新型弹性侧支撑长轨枕式减振轨道结构力学特性研究

新型弹性侧支撑长轨枕式减振轨道和既有轨枕式减振轨道的弹性支撑方式不同,重点对新型弹性侧支撑长轨枕式减振轨道力学特性和关键参数展开研究。在轮载作用条件下,对比分析两种减振轨道的应力分布情况,找出道床的应力集中区域及最不利位置,研究载荷施加在新型弹性侧支撑长轨枕式减振轨道不同位置时部件的应力分布特征,并对道床的减振特性加以研究。针对荷载作用于轨枕正上方时的最不利位置,进行道床承轨槽折角处的应力分布分析,以及减振轨道整体道床的配筋设计与检算。采用试验与仿真相结合的方发,研究了侧支撑式弹性垫板的厚度、空间倾斜量和材料硬度对轨枕节点动刚度和垂向最大位移的影响。研究结果表明,新型弹性侧支撑长轨枕式减振轨道道床的最大应力出现在承轨槽两侧下部靠近折角的区域,与既有轨枕式减振轨道的最大应力出现在承轨槽底部中间区域截然不同,且减振效果较显著。道床结构参考既有纵向承轨台整体式道床的配筋方案可以满足受力要求,承轨槽两侧下端折角处不会开裂。侧支撑式弹性垫板的厚度、空间倾斜量和材料硬度是影响新型弹性侧支撑长轨枕式减振轨道节点动刚度的三个关键,其中厚度和材料硬度的变化对节点动刚度的影响较大,增加侧垫厚度,降低材料硬度使节点动刚度降低,载荷-位移滞回曲线的面积增大,消耗的振动能量更多;空间倾斜量的影响较小,与节点刚度之间存在正比例变化关系;在三个关键参数的研究范围内取值可以获得满足规范要求,并具有不同减振等级的节点动刚度。

梯形减振轨道抑振调频装置及布置方式研究

随着城市轨道交通的不断发展,车致环境振动以及车辆与轨道结构部件的损伤问题日益突出。为提高减振轨道的稳定性与减振性能、减缓结构损伤,提出一种应用于梯形减振轨道的抑振调频装置。基于多体动力学与有限元理论,建立考虑抑振调频装置的梯形减振轨道有限元模型和车辆-梯形减振轨道耦合动力学模型。研究抑振调频装置安装方式对梯形减振轨道固有振动特性,以及列车通过时,其对梯形轨枕和轨道基础动力学响应的影响。研究结果表明:1)安装p=3对及以上的抑振调频装置能使梯形轨枕的速度导纳峰值明显降低,并且会引起峰值对应振动频率的偏移,对梯形轨枕一阶弯曲振动的影响最为显著,其中固有频率由49.94 Hz增大至55.16 Hz,轨枕主频对应的速度导纳峰值减少了16.75%;而对竖向平动、2阶、3阶竖向弯曲振动的影响较小。2)列车载荷作用下,该装置对梯形轨枕自身的振动具有明显的抑制作用,同时轨道基础的振动明显降低,其中梯形轨枕振动加速度插入损失可达5.6 dB,轨道基础振动加速度插入损失可达4.68 dB。说明安装抑振调频装置不仅可以调节梯形轨枕自身振动频率,而且对梯形减振轨道的稳定性与减振性能均有显著提升作用。

空气阻尼网孔式弹性垫减振单元理论模型研究

弹性垫在减振和隔震领域应用广泛,为了提高弹性垫的阻尼,提出一种具有空气阻尼的网孔式弹性垫结构。利用材料的弹性差异,在网孔式弹性垫不同材质层内形成主气室和附气室,两个气室之间用节流孔联通。建立了空气阻尼网孔式弹性垫减振单元的理论模型,研究发现节流孔孔径、气室体积比是影响弹性垫刚度和阻尼的关键参数。有限元计算结果表明随着节流孔孔径的增大,弹性垫的动刚度随之增大,阻尼的变化趋势与刚度相反;减小气室体积比,弹性垫的动刚度会随之减小,而阻尼比会增大。节流孔孔径和气室体积比对弹性垫阻尼的影响比刚度明显,其中气室体积比对阻尼的影响最为显著。

空气阻尼对网孔式弹性垫板动力学特性的影响研究

轨道交通列车走行基础采用了大量弹性垫板用于降低振动的影响。为了提高弹性垫板的阻尼,消耗更多的振动能量,提出一种空气阻尼网孔式弹性垫板。该垫板利用不同材料的弹性差异,在其弹性单元的空腔中形成主气室和附气室,两气室之间用节流孔联通。在列车动荷载作用下,两气室中的气体在节流孔中往复流动产生阻尼作用。研究表明,节流孔孔径和气室体积比是影响弹性垫板动力学性能的关键参数,减小节流孔孔径和气室体积比可以降低弹性垫板的刚度并增大其阻尼。空气阻尼网孔式弹性垫板的刚度和阻尼可以通过改变节流孔孔径和气室体积比灵活调整,其性能优于普通网孔式弹性垫板和填充高阻尼材料的网孔式弹性垫板。该垫板采用空气阻尼替代网孔中填充的阻尼材料,可以节省大量的生产成本。

城市快轨交通钢弹簧浮置板轨道过渡段设计分析

为了探讨城市快轨交通列车通过钢弹簧浮置板轨道过渡段时车辆-轨道耦合系统的动力响应.以钢轨挠度变化率,车体垂向加速度和轮轨垂向力作为评价指标,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立车辆-普通轨道-过渡段-钢弹簧浮置板系统轨道动力学模型.仿真计算获得钢轨动挠度曲线,钢轨挠度变化率,车体垂向加速度和轮轨垂向力等技术指标.分析不同长度过渡段、不同钢弹簧隔振器加密程度和隔振器刚度级数工况下车辆-轨道系统的动力响应,确定过渡段的长度和钢弹簧浮置板隔振器的布置方式.结果表明:过渡段最少铺设长度为18 m;线性加密和钢弹簧变刚度隔振器过渡方式是最优的解决方法.从80 km/h到160 km/h不同速度条件的列车,通过过渡段的时速越大,钢轨挠度变化率越小,车体垂向加速度越大.

隧道内道床排水沟设计方式对环境振动的影响

为研究隧道内排水沟设计方式对城市轨道交通环境振动的影响,建立中心水沟与双侧水沟隧道结构的落轴仿真试验模型及车辆-轨道-隧道耦合动力学模型,对比分析中心水沟与双侧水沟设计方式对轨道与隧道动力响应的影响差异,结果表明:双侧水沟可更好地抑制隧道结构振动及振动能量向环境的传递;采用双侧水沟设计使轨道板、衬砌、地面的垂向振动明显小于中心隧道结构,且对轨道与隧道结构低频段振动起到良好抑制作用;列车载荷作用下,双侧水沟在时频域的振动幅值均小于中心水沟,说明在不改变其他动力学参数的情况下,隧道结构可采用双侧水沟设计方案以获得更好的减振效果。