城市轨道交通低频减振轨道结构研究

针对城市轨道交通常规减振型轨道结构在低频域(30Hz)范围内因共振放大低频振动的现象,提出一种被动式动力减振轨道结构。基于扩展定点理论和有限单元法,利用最优同调和最优阻尼条件,得到抑制浮置板轨道1阶模态振动的最优刚度和阻尼。以短型钢弹簧浮置板轨道为例,建立车辆-被动式动力减振浮置板轨道耦合动力学模型。计算结果表明:被动式动力减振浮置板可有效抑制13 Hz(短型浮置板1阶固有频率)附近的振动加速度,质量比为0.2时被动式动力减振浮置板使13Hz处振动降低12dB;被动式动力减振浮置板使弹簧支点反力在13Hz附近的峰值明显降低,有效降低传递至周围建筑物的低频振动;被动式动力减振浮置板轨道结构的质量比越大,其对1阶模态振动的减振效果越好。     

浮置板轨道结构振动模态分析

人们对城市轨道交通所产生的振动及噪声污染问题越来越重视,为此在减振要求特殊地段采用了浮置板轨道结构.而轨道结构的减振性能与其固有频率有关,因此需要对轨道结构的动力特性进行更深入的研究.建立了浮置板轨道系统的振动分析模型,并对浮置板轨道系统进行了模态分析,得到了该系统的振动动力特性(固有频率、振型).     

北京地铁5号线钢弹簧浮置板轨道减振效果测试与分析

钢弹簧浮置板轨道是我国城市轨道交通采用的主要减振措施之一。在北京地铁5号线灯市口站—东四站区间,测试运营地铁在浮置板轨道地段和普通整体道床地段的地面垂向振动加速度,并进行时域和1/3倍频程频谱分析。分析结果表明:钢弹簧浮置板轨道对隧道正上方减振效果最好,在两侧,随着距离的增大减振效果逐步变小。钢弹簧浮置板轨道对10 Hz以内的振动成分没有作用,地面振动的能量主要分布在10～20 Hz,钢弹簧浮置板轨道对此频域范围内的减振效果最好。     

杭州地铁1号线浮置板轨道减振效果对比分析

由于浮置板轨道减振效果较好,在地铁建设中使用比例大幅度增加。结合杭州地铁1号线钢弹簧浮置板和橡胶浮置板的测试结果,对比分析两种浮置板的自振特性、隧道内和地面减振效果。分析结果表明：受不同的轨道结构形式、不同的列车类型、运行速度、隧道结构等诸多因素影响,钢弹簧浮置板和橡胶浮置板轨道有不同的振动频率特性;钢弹簧浮置板竖向自振频率为7.90 Hz,橡胶浮置板竖向自振频率为14.87 Hz,钢弹簧浮置板和橡胶浮置板的高频减振效果高于低频的减振效果;橡胶浮置板对于高于25 Hz的振动有8～16 dB的减振效果;弹簧浮置板对于高于12.5 Hz的振动有8～22 dB的减振效果,钢弹簧浮置板轨道对于控制列车运行产生的环境振动更有效。     

地铁钢弹簧浮置板轨道的减振效果分析

应用ABAQUS软件建立列车—轨道—隧道—土层的动力学模型,研究钢弹簧浮置板的减振效果.在地铁列车以20 m·s-1速度运行条件下,浮置板的振动加速度峰值(15m·s-2)远大于普通轨道;铺设浮置板后隧道拱顶和地表的振动加速度峰值分别为0.07和0.005m· s-2,远小于普通轨道.频域分析表明:浮置板的振动频率在400Hz以上频段衰减很大,而100Hz以内低频成分的振动能量明显增强;浮置板轨道对于隧道拱顶在400～800Hz、地表在20～80 Hz频段内的减振效果明显.1/3倍频程分析表明:浮置板的分频振级最大增量为22 dB(中心频率为10 Hz);铺设浮置板后隧道拱顶的最大减振量为18 dB(中心频率1 016 Hz),地表的分频最大减振量为6 dB(中心频率63 Hz).Z振级分析表明:铺设浮置板后隧道拱顶和地表处的减振量分别为24和25 dB,在25～80 Hz频段的减振效果最好;因浮置板自振频率处于20 Hz以下的低频范围,能够吸收中高频振动、放大自身低频振动,所以具有阻高频、放低频的减振特性.     

时速160 km轨道交通线路钢弹簧浮置板轨道动力学特性研究

部分新建城市轨道交通线路设计时速已达160km,特殊减振地段采用钢弹簧浮置板轨道.为深入研究浮置板轨道的动力学特性,建立列车-轨道-隧道-土体一体化振动分析模型,分析各种行车速度及隔振器刚度条件下车辆通过钢弹簧浮置板轨道时轨道结构的动力响应及减振特性,并计算车辆行驶的安全性、舒适度等相关指标.计算结果表明:(1)列车运...     

城际铁路橡胶浮置板轨道动力特性理论试验研究

城际铁路沿线振动敏感区段多、减振要求较高，橡胶浮置板轨道以其良好的减振性能得到了广泛应用。为研究橡胶浮置板轨道结构动力学特性及其影响因素，建立车辆-橡胶浮置板轨道动力学模型，并开展室内落轴冲击试验，分别从理论与试验角度对橡胶浮置板轨道动力特性进行研究。主要结论如下：(1)橡胶浮置板轨道能够保证城际铁路平顺性要求，轨道结构位移、振动加速度等指标均满足标准要求；(2)城际铁路轨道振动基频在64 Hz附近，橡胶垫刚度越小，振动控制效果越好，刚度建议取0.019～0.042 N/mm³;(3)底座振动随车速呈线性增大，设计速度的提高对1～8 Hz及80 Hz以上振动有明显放大作用；(4)通过落轴试验证明，橡胶浮置板轨道在32～100 Hz频段内具有良好减振效果，可减小底座振动8 dB。     

振动模态分析在浮置板轨道结构上的应用

随着城市轨道交通在国内的快速发展,列车运营所产生的振动及噪声污染问题将越来越突出。为此,在减振要求特殊地段采用浮置板轨道结构,而轨道结构的减振性能与其固有频率有关,因此需要对轨道结构的动力特性进行更深入的研究。在建立浮置板轨道系统的振动分析模型基础上,对浮置板轨道系统进行模态分析,得到该系统的振动动力特性(固有频率、振型),可为轨道结构的合理设计提供一定的理论依据。     

浮置板轨道结构的振动频率分析

浮置板轨道结构在城市轨道交通中的减振降噪效果最显著,而其减振性能与它的固有频率有关.通过建立浮置板轨道有限元分析模型,对浮置板轨道进行了模态分析.分析了浮置板轨道的断面形状、弹性支座刚度、浮置板长度、弹性支座布置间距等对浮置板轨道系统振动频率的影响.分析结果可为浮置板轨道结构的优化隔振设计提供一定的理论依据.     

橡胶支承浮置板式轨道结构动力计算分析

城市轨道交通引起的振动问题日益受到广泛关注。采用浮置板式轨道结构是目前轨道交通中减振效果最好的措施。利用通用软件ANSYS进行车辆轨道橡胶支承浮置板系统的耦合动力学计算 ,分析浮置板轨道结构动力学性能、车辆动力学性能、浮置板轨道结构的隔振效果     

长沙地铁2号线一期工程轨道减振设计后评估

长沙地铁2号线一期工程沿线存在多处振动敏感区域,环评要求高,轨道系统采取了轨道减振器扣件、Vanguard先锋扣件、橡胶隔振垫减振轨道、钢弹簧浮置板轨道等减振措施。为科学评价不同减振措施或产品的减振性能,在2号线一期工程试运行期间,对减振轨道铺设的地段开展了综合测试。测试结果表明:相较较高频率的振动分量,4Hz以下的振动分量较难准确测量,建议分析减振效果时考虑频率范围4~200Hz;直/曲线对轨道结构振动响应影响显著,减振轨道铺设于直线地段和曲线地段时的减振效果略有差异;轨道减振器扣件可适用于振动预测超标量小于等于3dB的地段;Vangaurd扣件可适用于振动预测超标量为6~8dB的地段;橡胶隔振垫减振轨道可适用于振动预测超标量大于等于8dB的地段;对于振动预测超标量大于等于8dB的地段,特殊减振措施可选用钢弹簧浮置板轨道。     

基于TRIZ理论的低频减振轨道结构研究

研究目的:针对常规浮置板轨道结构会放大低频振动的现象,基于发明问题解决理论(TRIZ)的思想和方法,利用发明原理、流分析等工具,提出低频减振轨道结构方案,并对部分方案进行数值仿真验证。研究结论:(1)利用空间分离原理,提出"分离式"轨道板结构,可克服"刚度既要低,又要大"这个物理矛盾;(2)利用流分析中"结合一个反流"的方法,提出"被动式动力减振"轨道结构,即在轨道板上弹性连接一个附加质量块,通过附加质量块相对于轨道板的反相位振动,可实现在常规浮置板轨道结构固有频率处施加一个反流的目的,从而消除常规浮置板轨道结构会放大低频振动的现象;(3)利用多体系统动力学和有限元技术,建立了车辆-被动式动力减振浮置板轨道结构耦合振动模型,计算结果表明:被动式动力减振浮置板轨道结构可以有效地抑制常规浮置板轨道结构在13 Hz(一阶模态)附近的低频振动,浮置板振动加速度由1.06 m/s~2减小到0.25 m/s~2,降低幅度达76%;(4)本研究结果可供低频减振轨道结构设计参考。     

钢弹簧浮置板道床排水过渡段设计

钢弹簧浮置板轨道是城市轨道交通减振等级最高的减振型轨道结构,其特殊的结构形式,致使浮置板道床的排水设计成为浮置板轨道设计的难点,如何将浮置板道床地段的水排入下游普通整体道床尤为重要。结合上海轨道交通11号线的设计实例,对钢弹簧浮置板轨道道床排水过渡段长度的确定、水沟类型和道床形式的选择以及横截沟的设置进行探讨。     

400 km/h高速铁路小半径曲线地段橡胶浮置板轨道参数优化研究

为了研究400 km/h高速铁路列车经过小半径曲线地段时的动力响应特性,建立小半径曲线地段CRH380B车辆-轨道动力学模型,结合列车实测数据验证模型的准确性,随后模拟列车以400 km/h速度通过7 000 m半径曲线路段的动力响应。结果表明：(1)相较于非减振轨道地段,当橡胶浮置板轨道的减振垫铺设刚度为0.019 N/mm³、0.033 N/mm³、0.042 N/mm³、0.1 N/mm³时,轨道减振效果分别为13.4 dB、13.4 dB、12.5 dB、8.6 dB;(2)道床板厚度、减振垫刚度的建议取值分别为300 mm、0.03 N/mm³。研究成果可为400 km/h高速铁路橡胶浮置板轨道结构设计提供理论依据。     

城市轨道交通盾构隧道内3种典型减振轨道性能比较

隔离式减振垫浮置板道床、梯形轨枕道床及橡胶弹簧浮置板道床是城市轨道交通项目常用的3种减振道床,为全面对比其性能差异,依托国内某城市轨道交通项目,选取相同的车型、盾构隧道、供电制式,以及基本相同的车速、线路平面曲线、线路纵向坡度条件,从道床方案、模态、共振情况、安全性、减振效果等方面进行对比研究,并对道床施工工艺及施工注意事项进行总结。研究表明,地铁B型车以90～100 km/h速度通过内径5 900 mm盾构3种类型减振轨道时,均不会引起共振;行车安全性指标均满足规范要求;隔离式减振垫浮置板道床和梯形轨枕道床均满足>8 dB的减振要求,橡胶弹簧浮置板道床满足>12 dB的减振要求。     

减振轨道对高架桥梁低频振动特性的影响

基于有限元方法与车辆—轨道耦合动力学理论,针对城市高架轨道交通引起的低频振动现象,着重分析了常用高架简支箱梁在铺设非减振型轨道、钢弹簧浮置板轨道和被动式动力减振浮置板轨道3种情况下的低频振动特性。结果表明:在0~30 Hz,非减振型轨道板因与梁体共同运动,其振动水平较钢弹簧浮置板略低,但非减振型轨道板无法有效衰减传递到桥梁结构的振动;在15~30 Hz,钢弹簧浮置板通过增大轨道板自身振动的方式降低板下结构的振动,墩顶的振动加速度级衰减量约10~20 d B,但会放大轨道在1阶固有频率(5 Hz左右)处的振动水平;插入控制1阶模态振动的被动式动力吸振器,可使浮置板及桥墩各测点在1阶固有频率处的振动大幅衰减,桥墩的振动加速度级衰减量约为10 d B,有效弥补了钢弹簧浮置板结构的不足。     

曲线地段钢弹簧浮置板轨道振动 特性试验研究

为探究曲线地段钢弹簧浮置板轨道结构振动特性,分别在钢弹簧浮置板轨道和普通道床的曲线地段进行现场测试,采用短时傅里叶变换对测试数据进行时-频处理,分析轨道结构振动时频特性。相比普通道床,在钢弹簧浮置板轨道中,钢轨和道床板振动幅值增大,振动频率向高频移动;道床板时频分布的峰值频率与车辆类型和激励原因有关;浮置板轨道中,隧道壁垂向加速度级减小23 dB,横向加速度级则增大6 dB,主要表现在8～50 Hz;隧道壁振动受到轨道板横向振动激励和浮置板轨道振动传递特性两者的影响,通过这个角度解释了曲线地段地段浮置板轨道中隧道壁横向振动放大的原因。     

浅谈隔离式减振垫浮置板道床排水顺接设计

隔离式减振垫浮置板道床适用于城市轨道交通的高等减振地段,可以有效减少地铁振动与噪声对周边环境的影响。因结构形式特殊,隔离式减振垫浮置板轨道设计的难点之一是道床排水设计,尤其是如何将浮置板地段的水顺利排到下游普通整体道床的水沟中。本文结合福州地铁2号线一期工程设计实例,对隔离式减振垫浮置板道床在明挖车站以及盾构隧道内的排水顺接设计进行探讨。     

青岛地铁轨道减振措施应用研究及展望

为抑制振动及噪声对沿线敏感点的影响,地铁工程中采用多种型式的轨道减振措施,但轨道减振措施在青岛等城市硬岩地质条件下的减振效果尚无定论。分析3种典型轨道减振措施在岩石地质条件下的减振效果,压缩型减振扣件、减振垫浮置板和钢弹簧浮置板的减振效果分别为8.1 dB、12 dB和17 dB左右。研究浮置板减振组合道床、阻尼减振道床以及多等级减振通用预制道床等新型减振轨道结构减振效果,相应的减振效果分别为18.2 dB、6～8 dB和8.5～13.9 dB。研究结果希望为青岛及其他城市后续地铁工程建设提供参考借鉴。     

桥上钢弹簧浮置板的结构振动声辐射特性研究

由于浮置板轨道结构具有良好的减振性能已被广泛的应用于城市轨道交通.基于列车-轨道-桥梁相互作用理论和声学边界元法对钢弹簧浮置板的结构低频声辐射进行详细的分析.系统研究了这种具有良好减振效果的轨道结构自身的声辐射问题,为既具有良好减振效果,又辐射低噪声的环保型减振轨道结构的研发提供一定的理论依据.研究结果表明:三维有限元...