调频式钢轨阻尼器对曲线轨道动力特性影响研究EI北大核心CSCD

建立垂向安装有具有两阶自振频率的调频式钢轨阻尼器(Tuned Rail Damper,TRD)的曲线轨道频域解析模型。将此曲线轨道视为离散支承的无限周期结构,引入周期无限结构理论,结合频域模态叠加法,通过求解轨道某“基本元”内一点的动力响应,进而得到安装有TRD的曲线轨道上任意位置处的动力响应。对安装TRD的曲线轨道动力特性进行计算分析可知:TRD能够显著降低曲线轨道在TRD自振频率附近频段内的振动响应并有效抑制曲线轨道的pinned‑pinned共振;安装TRD后,曲线轨道钢轨振动衰减率明显增大;TRD对不同半径曲线轨道的动力响应均具有一定的抑制作用;移动谐振荷载作用下,当荷载激振频率大于轨道自振频率时,安装TRD的曲线轨道时域振动响应被不同程度地抑制,当荷载激振频率与TRD自振频率一致时,轨道的振动响应显著降低。     

北京地铁采用调频式钢轨减振器抑制钢轨振动的试验研究

北京地铁剪切型减振器扣件区段大量出现钢轨波磨现象,经调查和测试分析发现:剪切型减振器扣件轨道系统在200~400Hz频段内的轮轨共振效应是引发钢轨波磨的主要原因,而剪切型减振器扣件轨道系统在此频段内阻尼过小,无法有效抑制钢轨振动。在轨腰处安装一种调频式钢轨减振器来抑制钢轨振动,进而抑制波磨发展,并在北京地铁亦庄线进行了现场试验,主要测试指标为调频式钢轨减振器安装前后钢轨振动衰减率和钢轨振动加速度。试验结果表明:安装调频式钢轨减振器,大大提高了剪切型减振器扣件轨道系统在200~400 Hz频段内的钢轨振动衰减率,有效地抑制了此频段内钢轨的振动。     

北京地铁采用调频式钢轨减振器治理钢轨波磨的试验研究

北京地铁近年来投入运营的几条线路中,剪切型减振器扣件区段大量出现钢轨波磨现象,调研测试表明:在地铁列车运行过程中,剪切型减振器扣件轨道系统在150-400Hz频段内存在共振效应,且此频段内轨道阻尼过小,无法有效抑制钢轨的振动。采取在轨腰处安装一种调频式钢轨减振器来增加轨道系统阻尼,抑制列车运行过程中钢轨的振动,并在北京地铁线上进行了现场试验,对调频式钢轨减振器安装段和对比段的钢轨粗糙度进行了16个月的跟踪测试。结果表明:安装调频式钢轨减振器可有效减缓钢轨波磨的发展,延长钢轨的打磨周期。     

低支承刚度谐振式轨道减振器对轨道性能的影响

轨道和钢轨振动引起的环境问题是影响城市轨道交通发展的主要问题之一,轨道减振器是目前轨道系统采用的主要减振措施之一,低垂向刚度减振器在保证了良好隔振作用的同时可能增加钢轨的振动,而谐振式减振器可以降低此影响。本文采用数值仿真方法,首先与在线实测数据进行拟合,采用与实测数据一致的轨道参数建立车辆-轨道-地基模型进行动力学计算,结果表明,谐振式减振器可降低轨道道床及地基振动的同时有效降低钢轨振动,包括pinned-pinned共振频率附近的振动,从而抑制钢轨波磨的产生。     

控制算法对电磁阻尼器动力特性的影响

本文首先针对电流位移相位差这一控制算法，导出了电磁阻尼器（ＡｃｔｉｖｅＭａｇｎｅｔｉｃＤａｍｐｅｒ－ＡＭＤ）动力特性的理论计算公式，其次详细探讨了静态电流、电流位移相位差以及控制器增益等参数对ＡＭＤ动力特性的影响规律；最后提出了一种实测ＡＭＤ刚度阻尼系数的方法．     

调频式钢轨动力吸振器试验效果分析

设计短、长两种钢轨试验模型,采用力锤锤击激励方式,对比测试了吸振器安装前、后钢轨振动量级及钢轨振动衰减率的变化。试验结果表明,调频式动力吸振器在设计调谐频率附近(100～600 Hz)可有效地降低结构振动水平,原点垂向及横向主要响应峰值衰减均可达到3 dB以上。另外,吸振器可有效阻断振动能量沿轨面传递,在0.1～1 kHz的全频段内,钢轨振动衰减率均有不同程度增加。     

剪切型磁流变流体阻尼器--柔性转子系统动力特性的理论和试验研究

首先给出了剪切型磁流变流体阻尼器--柔性转子系统不平衡响应的试验结果,然后提出了磁流变流体阻尼器动力特性的一般模型,在基于Bingham流体模型的基础上从理论上研究了剪切型磁流变流体阻尼器--柔性转子系统的不平衡响应.理论结果虽与试验结果在定性上较为一致,但磁流变流体阻尼器的动力模型仍需改进.     

钢轨波磨对地铁轨道振动特性影响研究

某城市地铁线路使用科隆蛋扣件,波磨现象严重。为了研究钢轨打磨对轨道振动的影响,分别在钢轨打磨前后对同一轨道断面进行振动测试。同时在该断面打磨后换装上部自锁式双层非线性扣件,并对其进行振动测试,对比分析科隆蛋扣件与上部自锁式双层非线性扣件的减振效果。测试结果表明：打磨之后有效地控制了钢轨波磨,打磨后的振幅显著低于打磨之前,其中低轨垂向的减振效果最好,达到了9.2 dB;打磨之后新安装的上部自锁式双层非线性扣件对钢轨波磨发展有明显抑制作用,其减振效果与科隆蛋扣件大致相当。     

地铁钢轨波磨对轨道结构振动及减振特性影响

现场调查某地铁线路上普通短轨枕、先锋扣件和钢弹簧浮置板三种轨道的钢轨波磨特征,并分别进行振动测试,研究钢轨存在波磨时,三种轨道结构的振动特性及减振效果。结果表明:三种轨道结构都是内轨波磨明显,外轨表面不平顺幅值相比内轨都很小,可以忽略不计其影响;波磨主波长频率成分很容易在轨道各零部件(包括隧道壁)振动中激发出来,并且会引起较大幅值的振动;在4 Hz~200 Hz频率范围内,波磨激励下的减振型轨道依然具有良好的减振性能,但是与其最初设计用于的减振效果相比,有明显的下降;先锋扣件轨道短波长波磨会削减隧道壁在高频段的减振效果;钢弹簧浮置板轨道的波磨幅值显著,虽然对其隧道壁的减振效果影响不明显,但是会造成钢轨振动增加。     

嵌入式轨道弹性材料特性对钢轨振动与声辐射的影响

嵌入式轨道是一种普遍用于城市轨道交通减振降噪的轨道结构,该种轨道的钢轨埋置在高分子弹性材料中,只有轨头露出表面,所以高分子弹性材料是嵌入式轨道结构起到减振降噪作用的重要部分。利用轮轨滚动声辐射理论和有限元—边界元法,建立嵌入式轨道模型,调查高分子弹性材料弹性模量对嵌入式轨道结构振动声辐射的影响。在轮轨激励作用下,计算轨道结构的振动和声辐射响应,分析轨道结构辐射噪声的频谱规律。通过改变弹性材料的弹性模量,对比轨道结构振动沿纵向的衰减效果和沿横向的衰减效果,分析高分子弹性材料弹性模量对轨道结构减振特性的影响。     

高架轨道梁结构特性对磁浮系统的动力影响

以德国Transrapid磁浮列车系统为基础,采用现有的磁浮车辆垂向模型,建立了有限元轨道梁模型、磁浮车轨垂向耦合系统模型及其振动微分方程.在此基础上,针对德国在上海的磁浮项目,主要就轨道梁的型式(简支和连续)、支承刚度及轨面不平顺波长对磁浮车辆-轨道耦合系统动力响应的影响等进行了分析.     

小半径曲线段钢轨打磨对轮轨动力特性影响分析

针对铁路小半径曲线钢轨病害实施个性化钢轨廓形打磨,定期观测打磨后线路状态,通过钢轨廓形采集及轨面状态分析,结合车辆-轨道动力学模型对钢轨打磨效果进行评价,探讨钢轨廓形保持水平及合理养护周期。研究结果表明：个性化钢轨廓形打磨后,轮轨接触关系得到显著改善,算例中车体横向加速度、垂向加速度、轮轨横向力分别降低9.58%、8.09%、15.81%;轮轨磨耗指数降低22.99%,有效降低钢轨磨耗速率,延长使用寿命。在打磨12个月后,各项动力学指标表现仍优于打磨前,验证个性化钢轨廓形打磨是可行的。随着打磨后通过总重的增加,12个月左右钢轨表面开始出现病害并快速发展,廓形产生较为明显的磨耗,建议将此时线路通过总重所经历的时间作为钢轨廓形的打磨周期。     

盆式支座对桥梁动力特性的影响

本文主要研究采用盆式橡胶支座的铁路桥梁，在支座刚度，滞回模式等参数改变时，列车荷载作用下的动力响应特性和变化规律，以便为实际桥梁支座的设计提供必要的理论依据和参数优化方案，文中，主要就盆式支座及桥梁结构参数变化时的桥梁动力响应特性和它们之间的相互影响，制约关系进行了系统的分析。     

曲线轨道钢轨扭转振动频率响应特性研究

将曲线轨道视为周期性离散支承结构,根据周期性结构的振动特性,将曲线轨道动力响应的求解问题转化在一个基本元之内进行研究,将固定谐振荷载视为速度为零的移动谐振荷载,通过引入移动谐振荷载作用下曲线轨道钢轨的频域数学模态及广义波数,得出曲线轨道钢轨扭转振动频域响应的级数表达。在频域内采用模态叠加法表示钢轨的扭转振动,进而求解得出不同激振频率下钢轨的扭转振动频域响应,得到曲线轨道扭转振动频率响应函数。针对曲线轨道扭转振动频响特性,分析了扣件支点扭转刚度、扭转阻尼系数、扣件支点间距以及曲线半径等因素对频响函数的影响。     

钢轨阻尼器控制钢轨波磨噪声的应用

随着近年来城市轨道交通的快速发展,钢轨波磨问题以及因其产生的振动噪声问题越来越受到人们的关注,它直接影响乘客的舒适度。青岛科而泰环境控制技术有限公司研发的一种钢轨阻尼器能够显著增加钢轨阻尼,有效控制钢轨波磨振动与辐射噪声。应用该技术对北京地铁某线路的钢轨波磨振动噪声进行治理,取得良好的减振降噪效果,钢轨垂向振动降低12.0 d B,钢轨横向振动降低6.0 d B,隧道内噪声降低7.7 d BA,车厢噪声降低7.6 d BA。     

无砟轨道钢轨导纳特性的实验研究

为研究无砟轨道钢轨的振动特性,以1 m长P60标准钢轨为研究对象,采用脉冲锤击激励法在实验室内进行试验。通过测量力响应及加速度响应,及运用DASP软件分析得出钢轨导纳（传递函数）的频响数据,计算得出钢轨在不同位置激励时跨中各拾振点的加速度导纳频响图。实验结果给出钢轨跨中截面轨顶、轨头侧面、轨腰、轨底各位置在10 000 Hz以下的振动特性。对不同位置激励时,跨中轨腰处振动响应受力的影响从跨中到两端效果逐渐减弱。轨道导纳分析是噪声分析的基础,有助于探明轨道噪声源产生的主要位置及其产生机理。该结果为无砟轨道钢轨的高频振动导纳特性的理论分析及其减振降噪频域范围和发声源位置的确定提供实验依据。     

路基注浆对高速铁路轨道-路基体系动力特性的影响

翻浆冒泥是多雨地区铁路路基的常见病害,土颗粒流失后导致道床脱空,影响列车安全运行.高聚物注浆是修复路基翻浆冒泥的有效手段,但注浆对轨道-路基体系动力特性的影响有待进一步研究.通过全比尺无砟轨道路基模型试验重现了列车运行荷载下路基的翻浆冒泥现象,开展了路基注浆驱水和填充加固试验,测定了正常路基、路基翻浆冒泥及注浆修复后等...     

曲线轨道参数对钢轨振动衰减率的影响研究

建立曲线轨道解析模型,研究扣件刚度、扣件阻尼、扣件间距以及曲线轨道半径对钢轨振动衰减率的影响规律。轨道模型考虑为具有周期性离散支承的曲线Timoshenko梁,在频域内,将曲线钢轨的位移及转角表达为轨道模态的叠加,进而求解固定谐振荷载作用下曲线轨道的平面内和平面外动力响应。由于此轨道模型为无限周期性结构,将周期性结构理论应用于轨道模型的运动方程,可以在一个基本元内高效地求解轨道的动力响应。利用此模型计算固定谐振荷载作用下曲线钢轨的速度频响函数,据此计算钢轨的振动衰减率。经计算分析可知:在2 000 Hz以内,扣件刚度对钢轨振动衰减率有一定的影响,随着扣件刚度的增加,钢轨振动衰减率增大;对于100 Hz以上频段,扣件阻尼对钢轨振动衰减率有非常显著的影响,增加扣件阻尼可以显著提高钢轨振动衰减率;如果考虑全频段的钢轨振动衰减率,0.6 m扣件间距要优于0.4 m和0.8 m扣件间距;对于铁路轨道或城市轨道交通的轨道,曲线轨道半径变化对钢轨振动衰减率没有影响。     

蚁群算法耦合LS-DYNA梯式轨枕轨道动力特性优化

为研究枕下减振垫材料密度和弹性模量对梯式轨枕轨道动力特性的影响,提出连续函数蚁群算法耦合LS-DYNA动力有限元程序的方法。首先利用连续函数蚁群算法程序,优化设计变量;其次,调用LS-DYNA动力有限元程序,对优化参数后的有限元模型进行计算;最后,将LS-DYNA动力有限元程序计算得到的结果反馈给连续函数蚁群算法程序。利用该方法,研究得出：在可取的材料参数范围之内,梯式轨枕轨道枕下减振垫最佳材料密度为620 kg/m3,最佳弹性模量为6.25×106 N/m2。将优化后的枕下减振垫用于地铁运营线,基底台座1 Hz~80 Hz频段加权VLz减小6.5 dB。因此认为,连续函数蚁群算法耦合LS-DYNA方法优化梯式轨枕轨道动力特性有效。     

配合关系对弹性环式挤压油膜阻尼器减振特性的影响

为了研究配合关系对弹性环式挤压油膜阻尼器减振特性的影响,搭建了带弹性环式挤压油膜阻尼器的转子实验系统,设计了两套弹性环组件。通过改变弹性环凸台的配合关系及转子的不平衡质量,实验研究了弹性环式挤压油膜阻尼器的减振特性。实验结果表明:弹性环的内凸台为过盈配合时可能导致阻尼器减振失效,为间隙配合时减振效果更好;外凸台配合关系的变化不会导致阻尼器减振失效;凸台为间隙配合时,弹性环的减振效果及转子的响应与不平衡质量的关系线性度更高。提出了设计与应用弹性环式挤压油膜阻尼器时,应保证内凸台为间隙配合的设计建议。