钢轨动力吸振器对地铁车轨振动的影响分析

基于车轨耦合动力学理论,建立地铁车辆与地铁常用整体道床轨道的耦合动力学模型。对比地铁车辆在加装动力吸振器和未加装钢轨动力吸振器的轨道运行时的车体加速度、轮轨相互作用力、钢轨加速度以及轨道板(道床板)振动加速度等指标,综合分析其对车辆和轨道的影响,对钢轨动力吸振器的应用具有理论指导意义。对比从时域和频域分别进行,结果表明,地铁整体道床轨道在加装钢轨动力吸振器以后,车体垂向加速度受到的影响很微小;轮轨动作用力有减小趋势;钢轨加速度和道床板表面加速度在钢轨pinned-pinned共振频率附近有明显的降低。安装钢轨动力吸振器有利于轨道减振降噪,对轮轨动作用力的降低也有益处。     

无碴轨道道岔区轨下基础受力分析

研究目的：本文以遂渝线12号无碴道岔道床为例，对12号无碴道岔的轨下基础受力和变形特性进行了分析，为无碴道岔道床的设计提供参考。 研究方法：根据多重叠和梁理论，运用有限元方法建立了无碴轨道道岔区轨下基础受力模型，针对无碴轨道板之间接触条件的特点，对无碴轨道道岔区轨下基础受力进行了分析。 研究结果：在同样荷载条件下，板层之间无紧密连接的无碴轨道的板层拉应力要大于板层有紧密连接结构的拉应力；当道床板层之间紧密连接时，道床板连续与否对道床板弯矩和路基面压应力影响不大。 研究结论：通过建立无碴轨道岔区道床有限元模型对岔区道床在列车荷载作用下的轨道响应进行了探讨，并分析计算了岔区分开式道床和连续式道床的道床板截面最大弯矩供设计时参考。道床板层之间紧密连接时，道床板连续与否对道床板弯矩和路基面压应力影响不大，故道床设计时可针对分开式道床和连续式道床的特点进行合理选用。     

浮置板与整体道床轨道车轨振动特性对比分析

基于车-轨耦合动力学理论,对钢弹簧浮置板轨道和整体道床轨道进行耦合动力学分析。对比地铁车辆在两种轨道上运行时的车体加速度、轮轨相互作用力、钢轨加速度以及轨道板(道床板)振动加速度等指标,对浮置板轨道的应用具有理论指导意义。对比从时域和频域分别进行,结果表明,将整体道床轨道替换为浮置板轨道后,车体垂向加速度、轮轨动作用力受到的影响很小,时域幅值略微有减小趋势;钢轨加速度和轨道板(道床板)表面加速度有明显增大趋势,所以浮置板轨道在减小板下振动的同时势必会引起轨道结构振动噪声增大以及疲劳伤损加快等弊端,应加以研究控制。     

地铁道岔区段道床板振动特性分析

为了研究地铁道岔区段道床板振动特性,并且为减振降噪设计提供理论参考,以地铁道岔区段为研究对象,以实测轨道不平顺数据为基准,建立道岔区段仿真模型,进行计算。通过时域、频域及模态分析,得出不同工况(速度)下道岔区段道床板振动响应。结果表明:相同速度下,道床板尖轨位置的垂向振动响应要大于心轨位置,并且其垂向振动加速度峰值是心轨位置的近2倍左右。随着列车通过速度的提高,无论尖轨还是心轨位置,道床板的振动响应都会逐渐增强。道床板尖轨位置垂向振动对应的主频为4,80 Hz及140 Hz,在80 Hz,道床板产生低频垂向振动最大。而道床板心轨位置垂向振动对应的主频为5,75 Hz及145 Hz,并且在75 Hz处,道床板产生低频垂向振动最大。模态分析时,发现对道床板尖轨和心轨位置振动影响最大的是各阶连续弯曲和混合扭弯模态。     

地铁轨道道床减振垫减振性能研究

道床减振垫已在郑州地铁轨道上得到了实际应用。通过进行轨道静态锤击试验及在车辆正常运行条件下的轨道动态变形和振动测试,分析道床减振垫的减振性能。结果表明:道床减振垫实际应用时的固有频率为25.4 Hz,道床减振垫竖向振动频率在250 Hz、横向振动频率在100 Hz处的振动衰减趋势较大;在20~400 Hz频率范围内,采用道床减振垫相对于不采用道床减振垫的平均减振量为24.4 dB;在车辆正常运行条件下,轨道的动态变形满足列车安全运行的要求,隧道壁的竖向振动相对于不采用道床减振垫减少了15.7 dB;在静态和动态测试条件下,采用道床减振垫的减振量基本一致,具有较好的减振效果。     

时速120 km地铁多种减振轨道结构振动特征分析

为研究时速120 km地铁多种减振轨道结构的振动特征及振动传播规律,对比分析了某时速120 km地铁线路上的DZ-Ⅲ型减振扣件轨道、GJ-Ⅲ型减振扣件轨道、减振垫浮置板轨道在时域和频域内的实测结果。时域分析结果表明:3种轨道结构的浮置板(道床板)振动加速度幅值大致相等,减振垫浮置板轨道处隧道振动加速度幅值比其余2种轨道处小一个数量级,更有效地削减了振动加速度幅值。频域分析结果表明:在20~80 Hz和0~20 Hz频段内,减振垫浮置板轨道的隧道振动加速度级比另外2种轨道小,减振效果更好。除GJ-Ⅲ型减振扣件轨道钢轨与道床板间在0~80 Hz频段内衰减不明显外,振动加速度的传播大致遵循由钢轨到浮置板(道床板),再到隧道逐层衰减的规律。     

橡胶隔振垫减振道床静动态特性研究

针对地铁设计中高等减振地段常用的橡胶隔振垫减振道床结构,采用ANSYS建立相应的整体道床模型,分析橡胶隔振垫减振道床板的长度、配筋率、板下胶垫刚度等影响因素,并结合模态分析综合评估减振效果。计算结果表明,道床板长度越大,减振效果越好,但是相应的道床板跨中挠度就会增大,需要提高道床板配筋率减小道床板拉应力和跨中钢轨垂向位移;对于减振型橡胶垫轨道结构,其橡胶垫刚度越小,减振效果越好,橡胶垫刚度从46MPa/m减至19MPa/m时,振级下降4.3d B,但是同时钢轨整体沉降也从2.51mm升至3.93mm。在轨道结构各项静力指标均满足要求的前提下,可优先考虑橡胶垫刚度取为19MPa/m。     

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。     

钢弹簧浮置板动力吸振器设计

基于动力吸振器定点扩展理论,将单自由度动力吸振器设计理论与多模态控制理论相结合,应用于浮置板轨道动力吸振器设计中,并根据有限元模型中车辆荷载作用下浮置板轨道道床100 Hz内的振动频谱特性,确定动力吸振器的制振频段,结合相应频段内浮置板振动模态,设计动力吸振器参数和安装位置。通过对安装动力吸振器前后车辆荷载作用下浮置板轨道道床振动响应进行对比,发现采用该方法设计出的动力吸振器能够有效降低道床板目标频段的振动,同时钢轨在该频段附近的振动也得到相应的抑制。     

刚弹簧浮置板动力吸振器设计

基于动力吸振器定点扩展理论,将单自由度动力吸振器设计理论与多模态控制理论相结合,应用于浮置板轨道动力吸振器设计中,并根据有限元模型中车辆荷载作用下浮置板轨道道床1 00 Hz内的振动频谱特性,确定动力吸振器的制振频段,结合相应频段内浮置板振动模态,设计动力吸振器参数和安装位置.通过对安装动力吸振器前后车辆荷载作用下浮置板轨道道床振动响应进行对比,发现采用该方法设计出的动力吸振器能够有效降低道床板目标频段的振动,同时钢轨在该频段附近的振动也得到相应的抑制.     

具有散热结构的地铁列车再生制动能馈变流器结构设计

介绍了地铁列车再生制动能馈系统的工作原理,给出了一种基于模块化设计思路的能馈变流器结构设计方案。通过建立变流器柜的三维结构仿真模型,对柜内散热系统进行了热场分析;通过柜内温升试验及风速测试,验证了变流器散热系统结构的合理性。试验及测试结果表明,再生制动能馈变流器体积小、重量轻,不仅满足了产品的设计要求,还解决了变流器柜内散热效果不好的问题。     

暗挖地铁隧道下穿既有建筑物沉降变化规律研究

依托西安地铁4号线某浅埋暗挖地铁区间隧道下穿既有建筑物工程,采用数值模拟与现场监测相结合的方法进行研究。研究结果表明:在下穿既有建筑物时,CRD(交叉中隔)工法产生的地表及建筑物沉降最小,上下台阶预留核心土法诱发的变形最大,CD(中隔墙)工法位于两者之间,区间隧道下穿既有建筑物宜采用CRD工法进行施工;隧道正穿既有建筑物施工对建筑物竖向沉降影响较大,对差异沉降影响较小,而旁穿时引起的差异沉降较大;采取保护措施后,利用CRD工法进行施工引起的地表以及建筑物沉降均在可控范围内,保证了建筑物的安全。     

地铁车辆基地上盖预留开发盖板防排水关键性技术研究

分析了预留盖板对地铁车辆基地及盖上物业开发的影响,以及盖板的不同使用阶段、不同功能定位对盖板的设计要求。利用分析法得出预留盖板在不同开发时期关键节点的特点。总结了设计过程中适于预留盖板,同时能够兼顾不同使用阶段的防排水优选方案。     

超前小口径管幕在广州地铁浅埋暗挖隧道中的应用

广州地铁21号线天河公园折返线大断面双线暗挖隧道下穿黄埔大道及市政管线。下穿位置属于复合地层,拱顶地质条件差、隧道埋深浅,且地面对沉降要求高。对传统的超前加固方法及管幕法进行了数值计算分析比较。结果表明,常规的超前加固方法不能满足地表沉降要求,而采用管幕法能有效控制地面沉降。根据数值计算结果,暗挖隧道采用管幕法施工。数值模拟计算结果与实际施工监测数据吻合得较好。     

基于《城市轨道交通结构抗震设计规范》的地铁地下结构抗震设计问题探讨

GB 50009—2014《城市轨道交通结构抗震设计规范》的颁布为我国城市轨道交通结构的抗震设计提供了技术标准。如何理解和运用该规范是做好地下结构抗震设计的基础。针对该规范,通过与地上民用建筑抗震设计相关参数的对比分析,重点对地铁地下结构的抗震设防目标及水准、地震动参数及抗震措施等方面进行了探讨。结果表明:对于一般的地铁地下结构可遵循"两水准、两阶段"的设计思路;结构抗震设计地震动参数的选取应与其设计基准期一致;结构抗震等级应通过结构形式、结构高度、地震烈度等综合考虑确定,并根据不同抗震等级来进行结构抗震措施的调整;应明确地震作用效应调整方法,尤其针对地下区间矿山法马蹄形和盾构圆形隧道,应给出更为具体的抗震构造措施,以完善地铁地下结构抗震措施的可操作性。     

基于大小交路的西安地铁3号线行车组织优化

在大小交路一定的情况下,对西安地铁3号线行车组织进行了优化。以最小化乘客等待时间、最大化车辆平均满载率及最小化车辆运行总距离为目标,以发车频率及列车编组为决策变量,构建大小交路列车开行方案多目标优化模型。选用Matlab软件中fminimax函数求解该多目标非线性约束优化问题。优化后,早高峰小时内,乘客的总等待时间基本保持不变,车辆的平均满载率增加17%,列车运行总距离减少1 305 km,节约牵引能耗约3 027 kWh。     

基于尺度不变特征变换的钢轨蠕变检测研究

针对钢轨现有定点蠕变检测技术的不足,提出一种基于尺度不变特征变换及图像配准的非接触式实时观测方法。通过安装于轨侧观测桩上的相机对待检钢轨进行拍摄,提取图像中轨腰附近预定义的感兴趣区域,而后基于尺度不变特征变换,与同一视场中钢轨未蠕变图像的对应感兴趣区域进行配准,得到定场环境下多关键点在像素坐标系中的轨向及高低位移集。根据相机的内外及畸变参数将像素位移集映射到世界坐标系,对轨向及高低位移集分别求均值,得出钢轨的轨向及高低蠕变量。为验证方法的有效性,搭建试验平台并采用OpenCV开发了仿真系统。研究结果表明:高低和轨向蠕变的相对测量误差均值分别低于0.606%和1.170%。     

盾构隧道下穿黄河施工对已建桥梁基础的影响模拟

为研究兰州轨道交通1号线迎门滩马滩区间盾构隧道近距离穿越银滩黄河大桥对桥梁桩基的影响,采用有限元计算方法对盾构下穿黄河施工进行动态模拟,并从地表沉降、桥梁桩基位移、内力变化等方面对其影响进行分析。经模拟结果与现场实际情况对比,两者吻合度较高。模拟方法可定量预测盾构掘进施工对已建桥梁基础的影响。     

厦门地铁6号线一期工程车辆基地布局分析研究

LIU Zengmin(China Railway First Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Xi′an 710043,China)     

基于时间自动机的自主化ATP等级转换功能建模与验证

自主化ATP(列车自动保护)系统在国产化ATP系统的基础上,增加了一些新的功能需求。针对自主化ATP系统安全关键功能的安全性和正确性保障的问题,以自主化ATP系统中典型的C2等级转换C3等级的等级转换功能为研究对象,采用时间自动机形式化地分析等级转换功能的安全性、活性和实时性。研究时间自动机的数学理论基础,分析自主化ATP系统等级转换功能的逻辑和与其他系统的数据交互;采用时间自动机建模方法,从ATP、RBC(无线闭塞中心)和应答器3个方面,建立C2等级转换C3等级的时间自动机模型;研究自主化ATP系统等级转换功能需要满足的安全性、活性和实时性要求,利用UPPAAL软件验证等级转换功能的系统性质。结果表明,自主化ATP系统C2等级转换C3等级功能满足期望的系统需求。