)为t时刻浮置板在位置x处的垂向振动位移，Zs(xi,t)、分别为t时刻第i个钢轨扣件处浮置板的垂向振动位移和速度；Zs(xj,t)、分别为t时刻第j个隔振器处浮置板的垂向振动位移和速度；Frsi(t)为钢轨支点反力；Fssj(t)为隔振器支点力；Np为钢轨扣件数量；Nf为隔振器数量，Ksj、Csj、Fc分别为第j个钢弹簧刚度、粘性阻尼系数以及库仑阻尼力，称为符号函数，即当第j个隔振器处浮置板的垂向振动速度为正时，当第j个隔振器处浮置板的垂向振动速度为负时，以浮置板支点速度向下为正，以浮置板支点速度向上为负；δ是Dirac函数。优选的，浮置板轨道系统中的隔振器工作参数的确定方法，还包括：将所述位移阈值确定为：不考虑库仑阻尼，且弹簧刚度为最小支承刚度Ka工况时的，所述车辆-浮置板轨道耦合动力学时域模型中所述浮置板的最小垂向振动位移与最大垂向振动位移的平均值。优选的，所述运营条件包括车辆类型、车辆速度、浮置板轨道类型和轨道不平顺状态。优选的，《浮置板轨道技术规范》(CJJ/T191-2012)中规定的钢轨和浮置板的最大垂向振动位移分别为4mm和3mm。一种隔振轨道，包括钢轨、钢轨扣件、浮置板、轨道基础和隔振器，所述隔振器位于所述浮置板与所述轨道基础之间，所述浮置板上方设置有所述钢轨
扣件，所述钢轨扣件上方设置有所述钢轨，所述隔振器包括并行设置的钢弹簧、阻尼液和可控库仑阻尼件。优选的，所述浮置板下方并行设置多个隔振器，所述浮置板上方并行设置多个钢轨扣件。优选的，所述钢轨扣件包括并行设置的扣件钢弹簧和扣件阻尼液。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术在传统隔振器基础上，增设可控的库仑摩擦阻尼材料，可以提高传统钢弹簧浮置板轨道的隔振效率，同时可以进一步降低钢弹簧浮置板的垂向振动位移幅值，增大了浮置板支承刚度的下调量，能够有效缓解传统浮置板轨道固有频率附近的振动放大作用，且在浮置板轨道隔振器中应用可控库仑阻尼之后，能够实现浮置板轨道全频带的减振。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浮置板轨道系统中的隔振器，其特征在于，所述隔振器位于浮置板轨道系统的浮置板与轨道基础之间，所述隔振器包括并行设置的钢弹簧、阻尼液和可控库仑阻尼件。

【技术特征摘要】
1.一种浮置板轨道系统中的隔振器，其特征在于，所述隔振器位于浮置板轨道系统的浮置板与轨道基础之间，所述隔振器包括并行设置的钢弹簧、阻尼液和可控库仑阻尼件。2.根据权利要求1所述的浮置板轨道系统中的隔振器，其特征在于，所述隔振器还包括位移传感器和控制器，所述位移传感器和所述控制器连接，所述位移传感器获得所述浮置板的位移并发送至所述控制器，所述控制器和所述可控库仑阻尼件连接，所述控制器在所述浮置板位移大于预设位移阈值时控制所述可控库仑阻尼件通电，在所述浮置板位移不大于预设位移阈值时控制所述可控库仑阻尼件断电。3.一种浮置板轨道系统中的隔振器工作参数的确定方法，其特征在于，隔振器位于浮置板轨道系统的浮置板与轨道基础之间，所述隔振器包括并行设置的钢弹簧、阻尼液和可控库仑阻尼件，所述方法包括以下步骤：在不考虑库仑阻尼的情况下，建立车辆-浮置板轨道耦合动力学时域分析模型，结合所述车辆-浮置板轨道耦合动力学时域分析模型的运营条件，对隔振器在不同刚度的工况进行车辆-浮置板轨道耦合动力学时域模型的数值仿真，得到隔振器在不同刚度工况下的钢轨与浮置板的垂向振动位移时程曲线，然后以钢轨与浮置板的垂向振动位移分别不超过《浮置板轨道技术规范》(CJJ/T191-2012)中规定的钢轨和浮置板的最大垂向振动位移为控制指标，得到不考虑库仑阻尼情况下的浮置板最小支承刚度Ka；结合不考虑库仑阻尼时在最小钢弹簧刚度为Ka工况下的浮置板垂向振动位移时程曲线特征，确定可控库仑阻尼件施加的库仑阻尼的大小及可控库仑阻尼件的工作时段，所述可控库仑阻尼件施加的库仑阻尼力为Fc：Fc＝(Ka×Sy)/A其中，Ka是无库仑阻尼情况下的最小钢弹簧刚度，Sy是位移阈值，A为预设安全系数，A>1；所述可控库仑阻尼件的工作时段根据浮置板垂向振动位移的大小确定，当浮置板垂向振动位移大于位移阈值时，库仑阻尼开始工作；当浮置板垂向振动位移不大于位移阈值时，库仑阻尼停止工作；建立车辆-可控库仑阻尼隔振器浮置板轨道耦合动力学时域分析模型，在库仑阻尼力作用下，针对隔振器在钢弹簧不同刚度的工况，对车辆-可控库仑阻尼隔振器浮置板轨道耦合动力学时域模型进行数值仿真，得到在库仑阻尼力作用下的钢轨与浮置板的垂向振动位移时程曲线，以钢轨与浮置板的垂向振动位移不超过《浮置板轨道技术规范》(CJJ/T191-2012)中规定的钢轨和浮置板的最大垂向振动位移为控制指标，得到考虑库仑阻尼情况下的浮置板最小支承刚度Kb，且Kb<Ka。4.根据权利要求3所述的浮置板轨道系统中的隔振器工作参数的确定方法，其特征在于，所述车辆-可控库仑阻尼浮置板轨道耦合系统动力学时域模型的可控库仑阻尼隔振器浮置板的垂向振动微分方程为：EsIs∂4Zs(x,t)∂x4+ρs∂2Zs(x,t)∂t2=Σi=1NPFrsi(t)δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦凯，王平，赵东锋，杨麒陆，葛辉，肖杰灵，陈嵘，赵才友，肖建伟，马道林，易强，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51