设置AMD的铁路钢桥鲁棒控制研究

对设置主动质量阻尼器(AMD)的铁路钢桥在列车荷载通过时振动响应的鲁棒控制方法进行研究。建立设置AMD系统的铁路钢桥在列车荷载作用下的受控状态方程以及鲁棒控制方法,并以某铁路钢桥为工程背景,建立该铁路钢桁架桥梁的整体壳体模型以及下弦节点实体子模型,对装置AMD系统的铁路钢桥在不同车速荷载作用下使用不受控制、LQR主动控制算法和鲁棒控制算法下其位移振动响应的控制效果进行对比,并初步分析节点最大正应变的鲁棒控制效果。研究结果表明:对于设置AMD且承受不同车速荷载的铁路钢桥在使用鲁棒控制算法时,其位移响应和节点最大正应变的控制效果明显优于LQR主动控制。     

提高主动质量阻尼器的性能以降低车体弹性振动

介绍日本铁道综合技术研究所针对主动块体形阻尼器(AMD),以降低多模态的车体弹性振动的方法,为了相比传统方法,在少用传感器条件下获得减振效果,应用了近年来控制器(调节器)设计中广泛采用的H~(00)控制理论,为确认其减振效果,实施了激振试验,评价了所取得的研究成果,表明了本阻尼器在车体地板面的大范围内能够取得改善舒适度的效果。     

基于解析模式分解和随机减量技术的桥梁模态参数识别

大跨异型桥梁模态振型耦合严重,环境振动响应频率分布密集,直接利用随机减量技术(RDT)处理这类结构环境振动响应信号时,难以从随机减量信号中识别多模态的参数。由于解析模式分解(AMD)能有效将模态密集分布的振动信号分解为一系列单模态子信号,故结合解析模式分解和随机减量技术开展大跨异型桥梁模态参数识别研究。首先,对环境振动响应信号进行解析模式分解,获得一系列单模态子信号;然后,对每个子信号进行随机减量技术处理,提取随机减量信号,克服随机减量技术处理多模态信号的缺陷;最后,采用最小二乘法按照单自由度系统自由振动函数从随机减量信号中识别模态频率和阻尼比。通过三自由度振动系统仿真分析,研究该方法的可行性,分析随机减量技术参数对模态参数识别结果的影响。采用该方法识别了一座大跨曲线主梁人行拱桥的前4阶模态的频率和阻尼比,并与随机子空间法识别结果进行对比。结果结果表明：该方法可从多模态环境振动响应中有效识别结构的频率和阻尼比;阈值常数取1.5倍信号的均方根值、随机减量信号长度取10倍模态周期能更准确地识别固有频率和阻尼比。本文提出的方法能有效识别真实结构的模态参数,识别的前3阶竖弯模态阻尼比约0.45...     

地铁振动传播的峰值和频率特征分析

采用2种不同刚度的扣件,对地铁振动传播途径各主要部位进行了振动测试,获得了各部位相应的振动加速度时程数据。首先,统计了时域振动加速度峰值及其变化情况;然后,通过傅里叶变换计算了各部位振动的频谱,对比分析了振动在传播过程的频谱变化规律;最后,计算分析了地表Z振级变化。结果表明,扣件刚度在一定范围内变化,对60 Hz附近的振动峰值影响有限,隧道壁和地表的竖向及横向振动振级分别在650 Hz和340 Hz附近迅速下降,之后趋于平缓。使用刚度较小的扣件有利于减小地表竖向振动,但不利于减小地面横向振动。     

列车运行引起周边环境振动的监测与分析

利用振动传感器和测试仪器在某铁路线旁的小区对列车运行经过时引起的三个方向振动速度以及振动频率进行实测。通过对监测数据分析发现,其振动衰减规律的分析结果与通过监测列车运行引起振动加速度的分析结果是一致的。同时参考《爆破安全规程》中的相关安全允许振动速度标准以及运用"振动感觉与振动持续时间关系"的相关理论,确定了评价列车运行引起建筑物振动的安全允许振动速度,为评价轨道交通系统运行对邻近建筑物振动危害提供了一个新思路;最后,指出小幅度长久持续的振动对建筑物的破坏是不能被忽视的,需要进一步研究并采取合理措施来控制和减弱其危害。     

轨道交通引起的环境振动问题

随着社会经济的发展和人民生活质量的提高,振动对环境的影响已经引起了越来越多的关注。系统地综述了国内外关于轨道交通引起的环境振动问题的研究状况,分析了振动对人们工作和生活的影响,振动产生的原因,列车速度影响,振动的持续时间、强度分布等特点,以及地面铁路、高架轻轨、地铁列车等轨道交通系统引起的周围环境及建筑物振动的基本规律。     

地铁车辆地板振动异常的测试分析及优化改进

针对某地铁车辆其中一节车厢地板在交付过程中出现的振动异常问题,开展了大量的振动测试及分析,找到了异常振动的来源,排除了变压器箱和地板共振的可能;通过振动传递特性分析,确定了地板振动异常是该节车厢车体梁在98 Hz附近存在局部共振引起,并提出了解决方案。通过对地板下方的隔振层进行优化,地板振动降低34%。     

基于调研与实测的高架地铁轨道的振动影响研究

以北京城区内某地铁高架桥为研究对象,采用现场监测、问卷调研等方法,探讨了高架轨道列车运营产生的振动对周边环境的影响规律,结合人体全身振动的接触限值规定,对高架轨道交通振动的影响进行了评价与分析。研究结果表明:以高架桥轨道位置为基点,随着与基点距离的增大,轨道振动的影响逐渐减弱;对于水平方向的振动响应,以平行于列车运营方向的振动分量为主要影响因素。结合不同桥墩的监测结果发现,其振动加速度峰值发生时刻点具有一定的滞后性,在对高架轨道交通振动的环境影响进行评价时,相位差因素应予以必要的考虑。发现体感振动与实测值的差异性较大时,应当以现场监测结果作为振动影响评价的主要依据。结合人体承受全身振动评价标准,对北京城区内典型高架桥段附近的建筑物的规划合理性进行了验证,为高架桥周边区域的建设规划提供了参考依据。     

在μC/OS-Ⅱ环境下ATP记录文件存储方案的实现

本文简要介绍了μC/OS-Ⅱ环境下数据文件存储系统按层次化结构实现的方法,并以 AMD 的 Am29F040B 存储体为例,提出了一个将μC/FS、μC/OS 和 Am29F040B 集成的方案。     

基于压电陶瓷的轨道振动能量采集方法

提出一种轨道竖向振动能量采集的新方法.基于轨道竖向振动的激励模型,建立轨道竖向振动理论模型;基于压电陶瓷,建立轨道振动能量转换耦合模型.初步探讨了轨道振动能量采集对轨道安全性的影响,同时对轨道振动能量采集的规模和最佳负载进行了初步估算.结果表明,电能以短暂、爆发性的方式输出,需要匹配快速能量回收电路与储能元件.所提出的轨道振动能量采集方法为轨道竖向振动能量采集、回收和再利用提供了一种可能的途径.     

高速列车横向悬挂主动、半主动控制技术的研究

针对铁路机车车辆横向悬挂系统存在的振动问题,提出了一种基于力和加速度反馈的旨在抑制振动的主动、半主动控制方案。介绍了主动、半主动控制原理,相应的执行机构和控制器的构成,整车试验的试验方法和部分试验结果。试验表明:采用主动、半主动控制技术以后,机车车辆的运行平稳性指标得到了较大的提高,列车的运行品质得到了明显改善。     

基于MEMS加速度传感器的操纵台振动试验研究

利用ADXL001加速计自行设计了MEMS三相加速度传感器。探讨了MEMS加速度传感器在振动测量中的可行性。针对HXN5型内燃机车司机室操纵台的振动控制,利用自主开发的VTCL_DSP信号采集与分析系统对操纵台进行了系统的试验测试分析。针对被动隔振方法提出了优化方案。通过优化方案的试验验证,确定操纵台振动得到了有效控制。     

车轮降噪阻尼器在北京地铁车辆上的应用

噪声防治是城市轨道交通面临的一大课题,而控制轮轨噪声则是从源头来治理轨道交通噪声。文章对北京地铁车辆的轮轨噪声进行了测试和分析,并率先在地铁13号线车辆上采用了车轮降噪阻尼器,通过对比实验表明它对消除中高频轮轨噪声具有明显的作用。     

地下洞室群微振爆破技术及振动控制标准研究

为了减小隧道爆破施工对邻近洞室围岩及周边环境的影响,探明爆破振动控制机理及控制标准,采用经验总结法和理论分析法,将围岩爆破分为常规爆破、弱振爆破、微震爆破和静态爆破四个等级,建立振动波速与材料强度之间的关系,提出爆破振动的控制标准。研究结果表明,微振爆破根据其降振机理划分为跨主振周期法和干扰降振法两种,干扰降振法的降振效果更好,但其技术难度更高,跨主振周期法技术难度相对较小,也相对可靠成熟。京张高铁八达岭长城站左、右到发线爆破施工采用微振爆破跨主振周期法,中洞采用干扰降振法,现场监测表明爆破引起的振动速度满足振速控制要求。     

我国地铁与建筑物合建体系研究评述

在总结我国分离式和合并式合建建筑振动转播路径和动力特性的基础上,评述不同类型的既有合建建筑动力响应及振动控制的工程实测和数值分析的研究现状。结果表明:相较于临近地铁建筑,合建建筑在振动强度、激振频段、低频敏感频段、水平振动量级和振动形态等方面具有显著不同;为改善合建建筑的振动环境,可通过降低车体重量、改善轮轨接触面和选择适合的减振轨道与扣件等手段对振源进行振动控制,还可采用整体浮置或局部浮置等隔振方法进行上部结构振动控制。为此,应在适用于合建建筑的通用耦合计算模型、减振轨道实际控制效果、制定匹配合建建筑的振源频率、开发具有针对性的隔振装置产品、浮置隔振中参数优化与关键部位的构造设计等领域进行深化研究。     

多重调谐质量阻尼器对简支箱型梁结构低频振动控制的仿真研究

为了研究MTMD(多重调谐质量阻尼器)对简支箱型梁低频振动的控制特性,首先通过对箱梁结构进行模态分析确定受控模态,利用经典扩展定点理论进行TMD(调谐质量阻尼器)的最优参数设计,并基于位移振幅最小化的原则,建立评价函数分别进行MTMD的最优参数设计;进而利用有限元分析软件ANSYS进行谐响应分析,研究了TMD的设置个数对减振效果的影响,并针对阻尼器的质量改变、刚度改变和阻尼改变进行了参数敏感性分析。研究结果显示:在附加质量相同的情况下,MTMD的制振效果随着设置阻尼器个数的增加而增强,但个数增至一定程度后,减振效果的提升不再明显;MTMD在质量、刚度参数发生偏移时的制振稳定性随TMD个数的增加而减弱,阻尼参数偏移时的制振稳定性随TMD个数的增加而增强。     

有源控制的试验研究

建立了铁道车辆1：8比例的半车4自由度横向有源悬挂试验模型，应用LQR控制方法进行了有源悬挂试验研究，并与仿真计算结果进行比较。研究结果表明，有源悬挂方式能有效地衰减振动，尤其是共振点处的振动；有源悬挂与无源悬挂要比，车体横移振幅在高频共振点附近平均降低75%左右；车体侧滚角振幅在高频共振点附近平均降低80%左右；当车体质量大于控制器设计质量时，控制效果比原设计质量的控制器要好，反之要差。     

地铁车辆段上盖开发振动噪声综合控制路线分析

在总结地铁车辆段振动噪声影响的特点及上盖开发振动噪声控制现状的基础上,系统分析综合控制的流程及方法,包括工程条件特点的需求梳理及分析、振动噪声控制标准选择及确认、振动噪声影响分析及预测、综合减振降噪方案的确定及实施、振动噪声控制措施效果实测及评估等,最后提出下阶段需重点研究的内容,包括车辆段不同功能区域振动噪声源强、振动噪声控制指标、不同减振降噪技术措施的效果等。     

减振扣件对地铁隧道-地表振动特性影响分析

研究目的:不同减振扣件对地铁隧道-地表环境振动的减振效果特性有所差异,列车运行引起的隧道和地表的振动在时域和频域上有较大区别,目前对减振扣件减振效果评价多采用不同断面进行对比分析,但其结果会受到隧道断面周围结构的影响。基于此,本文通过对普通扣件和减振扣件下列车运行引起的隧道结构及地表振动进行现场实测分析,并建立车辆-轨道-隧道-大地耦合动力分析数值模型,研究减振扣件对隧道结构-地表的减振效果。研究结论:(1)减振扣件能有效控制道床和隧道壁上的振动响应,当采用减振扣件后,道床上峰值变小且峰值出现频段向低频偏移,隧道壁上减振扣件在卓越频率范围内出现振动放大现象;(2)地面测点的振动加速度峰值和Z振级随距离振源的位置增加呈现出减小的趋势,但是在15~30 m范围内出现增大的现象,说明在该区域范围内出现振动放大的现象,但放大区间有所不同,应根据具体工程选择合适的扣件;(3)地面同一测点振动加速度峰值和Z振级呈现出W形的变化趋势,因此在进行地面振动控制时应充分考虑控制点所处位置,根据具体情况采用合理的控制措施;(4)本研究成果可为轨道交通中隧道和地表振动控制措施选择提供理论依据。     

耦合轮对的应用研究

建立了耦合轮对转向架车辆的动力学计算模型,利用数值模拟方法对不同半径曲线的通过情况进行了动态仿真计算.通过传统轮对与独立轮对、耦合轮对的比较,认为耦合轮对具有更好的动力学性能.基于耦合轮对的特点,提出采用耦合轮对抑制粘滑振动的新方法,并对其可行性进行了分析.分析表明,由于耦合轮对蠕滑力的可控性,采用耦合轮对能有效抑制轮对的粘滑振动.