周期性浮置板轨道弹性波传播行为及波动效应

为探究复杂周期性浮置板轨道结构中的弹性波传播行为及波动效应的内在机理，基于无限周期结构的弹性波理论建立浮置板轨道结构模型，计算并分析结构带隙特征、弹性波传播机制以及移动荷载激励下的波动效应。结果表明：复杂周期性浮置板轨道结构在0～300 Hz范围内存在8个带隙，且带隙可阻碍弹性波在结构中的传播；带隙特征主要受结构刚度影响，可通过改变钢弹簧刚度、剪力铰剪切刚度和基础分布刚度来调节带隙范围；由于浮置板、轨道和隧道衬砌结构的弹性波局域共振作用，浮置板轨道结构减振效果在■倍共振频率范围内劣于整体道床轨道结构，而在大于■倍共振频率时才优于整体道床轨道结构；结构加速度响应峰值由荷载速度线与频散曲线的交点所产生，带隙和通带范围内弹性波存在不同的波动效应，且带隙对弹性波正向多普勒效应具有抑制作用。     

有砟轨道结构弹性波传播特性研究

铁路轨道结构沿线路纵向具有明显的周期特征,固体物理领域研究表明弹性波在周期结构中的传播具有带隙特性。以有砟轨道结构为研究对象,从轨道结构周期特征出发,开展弹性波在轨道结构中传播特性的研究。建立周期性轨道结构模型并将钢轨考虑为Timoshenko梁,基于Bloch定理和传递矩阵法求解周期性轨道结构中弹性波的频散曲线,得到轨道结构带隙范围;利用弹性波叠加原理,计算简谐荷载作用下无限长轨道结构的动力响应;采用功率流方法分析弯曲波能量在周期性轨道结构中的传播特性。研究结果表明:周期性轨道结构具有明显的带隙特征,在带隙范围内弹性波在轨道结构中无法自由传播,且外界激励也无法向系统输入能量;通带范围内可进行能量的输入与传播。     

套靴轨枕轨道钢轨波磨初步研究

研究某地铁套靴轨枕轨道结构小半径曲线波磨形成机理。通过现场调查和试验测试,了解波磨的基本特征,结合轨道结构动力学理论对波磨形成机理进行预测分析;建立车辆簧下质量与套靴轨枕轨道耦合作用的三维实体有限元模型,利用该模型分析轨道结构的模态振型和共振频率与波磨的关系,给出波磨形成机理的初步解释,并探讨簧下质量对轨道结构响应以及波磨成因的影响。数值计算结果与现场测试结果相吻合。研究发现,车辆通过该轨道时,钢轨连同套靴轨枕一起相对轨道板的垂向弯曲振动容易被激发,是50mm波长波磨形成的根本原因。     

廉价减振型宽枕碎橡胶道床轨道

介绍以传统的宽枕轨道框架、碎橡胶道床、枕端无遮挡弹性定位和枕间弹性材料密封装配成的,具有三维弹性支撑的碎橡胶道床轨道.试图以其廉价及有效减振的特色,取代碎石道床轨道、无碴轨道和昂贵的浮置板轨道结构.此种道床轨道可在城市轨道交通的地面、地下和高架桥上应用.     

基于能量泛函变分原理的三层有砟轨道垂向振动带隙分析

客货混运铁路在我国分布较广且具有明显周期特征,研究其弹性波传播特性对于轨道结构振动控制具有重要意义.以有砟轨道结构为研究对象,建立三层周期性有砟轨道结构,并提出一种基于能量泛函变分原理和平面波级数展开的混合方法,用以求解轨道结构的带隙特性.与有限元软件COMSOL仿真结果对比验证了混合方法的准确性.此外,还研究了刚度对...     

高速道岔尖轨弹性波频散特性研究

高速道岔尖轨弹性波频散特性研究对道岔伤损检测以及揭示弹性波作用下钢轨裂纹动态扩展机制具有重要意义.基于半解析有限元方法,对于尖轨跟端60D40钢轨和CHN60钢轨,求解得到频散曲线,并结合波结构对比分析两种钢轨的频散特性;对于尖轨尖端由60D40钢轨铣削加工而成的变截面钢轨,求解不同位置断面的频散曲线.结果表明,频散特...     

无砟轨道板脱空检测技术研究

由于行车荷载、温度应力等因素的影响,无砟轨道板经常出现脱空、翘曲等问题,影响轨道交通的正常运营。但目前常用的轨道检测方法多集中在轨道高差、水平的检测上,对于轨道板在行车过程中产生的脱空检测效果不佳。本文对比冲击弹性波在无砟轨道板脱空检测中相对于红外线、电磁波等方法的优越性,并结合工程实际验证了冲击弹性波在无砟轨道板脱空检测中的可行性。     

双线隧道弹性整体道床无缝线路轨道纠偏技术

弹性整体道床铺设超长无缝线路是一种新型轨道结构形式,在长大铁路隧道和城市轻轨建设中已广泛应用.针对长大铁路双线隧道轨道结构施工中发生的弹性整体道床轨道偏移问题,阐述了纠偏的方法和施工工艺,为以后同类工程提供借鉴.     

地铁轨道减振性能的落轴冲击仿真分析

建立落轴冲击有限元模型,仿真分析地铁弹性扣件、弹性支承块和浮置板等三种轨道结构的冲击响应,对比分析了其减振性能.结果表明,弹性支承块轨道通过轨下和块下刚度的合理匹配,动力性能优于弹性扣件结构;浮置板轨道结构的减振效果最好,受行车速度的影响较小.采用所建落轴冲击数值模拟方法,可有效分析不同形式轨道结构的动力性能.     

基于梯形轨枕轨道振动特性的钢轨波磨研究

针对我国部分地铁线路出现振动噪声加剧及钢轨异常波磨的现实情况,研究减振轨道钢轨波磨产生原因。利用仿真软件Simpack建立包含地铁车辆和轨道结构的车辆系统动力学模型,分析车辆通过速度与轨道结构振动频率的关系以及弹性轨道结构共振特性,得到梯形轨枕轨道钢轨波磨可能形成原因。研究结果表明:在振动频率230 Hz(R1 200 m)、225 Hz(R2 000 m)以及211 Hz(R3 000 m)处,内侧钢轨与梯形轨枕出现更为明显的共振现象,仿真计算波磨波长和现场实测数据接近;对比相同曲线半径下的普通轨道和梯形轨枕轨道振动频率的分布情况,得出钢轨波磨与轨道结构固有振动特性有关。轨道结构固有振动特性及车辆曲线通过速度是造成钢轨波磨形成的关键因素。     

基于冲击回波法识别无砟轨道混凝土结构中的蜂窝伤损深度研究

为了研究高速铁路无砟轨道混凝土结构相继出现不同程度的伤损问题,借助于有限元软件ANSYS LSDYNA 3D数值模拟冲击回波,研究应力波在轨道板中的传播速度和传播规律,采用冲击回波法识别轨道板中蜂窝伤损的深度。研究结果表明:应力波在蜂窝伤损和砂浆界面发生反射,在频谱图中形成不同峰值,通过频谱伤损定位原理可以确定出轨道板中蜂窝伤损的具体深度。     

基于半解析有限元法的钢轨导波适用模态研究

研究目的:为选择出适用于钢轨导波无损检测的优势模态,采用半解析有限元法并基于哈密顿原理建立钢轨导波传播的控制方程,求解0~100 k Hz频率范围内的钢轨导波频散特性曲线。通过建立有限元模型对钢轨低频范围内的振动模态进行分析,验证半解析有限元法的准确性。在此基础上,提出将有限元法与半解析有限元法相结合的方法,用以分类并追踪钢轨理想导波模态,并根据相应的振型对理想模态导波进行激励和验证。研究结论:(1)随着频率的增大,钢轨导波振动模态数目迅速增加,但频散效应呈减小趋势;(2)对于钢轨基本振动模态,其横截面变形由整体变形逐渐演化为局部变形,其中扭转振动模态适用于轨腰检测,横向弯曲振动模态及竖向弯曲振动模态适用于轨底缺陷的检测;(3)在理想导波模态最大变形位置处施加激励荷载可以成功地激励出理想的导波;(4)本研究结果可为导波传感器设计与优化以及检测试验提供理论参考。     

横向地震作用下车辆−板式无砟轨道系统随机振动分析

地震波本质为非平稳随机过程。为了准确分析地震波对车辆?轨道系统非线性振动行为及动力可靠度的影响,基于车辆?轨道动力相互作用模型、轨道不平顺概率模型和概率密度演化方程,建立考虑轨道随机不平顺作用的横向地震?车辆?轨道系统随机分析及可靠度计算模型。以地震波演化功率谱模型为例,峰值加速度取为1.96 m/s2,对地震和轨道不平顺联合作用下的车辆?轨道系统随机响应进行数值分析。研究结果表明:当考虑轨道不平顺和地震波的联合作用时,车体横向加速度和轮轨横向力较仅考虑地震波作用下的系统响应增大约10.92%和24.97%;轨道随机不平顺与地震随机波的耦合将进一步增大结构动力响应的离散性,故而开展地震和轨道随机不平顺的联合分析是必要的。     

电传动机车轮轨动力学性能研究

采和机车－轨道耦合动力学理论与方法，研究了电传动机车与轨道的动态相互作用问题，以抱轴式驱动系统电力机车为例，建立了机车一轨道查互作用统一的模型，运用ＶＩＬＴ领导具软件分析比较了弹性和风性抱轴式电传动机车对轨道的动力作用及牵引电机的振动特性，文章还讨论了牵引中种悬挂方法以动力学性能影响的特征，从而指出其适应范围。     

微型桩加固土质边坡的加速度响应及其频谱特性研究

通过大型振动台试验,对微型桩及桩间土的加速度峰值分布规律进行了分析,并利用小波包分析具有的频带划分均匀能力和时频局部化性质,对水平向加载的El-centro波进行了分解,从而对其频谱特性进行了研究。试验结果表明:(1)由于加速度沿高程放大效应的影响,微型桩及桩间土的加速度峰值往往在桩顶处达到最大值;(2)影响微型桩和桩间土加速度的主要频段为低频地震波即第一频带(0.10~6.26 Hz)及第二频带(6.26~12.51 Hz);(3)高频地震波作用下,滑体底部位置处桩间土的响应情况较微型桩来说更加强烈,而在桩底位置处后排微型桩的加速度响应更为强烈。在实际工程设计与施工中,应避免微型桩与第一频带及第二频带下的地震波发生共振,对加速度响应比较强烈的位置应重点关注。研究结果可以为同类地区治理类似滑坡提供抗震设计支撑。     

电机悬挂方式对LIM地铁系统动力特性的影响研究

研究目的：研究直线电机地铁在不同电机悬挂方式下的气隙变化规律及车辆、轨道的动力响应特性，并将二者进行比较。研究方法：应用车辆轨道耦合动力学理论，分别建立不同悬挂方式下的系统模型并编制相应的仿真程序，通过在轨道局部加入谐波型余弦不平顺激励对系统的动力特性进行分析。研究结果：2种悬挂方式对系统的各向加速度和轮轨力的影响差别较小，而气隙变化呈现明显不同的规律。研究结论：直线电机采用架悬式悬挂时，要严格控制幅值大于5．5mm的长波不平顺，防止电机和反力板之问的刮蹭；而当采用抱轴式悬挂时，要注意控制大幅值的短波不平顺出现，防止气隙过大，影响电机效率。     

减振型无砟轨道轨枕结构对比分析

减振型无砟轨道形式较多,典型的有弹性支承块式轨枕和SAT S312双体轨枕,以及一种新型的减振型轨枕——弹性长枕。为了给无砟轨道设计中轨枕形式及参数的选取提供参考,通过建立弹性长枕的三维有限元模型,考虑避免弹性长枕结构与线路激振发生共振,从弹性长枕的枕下胶垫刚度、侧面套靴刚度、埋深及支撑长度4个方面进行模态分析,给出弹性长枕合理的参数匹配,再对3种轨枕做出对比分析。结果表明:3种减振型轨枕中,弹性长枕的结构最优,SAT S312双体轨枕次之,弹性支承块式轨枕最差。     

车站站场室外场景3D联锁仿真软件设计

车站站场室外场景3D联锁仿真软件实现了车站联锁控制过程的三维实时动态复示。该软件的设计采用3D MAX软件对各信号设备建模,采用C#编程语言在Unity3D平台下制作转辙机带动道岔转换、轨道电路光带显示及信号机点灯等动画;通过实时接收计算机联锁仿真软件数据驱动车站站场室外3D设备动作,直观地展示排列进路、模拟走车等车站室外作业和几类故障情况的仿真效果,为车站联锁控制系统的教学或培训服务。     

调频式钢轨阻尼器安装偏差对钢轨振动衰减率的影响

为提高调频式钢轨阻尼器的减振降噪作用,本文基于谱元法建立简化计算模型,推导出钢轨单元的谱传递矩阵,再用BLOCH定理计算出钢轨振动衰减率。通过计算安装调频式钢轨阻尼器前后钢轨的振动衰减率,分析调频式钢轨阻尼器对钢轨振动衰减率的影响,并计算对比调频式钢轨阻尼器安装偏差的影响。结果表明:调频式钢轨阻尼器能大幅度提高自身工作频率附近的振动衰减率,在300,1 700 Hz附近均出现新的带隙,且钢轨一阶Pinned-pinned共振频率附近的带隙被拓宽,相应的衰减率峰值也得到提高;调频式钢轨阻尼器安装偏差会对500 Hz以上高频部分的振动衰减率产生影响,对500 Hz以内的几乎不会产生影响。     

连拱隧道爆破荷载效应分析

针对连拱隧道设计、施工中存在的问题,采用三维有限差分程序FLAC3D2.0,对连拱隧道进行了爆破荷载数值模拟分析,分析结果表明:在相同条件下,爆破振动受围岩弹性模量E的影响较大,围岩越弱、振动越强烈,反之,围岩越硬、振动越小;爆破应力波最初以冲击波的形式向外传播,随着波阵面不断向外传播,冲击波发生衰减,逐渐从强冲击波衰减成弹性波和地震波,围岩越好、衰减速度越快;爆破振动对隧道的危害主要由一次齐爆最大单响装药量确定;爆破对临时支护的影响较显著,应采用有效措施保护中墙。