浮置板轨道结构类型比较及其隔振性能分析

基于双层Euler-Bernoulli梁理论,分别给出了连续现浇浮置板和轨枕板式预制浮置板轨道结构在移动荷载作用下的耦合动力学分析模型.通过Fourier变换在波数-频率域内求解频散曲线,采用围道积分法进行Fourier逆变换求得结构系统的振动响应,对两类浮置板的频散特性和隔振性能进行分析.结果表明,现浇浮置板轨道的截止频率略高于预制浮置板轨道截止频率,浮置板频散曲线的曲率与抗弯刚度成正比,预制浮置板的频散曲率基本为零.列车运行速度越高,浮置板轨道结构振动响应越大.当列车速度小于20 m/s时,速度增加对现浇浮置板响应影响并不明显,而预制浮置板振动幅值会明显增大.预制浮置板共振时结构中存在驻波,其共振幅值将大于现浇浮置板.当激励频率远离截止频率时,预制浮置板响应衰减较快,在高频激励下的响应幅值与连续现浇浮置板相差不大.     

地铁浮置板轨道结构隔振研究进展

从地铁轮轨之间的相互作用分析了激振源以及激振力表达模型和施加方式,在阐述浮置板轨道隔振原理、分析橡胶支承浮置板和钢弹簧支承浮置板基本结构的基础上,剖析了基于集总参数模型、连续弹性支承模型、连续弹性点支承模型的浮置板轨道隔振系统动力学建模方法。从动力学性能、模态分析、隔振性能3个方面阐明了浮置板轨道的动态响应性能。针对浮置板轨道隔振存在的主要问题,指出基于可调刚度、阻尼的隔振器参数优化与(半)主动隔振控制技术是其发展的方向。     

钢弹簧浮置板柔性轨道模态分析

利用有限元软件Hypermesh生成钢弹簧浮置板轨道的柔性体文件,导入到车辆动力学软件Simpack中建立刚柔耦合模型。对该模型进行模态分析,可知整个系统会产生新的模态振型,与轮对浮沉和轮对侧滚频率相关,今后在轨道与车辆的设计当中须尽量避免发生共振,并留有足够的阻尼设计。     

基于振幅放大机制的周期钢弹簧浮置板轨道结构低频振动控制

钢弹簧浮置板轨道结构因其具有良好的减隔振性能在城市轨道交通中应用广泛,但对于20 Hz以下的低频振动,尤其是人体敏感频率范围内(4～8 Hz)的隔振效果并不理想。鉴于此,引入振幅放大思想,设计了一种杠杆式隔振器,用于有效提升钢弹簧浮置板轨道在人体敏感频率范围内的隔振效果。基于钢弹簧浮置板轨道结构的周期性特征,采用能量泛函变分法并结合人工弹簧技术建立了配置有杠杆式隔振器的周期性钢弹簧浮置板轨道结构带隙特性分析模型;以带隙特性作为评价指标,从研究振动波传递的角度出发,系统地分析了配置有杠杆式隔振器的钢弹簧浮置板轨道结构中弯曲振动波的传递路径特征,验证了杠杆式隔振器对轨道结构中低频弯曲振动波的调控作用。在此基础上,进一步考虑列车荷载的作用,分析验证了动态轮轨力作用下杠杆式隔振器的低频隔振性能以及对轨道结构动力响应的影响。结果表明：杠杆式隔振器对浮置板轨道的低频弯曲波调控效果明显,由0～9.6 Hz成功调控至4 Hz以下;与普通浮置板轨道相比,4～8 Hz范围内传递至下部基础的力大幅度衰减,最大衰减约20 dB,同时,杠杆式隔振器对轨道结构的振动也有一定的抑制效果。     

基于一维卷积神经网络的浮置板钢弹簧损伤检测方法

钢弹簧浮置板轨道可有效缓解地铁带来的环境振动问题,但目前针对钢弹簧损伤检测方法的研究尚十分匮乏.本文提出了一种基于一维卷积神经网络(1D-CNN)的钢弹簧损伤检测方法,利用轨道板垂向加速度构建数据集,通过1D-CNN对经简单预处理的原始数据进行特征提取并对损伤情形下的数据和正常情形下的数据进行分类.为评估该方法的性能,...     

钢弹簧浮置板轨道结构的动力特性分析

利用ANSYS软件，建立了浮置板轨道系统的有限元模型。采用Newmark时间积分方法，模拟了列车荷载作用下，浮置板轨道结构的瞬态响应。分析表明，浮置板轨道的隔振效率远优于普通板式轨道，弹簧隔振器的刚度、阻尼等参数对浮置板的振动特性影响较大。     

地铁线路钢轨焊接区轮轨动力学问题

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了地铁车辆-整体道床轨道垂向耦合模型,以实际测量得到的地铁线路钢轨焊接接头不平顺作为轮轨界面不平顺激扰输入,分析了接头不平顺引起的轮轨动力响应特征,以及行车速度、不平顺波长、不平顺波深、轨下胶垫刚度以及轨道结构形式等对焊接接头不平顺激扰下轮轨动力响应的影响。分析结果表明,不平顺波长的减小以及不平顺波深的增大会恶化焊接区轮轨动力响应,轨道结构弹性的提高有助于改善车辆-轨道耦合系统动力学性能。     

不同轨道结构形式下地铁车辆部件振动及应力分析

国内某地铁线路主要存在普通短轨枕整体道床、12 mm弹性短轨枕整体道床、18 mm弹性短轨枕整体道床三种轨道结构形式,为了研究不同轨道结构形式下车辆部件振动加速度及应力的差异,通过现场测试和数值分析的方法,对该地铁车辆部件运行状态及特性进行调查。通过对比测试数据发现,在该线路普通短轨枕整体道床上运行时,车辆部件振动加速度RMS值、一系钢弹簧应力RMS值均超过其他两种轨道结构形式上测试结果的两倍,在不同轨道结构形式下,车辆部件振动加速度、一系钢弹簧应力测试数据的特征峰值频率均与对应区段轨道表面不平顺通过频率吻合。基于线性累计损伤理论,结合一系钢弹簧应力测试结果计算弹簧疲劳寿命发现,在12 mm和18 mm弹性短轨枕整体道床线路运行时,弹簧的疲劳寿命达到设计要求;在该线路普通弹性短轨枕整体道床线路运行时的弹簧疲劳寿命远小于其他两种轨道结构形式下的计算结果,仅9.77万公里。     

CRTSⅡ型轨道砂浆脱空对车辆-轨道系统动力性能的影响

为研究CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆层与轨道板脱离对车辆和轨道结构动态响应的影响，利用有限元分析软件ANSYS结合动力学仿真软件SIMPACK建立了CRH2型车辆-弹性轨道耦合动力学模型。分析板端砂浆横向完全脱空时，不同脱空位置和脱空长度对轮轨垂向力、轮重减载率、车体垂向加速度、轨道垂向位移和轨道板拉应力的影响。结果表明：轨道板垂向位移和拉应力受砂浆脱空影响最大，可作为砂浆脱空时，轮轨系统是否满足安全要求的衡量指标。车辆和轨道位移响应受板端单侧脱空和板端对称脱空影响基本相同，但相邻板端脱空对其影响更加显著；板端单侧脱空和相邻板端脱空对轨道板拉应力影响较为一致，但其影响力度小于板端对称脱空。板端单侧脱空长度达1.95 m、板端对称脱空和相邻板端脱空长度达1.3 m时，车辆或轨道结构响应将接近或超出安全限值。通过分析砂浆不同脱空工况下轮轨系统动力学响应，可为砂浆脱空维修提供依据。从而减少轨道维修次数、节约维修成本，同时延长轨道系统寿命、保证行车安全。     

基于离散元与有限元耦合的有砟道床动力学特性研究

针对有砟道床的动力学特性问题,对不同行车速度和列车轴重下的轨枕应力和道床沉降情况进行了研究,对细观角度下的道砟平均角速度变化和道床沉降特性之间的关系进行了归纳。提出了一种基于真实道砟颗粒模型,采用有限元与离散元耦合建模的方法建立了轨枕-道床的有砟轨道精细化模型;利用EDEM软件和ANSYS软件的耦合模块,对不同行车速度和列车轴重下的有砟道床的动力学特性进行了仿真测试分析,在道床沉降上与已有实验数据进行了相关对比。研究结果表明:该数值模型能够较好地模拟真实情况,行车速度和轴重对于道床沉降呈现正相关关系;行车速度和轴重对于道砟的平均角速度呈现负相关关系;随着列车运行速度和轴重的增加,轨枕最大应力值随之变大;轨枕和道床之间的接触强度越大,道床沉降量也越大。     

广州市轨道交通二十二号线工程中地下线预制轨道板铺设施工工艺

城市轨道交通工程的地下轨道通常采用现浇整体道床结构,但现场施工作业面狭窄,不利于各项工作的顺利开展,同时现浇整体道床施工工序较多,可能出现质量问题。相比之下,预制轨道板可突破现浇结构的局限性,有效减少现场工作量,在施工条件较差的工程中更具适用性。鉴于此,以广州市轨道交通二十二号线为例,着重围绕其中的地下线预制轨道板铺设施工工艺展开分析,阐述施工环节以及具体的作业方法,并针对质量通病提出防治措施,保证了工程的整体质量。     

地铁减振措施过渡段减振性能的测试与分析

为了研究城市轨道交通环境振动领域中过渡段频率特性、实际减振效果和振动特性等同题,通过对北京多种减振措施过渡段进行测试,以DT-Ⅵ2型扣件与钢弹簧浮置板道床过渡段测试分析为例,同时使用其他减振措施过渡段进行验证,发现过渡段会影响不同减振措施交界处两侧100m内的减振效果.测试结果表明:过渡段交界处两侧不同减振措施的振动能量会发生变化,频率分布也会发生变化;在过渡段交界处两侧100m内的减振效果呈线性变化趋势.经过大量测试分析结果统计,提出过渡段减振效果预测公式,并进行验证.     

轨道交通车桥耦合振动仿真改进方法与应用

针对车桥耦合振动软件仿真模型中不能全面分析系统振动响应的问题,利用SIMPACK软件的柔性轨道模块,并结合自编的钢轨*. ftr文件,提出一种基于SIMPACK与ANSYS软件的联合仿真改进方法。进而建立车辆-浮置板轨道耦合振动分析模型,并计算钢轨与浮置板结构的位移响应,计算结果与已有文献对比吻合良好,验证了该耦合方法的正确性;最后以某高架简支U形梁桥为研究对象,建立列车、轨道、U形梁与桥墩的耦合振动精细化模型,对桥梁系统的振动响应进行分析。结果表明:利用改进方法建立的模型能全面地分析车桥系统各结构的振动响应,分析结果可为桥梁减振设计提供参考。     

地铁环境振动源强测试与评价标准分析

实测南昌地铁1号线隧道内约200趟列车通过邻近非减振与减振断面的振动响应。基于不同振动评价标准,从统计角度分析了不同车次列车运行对时域和频域的影响、测点位于隧道壁不同高度对振动源强值及钢弹簧浮置板减振量评价的影响。分析结果表明:钢弹簧浮置板隧道壁上的减振效果明显,但浮置板本身的振动响应大幅增加。不同车次对各测点低频段及隧道壁高测点影响较大,但对Z振级影响较小。振动在隧道壁上低频段有所放大。由隧道壁低测点测得的最大Z振级最适合评价地铁源强值,南昌地铁实测源强值为76.66 d B。不同高度测点及不同评价标准对浮置板减振量评价有较大影响,建议采用低测点最大Z振级评价浮置板减振量。     

地铁和城铁引起地表振动的测试分析

通过对北京地铁二号线、十三号线沿线特定地段列车通过时引起地面振动的测试分析发现,在列车通过时引起的地表振动中高于10Hz以上的振动信号很容易被土层衰减,而在1~10Hz的振动信号难以衰减,其振动强度是无列车通过时的30~100倍。而且测试发现1~10Hz范围的振动信号在100m范围内传播几乎没有衰减。对于采用"钢弹簧浮置板道床"轨道减震装置路段,地表观测显示在1~10Hz频段上振动信号有一定减弱,但仍超出无列车通过时振动信号的10倍以上。因此,地铁低频振动引起的环境背景地面运动水平的显著提高无疑会对地铁沿线大型精密仪器设备的正常使用带来不利影响。     

地铁车辆钢弹簧断裂后的扭曲轨道通过安全性研究

针对地铁车辆转向架常见的一系钢弹簧断裂故障，首先从理论上分析了钢弹簧断裂后的参数变化，然后建立了地铁车辆的动力学仿真模型，考虑弹簧端部支撑圈断裂和弹簧中部有效圈断裂两种故障类型，对比分析了故障车辆和正常车辆通过扭曲轨道的各项安全性指标。研究结果表明：钢弹簧断裂对车辆垂向相关的安全性指标影响明显，主要是轮重减载率和脱轨系数，对轮轴横向力影响很小；此外，不同的钢弹簧断裂类型对车辆的安全性指标影响规律类似，但是数值不同；虽然钢弹簧断裂会恶化车辆的安全性指标，但是各项安全性指标均小于相应的限值，满足标准要求。     

磁浮轨排铺设装备-轨排轨道梁耦合动力学分析

磁浮轨排铺设装备是用于中低速磁浮轨道铺设施工的一种设备.针对磁浮轨排铺设装备在轨排轨道梁上行驶时的耦合动力学问题进行了研究.对磁浮轨排铺设装备-轨排轨道梁耦合动力学模型进行了分析,建立了整个系统的动力学方程,以德国高干扰轨道不平顺谱模拟轨排不平顺谱作为激励,分别运用数值分析和联合仿真分析对系统耦合动力学模型进行求解.数...     

高速列车流固耦合的平衡状态方法

为实现横风下车辆-轨道耦合动力学和列车空气动力学之间的联合仿真,提出一种快速高效计算的平衡状态方法。在忽略轨道不平顺情况下,轮流交替求解稳定气动力作用下的车辆-轨道耦合动力学响应以及稳定姿态下的列车流场和气动力;通过收敛准则判定横风下高速列车的平衡状态;将平衡状态下的稳定气动力加载车辆-轨道耦合动力学并计算高速列车动力学响应。研究横风速度为13.8 m/s时高速列车以350 km/h运行的流固耦合动力学行为。比较平衡状态方法、交互式联合仿真和离线仿真三种计算方法关于气动力和安全性指标结果的差异,研究结果表明,采用平衡状态方法与交互式联合仿真方法的计算结果差异较小,但平衡状态方法的计算效率远高于交互式联合仿真方法的计算效率。     

基于Timoshenko梁模型的车辆-轨道耦合系统垂向随机振动分析

将钢轨视为无限长Timoshenko梁,由两层弹簧阻尼系统连续支撑,在频域建立车辆-轨道垂向耦合动力学模型。提出采用格林函数法求解钢轨运动偏微分方程,可在较宽频域内得到轨道动力响应避免模态截断频率限制,结合车辆方程求解点导纳及传递导纳,运用虚拟激励法将真实轨道谱激励作为系统输入,求解车辆-轨道系统随机振动响应,并将该弹性轨道与传统刚性轨道、简化弹簧轨道模型结果进行对比。研究结果表明,采用格林函数法求解无限长Timoshenko梁弹性轨道模型可快速实现全频域计算,得到轨道系统频率响应特性。利用虚拟激励法及叠加法,可得到轮轨多点接触工况下的车辆与轨道结构随机振动响应。采用刚性轨道结构模型会导致过高估计车辆结构在高频的振动,整个耦合系统振动响应均对速度较敏感。考虑轨道弹性影响的弹性轨道模型更符合实际,采用格林函数法求解轨道模型较为快速精确。     

旅行车横置钢板弹簧独立悬架运动特性的研究

带横置钢板弹簧的独立悬架系统运动特性的研究在国内还处于空白.文中利用机械系统动力学软件ADAMS 建立刚柔耦合的横置钢板弹簧独立悬架系统的仿真模型,并进行了仿真分析和试验研究,独立悬架运动特性的仿真分析结果与试验数据基本一致.