基于1/3 倍频程与传递函数方法的地铁轨道振动规律实验对比研究#br#

为了完善现有地铁轨道振动测试评价体系的不足之处,从而更全面地研究地铁轨道的振动传递特性。首先利用加速度传感器,以某地铁线路的减振道床和普通整体道床轨道为研究对象进行振动测试,然后采用“1/3 倍频程分析”对两者的钢轨、道床、隧道壁分频振级进行对比分析,最后采用“传递函数分析”方法对振动在钢轨、道床、隧道壁的传递过程进行了研究。研究表明：由于不同轨道结构的基础约束存在差异,减振道床的钢轨与道床的振动响应略大于普通整体道床,而隧道壁竖向的振动响应显著低于普通整体轨道,因此减振道床的减振效果主要体现于对列车垂向振动能量的耗散。“1/3 倍频程分析”以及“传递函数分析”两者方法侧重点不同,两种方法互为补充,对于地铁轨道减振效果的分析与评估均具有十分重要的意义。通过引入“传递函数分析”对地铁轨道振动特性进行研究分析,可以更加全面地评估减振道床的减振效果。     

软土与岩层地质下地铁隧道振动传递特性分析

在软土和岩层不同地质条件下采集列车通过时隧道壁及隧道上方地面距隧道中心线水平距离为0、15 m和30 m处的垂向振动,经过Fourier变换和1/3倍频程处理得到振动的频谱特性,分析不同频段振动的传递损失。结果显示,对于软土地质和岩层地质,在传递过程中都存在两个振动峰值;振动从隧道壁传至地面0 m时,软土内高频振动衰减较大,岩层内低频振动衰减较大;在地面传播过程中,对于软土地质,在15 m处出现振动放大现象;在30 m测试距离内,12.5 Hz以下的低频振动在两种地质条件下均衰减较小,在30 m处40 Hz以上的振动在两种地质条件下均衰减较大,此研究结果可为不同地质条件下地铁线路上部建筑减振及地铁线路规划提供参考。     

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。     

不同轨道结构形式下地铁隧道振动传递特性试验研究

为探明不同轨道结构形式下地铁隧道的振动传递特性及减振效果,以南昌地铁3 号线为工程背景,分别选取普通板式轨道地段、双层非线性减振扣件轨道地段、隔离式减振垫轨道地段,开展现场锤击试验。基于现场测试结果,研究不同轨道结构形式下地铁隧道的振动传递特性,并分析不同轨道结构的减振效果。结果表明：隔离式减振垫轨道的减振效果最佳,其次是双层非线性减振扣件轨道,普通板式轨道减振效果最差;双层非线性减振扣件轨道在80 Hz～170 Hz范围内表现出良好的减振特性,隔离式减振垫轨道则在30 Hz 以上频段均表现出显著的减振特性;与普通板式轨道相比,双层非线性减振扣件轨道和隔离式减振垫轨道的减振效果分别约为5.6 dB和10 dB。     

地铁产生的环境振动及轨道结构减振分析

以南昌地铁1号线八一广场段为工程背景,对轨道-隧道-大地的三维有限元模型进行动力学分析。分别建立三种道床模型：整体道床、弹性支承块道床和钢弹簧浮置板道床。以振动加速度、1/3倍频程振动加速度级和Z振级作为评价指标,比较不同轨道结构下隧道壁及地面的振动响应。随之减振道床支承刚度的变化,分析道床的自振频率对减振效果的影响。计算表明：列车引起的地面振动主频在40 Hz附近;减振道床的自振频率对减振效果有较大影响;钢弹簧浮置板道床减振效果明显优于弹性支承块道床。     

地铁线路中等减振扣件振动测试与减振效果研究

相比其他地铁线路轨道减振形式,中等减振扣件具有造价低、易于维护、方便调节轨距等优点,在地铁建设中逐渐被广泛采用。为研究中等减振扣件在行车环境中的减振性能,对某地铁安装中等减振扣件的直线断面的钢轨振动加速度、道床振动加速度、隧道壁振动加速度以及钢轨动态位移进行现场测量。测量时主要依据GB/T13441 系列标准,采用铅垂向Z振级VLZ作为评价指标,对振动加速度数据进行1/3 倍频程分析。通过与安装普通扣件直线断面的相应测量结果进行对比可知,（1）中等减振扣件可有效减小隧道壁的振动达8 dB以上。（2）通过对钢轨、道床以及隧道壁的振动测试,可知中等减振扣件具有较好的减振效果。（3）根据钢轨动态变形测试结果可知,虽然安装中等减振扣件的钢轨竖向位移、轨头横向位移、轨距变化量比安装普通扣件的有所增加,但是其增加值均在允许范围内,可以满足列车安全运营的要求。（4）研究结果对于中等减振扣件的设计以及地铁线路轨道结构设计与规划具有参考与借鉴意义。     

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。     

成都地铁轨道GJ-III型减振扣件振动控制效果分析

城市轨道交通的振动和噪声问题越来越引起人们的重视,因此控制轨道交通噪声和振动是改善乘客舒适性和环境保护的重要课题。在轨道交通区段采取相应的轨道减振降噪措施,有效地减小列车运行引起的振动。针对成都地铁一号线现场测试比较DTVI2型普通扣件、GJ-I型轨道减振器和GJ-III型双层非线性减振扣件三种轨道扣件系统的动态特性及在正常运营条件下轨道动态变形及振动水平。结果表明GJ-III型扣件符合设计标准,满足列车运行安全要求,GJ-III型扣件相对DTVI2型普通扣件的减振效果可达10.1 dB,减振效果显著,达到振动环保要求。     

水下目标识别的1/3倍频程掩蔽谱方法

在对现有水下目标噪声信号分布研究的基础上,基于声学分析中的1/3倍频程分析和入耳的听觉掩蔽效应,提出了1/3倍频程掩蔽谱特征提取方法,并对水下目标辐射噪声进行了特征提取和特征分析.结果表明,不同类的目标,其主频范围有其固定的区域.Ⅰ类目标的主频一般在100Hz附近,Ⅱ类目标的主频一般在100Hz和200Hz附近,Ⅲ类目...     

减振轨道结构对地铁车内振动与噪声的影响

本文针对减振轨道结构车内振动与噪声比较明显的现象,对国内某一地铁线路不同轨道结构下的车内振动与噪声进行了现场测量与分析。试验结果表明,Z计权方式下的钢弹簧浮置板轨道减振结构的车内垂向与横向振动分别比普通轨道结构高7.46dB和0.57dB,A计权方式下的车内噪声相比增加9.71dB;GJ-32扣件型减振轨道结构的车内垂向与横向振动分别比普通轨道结构高4.94dB和2.88 dB,车内噪声增加8.71dB。通过对试验数据的倍频程和FFT的分析发现,车内的低频噪声主要是出现在钢弹簧轨道结构上,400Hz～700Hz的中频噪声主要出现在GJ-32型减振扣件轨道结构上。由此得出结论,减振轨道结构是导致车内振动与噪声异常的一个重要因素。     

地铁减振轨道建设和选型工作的探讨

根据哈尔滨地铁建设的实际经验,并结合我国近年来轨道隔振工程实践和相关规范修订工作中出现的新情况,对减振轨道选型、设计、建设工作进行反思。提出今后减振轨道选型、设计、建设的改进思路和方向,包括重视各种轨道减振措施对设计施工使用的特殊要求,重视其使用的可靠性,养护维修的便利性,并加强减振轨道现场测试工作。以大量的测试工作为基础,纠正现有使用和评价的误区,进而指导将来的选型和设计建设工作。     

地铁线路轨道中高频动态特性研究

地铁线路轨道中高频动态特性对轮轨振动噪声和钢轨短波长波磨的产生有重要作用。建立地铁整体道床轨道的三维实体有限元模型,结合现场力锤敲击法测试结果,计算分析地铁轨道的中高频动态特性,分析扣件刚度、轮对载荷对轨道中高频动态特性的影响。研究结果表明:普通扣件(垂向静态刚度约40 k N/mm)-整体轨道结构在150 Hz以下低频模态表现为轨道板和钢轨整体的垂向弯曲振动,在150 Hz~1 500 Hz中高频模态表现为钢轨相对于轨道板的弯曲振动、轨道板单独的弯曲振动和钢轨局部的扭转振动;扣件垂向刚度在10 k N/mm~40 k N/mm范围内变化对频率在750 Hz以下钢轨垂向动态特性有影响,对钢轨750 Hz以上的中高频模态振型影响不明显;轮对模态在1 500 Hz以下主要表现为弯曲和扭转振动,其对轨道的低频模态振型(钢轨和轨道板整体垂向弯曲振动)影响不明显,对轨道部分中高频模态(钢轨的垂向弯曲振动)影响明显。在400 Hz~1 100 Hz频率范围内,考虑轮对影响的轨道垂向模态频率增大,增大范围为10 Hz~56 Hz。     

地铁车辆-轨道耦合振动响应分析及轨道结构参数优化

针对在建杭州地铁3号线下穿某文教区工程,根据车辆-轨道耦合动力学理论,分别建立车辆-普通整体道床轨道耦合动力学模型和车辆-钢弹簧浮置板轨道耦合动力学模型.基于赫兹非线性接触关系,实现轮轨间的力平衡和位移协调.利用有限元软件ABAQUS,对两种轨道结构模型的动力响应进行计算,研究轮轨耦合动力相互作用机理和轨道振动源强特性...     

高架候车厅车致振动特性及减振控制研究

为评估某火车站高架候车厅结构车致振动特性及振动对于舒适度的影响,采用振动测试的方法对列车经过时该候车厅不同部位的振动进行现场实测.基于实测数据及数值模拟分析对比,得到该火车站结构不同部位对车致振动的响应特征,在此基础上结合国家标准进行舒适度评估;通过1/3倍频程谱分析,研究结构不同部位各频带范围的加速度振动级.对于加速...     

基于传递函数的发动机附件振动预测

阐述整车异常振动噪声的排查过程,确定问题为发电机和空调压缩机组件1阶共振。通过模态试验和有限元分析结果对比,保证仿真模型准确性,为下一步传递函数分析提供输入。通过测试第三主轴承盖到空压机远端处传递函数,得到结构阻尼信息。采用相同阻尼值,对空调压缩机支架更改前后传递函数进行对比,改进后第1阶模态共振频率提高,同时幅值也有降低。对改进后样件进行整车试验,结果表明,在默认激励保持不变基础上,可通过传递函数来间接反应最终响应结果,从而验证可以利用传递函数对发动机外附件振动进行预测。     

低速行驶地铁轨道振动信号小波去噪参数研究

针对地铁低速行驶时的轨道振动信号,分析小波去噪参数的选取对去噪效果的影响。以北京某地铁站附近的隧道断面的轨道铅垂向振动加速度信号为例,对轨道振动信号进行小波分解、阈值去噪和重构。以信噪比作为去噪质量评价指标,采用Kruskal-Wallis非参数检验方法分析小波系、小波阶数、小波分解层数和阈值的选取对去噪效果的影响。基于信噪比最大化原则,确定地铁低速行驶时轨道振动信号的最优小波去噪参数。结果表明：显著性水平0.05下,小波系、小波阶数的选取对地铁轨道振动信号小波去噪效果没有显著影响,不同的小波分解层数、阈值对地铁轨道振动信号小波去噪效果的影响不全相同;以SymletsA小波系的4阶小波为去噪小波基,经过3层小波分解,基于无偏似然估计阈值和软阈值函数进行小波去噪后的信号获得最大的信噪比,去噪后的振动信号保留了原始信号的峰值特征,同时信号曲线的光滑性有了显著改善。     

随机不平顺激励下地铁整体道床式轨道振动特性研究

对地铁钢轨振动特性和支座反力的探究是研究地铁引起环境振动的关键。为研究整体道床式轨道的振动特性,基于二维车辆–轨道耦合动力学数值分析法和三维有限元法对不同车速、不同轨道不平顺激励工况下的钢轨垂向振动加速度、振动速度、钢轨位移、支座反力和时域轮轨力进行仿真计算。结果表明：车速一定时,由同种方法计算得到的不同轨道不平顺激励下钢轨最大的垂向位移、支座反力在数值上的差异在5 %以内;同种轨道不平顺谱激励下,钢轨最大的垂向振动加速度、振动速度、垂向位移、支座反力以及时域轮轨力波动范围随车速增大而增大;在钢轨最大垂向振动速度、垂向位移和支座反力方面,基于二维数值分析模型的计算结果大于三维有限元模型的计算结果。根据两种方法计算所得的最大支座反力分别占单个车轮静载的40.46 %和37.44 %;同一车速工况下,钢轨最大的垂向振动加速度、垂向速度、垂向位移、最大支座反力以及时域轮轨力的最大变化范围均在美国五级谱激励条件下取得。     

随机不平顺激励下地铁整体道床式轨道振动特性研究

对地铁钢轨振动特性和支座反力的探究是研究地铁引起环境振动的关键。为研究整体道床式轨道的振动特性,基于二维车辆–轨道耦合动力学数值分析法和三维有限元法对不同车速、不同轨道不平顺激励工况下的钢轨垂向振动加速度、振动速度、钢轨位移、支座反力和时域轮轨力进行仿真计算。结果表明：车速一定时,由同种方法计算得到的不同轨道不平顺激励下钢轨最大的垂向位移、支座反力在数值上的差异在5 %以内;同种轨道不平顺谱激励下,钢轨最大的垂向振动加速度、振动速度、垂向位移、支座反力以及时域轮轨力波动范围随车速增大而增大;在钢轨最大垂向振动速度、垂向位移和支座反力方面,基于二维数值分析模型的计算结果大于三维有限元模型的计算结果。根据两种方法计算所得的最大支座反力分别占单个车轮静载的40.46 %和37.44 %;同一车速工况下,钢轨最大的垂向振动加速度、垂向速度、垂向位移、最大支座反力以及时域轮轨力的最大变化范围均在美国五级谱激励条件下取得。     

地铁车轮多边形磨损对浮置板轨道振动特性的影响

车轮多边形磨损是地铁车辆运营过程中经常出现的现象,该现象易导致车辆和轨道结构发生异常振动。针对国内某地铁线路,在现场测试车轮多边形磨损状态基础上,通过测试对比有、无车轮多边形磨损的车辆通过地铁线路减振式钢弹簧浮置板道床段和非减振普通整体道床段时的轨道振动加速度,研究地铁车轮多边形磨损状态对轨道振动大小和减振特性的影响。结果表明：调查的地铁线路列车车轮存在13 阶～17 阶多边形磨损,其粗糙度平均水平为21.3 dB re 1 μm;当存在车轮多边形磨损的列车通过浮置板轨道时,钢轨、弹条、轨枕、道床、隧道壁测点的垂向振动加速度均方根值分别为105.09 m/s2、154.41 m/s2、13.04 m/s2、8.16 m/s2、0.028 m/s2,与无车轮多边形磨损列车通过时相比,振动水平分别增大了137.5 %、145.3 %、105.4 %、111.9 %、75.0 %。车轮多边形磨损对浮置板轨道的道床板及其以上部件振动水平的影响比对普通整体道床轨道的更显著,对浮置板轨道隧道壁振动的影响则小于对普通整体道床轨道隧道壁的影响。存在车轮多边形磨损的车辆通过浮置板轨道时,通过频率为61 Hz～104 Hz,易激发轨道的整体垂向弯曲共振模态,引起道床板振动幅值过大。在运行列车有、无13 阶～17 阶多边形磨损时,钢弹簧浮置板轨道减振量分别为29.33 dB和35.11 dB,车轮多边形磨损的存在降低浮置板轨道的减振效果。     

地铁浮置板轨道系统导纳特性与钢轨波磨关系研究

为了探明钢弹簧浮置板轨道区段波磨发生机理及与轮轨系统参数影响规律。首先基于现场测试的钢轨波磨特征,分析波磨典型波长及其通过频率;其次建立轮对和钢弹簧浮置板轨道三维有限元模型,分析轮轨共振模态与浮置板轨道钢轨导纳特性,探讨钢轨扣件刚度、浮置板隔振器刚度与轮对振动模态对钢弹簧浮置板区段钢轨波磨的影响规律。结果表明（：1）钢轨扣件刚度对波磨发生和发展有重要的影响。钢轨扣件刚度越低,将激发钢轨较大的振动,在特定频段上过大的钢轨振动会导致对应波长的波磨加剧,进而加速波磨的发展。（2）从轮轨系统模态分析,358 Hz的钢轨横向弯曲变形频率与测试线路产生特征波长为31.7 mm波磨引起的轮轨振动频率较为接近;可通过采取减振措施来抑制轮轨系统在358 Hz处的横向振动响应,会相应地减缓钢轨磨耗。