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7000 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/mm^(3)、0.033 N/mm^(3)、0.042 N/mm^(3)、0.1 N/mm^(3)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/mm^(3)。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。

基于隔振垫超弹性本构模型的橡胶浮置板轨道动力仿真

以地铁橡胶浮置板轨道为研究对象,基于隔振垫超弹性本构建立地铁车辆-橡胶浮置板轨道-隧道耦合动力分析模型,计算橡胶浮置板轨道的动力响应及减振效果。结果表明:隔振垫超弹性本构模型计算的轨道结构及隧道壁动力响应均更接近实测数据;不同隔振垫刚度工况下,超弹性本构模型计算得到的轨道结构位移均小于线弹性本构模型,钢轨和轨道板位移峰值分别相差10%和40%左右;超弹性本构模型计算得到的轨道板加速度峰值较小而基底加速度峰值较大,且随隔振垫刚度增加,2种模型计算的轨道板振动差异减小、基底振动差异显著增大,常用隔振垫静刚度范围(0.019~0.100 N·mm^(-3))内超弹性本构模型与线弹性本构模型计算的基底加速度峰值之比最大为2.46,而采用线弹性本构模型将低估橡胶浮置板轨道基底振动;超弹性本构模型计算得到的轨道板振动及基底高频振动较小,而基底低频振动较大,传递损失小,而采用线弹性本构模型将高估地铁振动特征频段(50~80 Hz)的减振作用,放大轨道固有频率附近(16~31.5 Hz)振动。

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/mm^(3);(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。

基于能量法的橡胶浮置板轨道结构弹性波分析

针对城市轨道交通日益严重的环境振动问题,以橡胶浮置板这一城市轨道交通中常用隔振措施为研究对象,从弹性波的角度研究并提升其低频调控的性能。采用平面波级数模拟钢轨的周期性边界条件,用能量法计算了满铺式、条铺式和点铺式橡胶浮置板轨道结构的能量泛函,扫描波数变分得到橡胶浮置板的带隙特性,采用有限元法验证了提出方法的准确性。结果表明:满铺式第一阶带隙截止频率最大;条铺式与点铺式具有更低的截止频率和更宽的通带带宽,且第一阶带隙截止频率随着橡胶垫刚度的增大而提高;浮置板动力吸振器对弹性波的精准调控,为橡胶浮置板轨道低频振动控制的应用提供新的思路和方法。

板下减振垫对橡胶浮置板轨道减振性能的影响

为提升橡胶浮置板轨道的减振性能,在满铺型橡胶浮置板轨道的基础上,探讨条铺型橡胶浮置板轨道和点铺型橡胶浮置板轨道。在地下实验室,测试3种橡胶浮置板轨道的竖向振动加速度。利用Matlab编程软件,对测试得到的数据进行频域处理,得到浮置板到隧道壁的加速度级传递损失和隧道壁的加速度级插入损失。研究结果表明:条铺和点铺使得橡胶浮置板轨道的传递损失增大;条铺和点铺使得橡胶浮置板轨道的减振工作频率降低。

橡胶浮置板轨道在直线电机运载系统中的应用

橡胶浮置板轨道在世界各地的城市轨道交通普遍采用,是解决城市轨道交通产生的振动和噪声的有效方式。它大多运用在轮轨运载系统轨道中,在直线电机运载系统中运用的实例极少。从橡胶浮置板设计、施工及与相关专业配合等多方面考虑,结合我国第一条直线电机运载系统———广州地铁4号线工程设计,介绍橡胶浮置板轨道在直线电机运载系统中应用的情况。

城市地铁橡胶弹簧浮置板轨道动力特性研究

为研究城市地铁橡胶弹簧浮置板轨道结构的动力特性,建立橡胶弹簧浮置板轨道结构的三维有限元分析模型,对轨道系统进行了谐响应分析,探究了系统的振动传递情况;进一步结合车轨耦合理论,建立车辆-橡胶弹簧浮置板轨道耦合动力学模型,研究了橡胶弹簧浮置板轨道的动力特性.研究表明:相比于普通道床,橡胶弹簧浮置板道床在减缓振动方面表现出显著的优势,能有效降低由车辆运行所引起的振动,增强地铁轨道的运行稳定性,延长轨道结构的使用寿命,从而为提高城市地铁的整体性能和运营效率提供有力支持.

轮轨激励对橡胶垫浮置板轨道减振效果的影响

以某一组临近的普通整体道床和橡胶垫浮置板轨道为研究对象,对比测试振源加速度,同步调研上线运营列车的净运营里程,并开展车轮不圆顺测试,分析不同轮轨不平顺状态下橡胶垫浮置板轨道的减振效果。结果表明:在评价减振轨道的振动控制能力时,除了针对插入损失(或对比损失)开展客观评价外,也需要分析随着轮轨动态激励的增强是否会导致减振轨道段振动响应超过振动限值的问题;测试线路列车车轮呈现明显的7—9阶多边形磨耗特征,且随着轮轨激励的增强,Z振级相对插入损失的评价结果逐渐增大;橡胶垫浮置板轨道分频减振能力的评价结果与不同频段的激振原理直接相关,轨道扣件系统的自振频率(63 Hz)处轮轨动态激励的增加导致普通轨道的隧道壁振动响应增幅更大,该中心频率处的对比损失随着净运营里程的增加而变大。

橡胶浮置板无砟轨道过渡段动力学性能分析

无砟轨道过渡段刚度不连续,导致车辆和轨道结构系统动力学响应差别很大。针对这种情况,采用车辆—轨道系统动力学耦合模型分析方法,研究了设置橡胶浮置板无砟轨道过渡段对地铁车辆和轨道结构的动力学响应。算例结果表明,橡胶浮置板轨道过渡段的设置对地铁车辆和轨道系统产生较好的低动力响应,且使得轨面动位移变化平缓,同时降低了车体的振动加速度。

地铁橡胶浮置板与无砟轨道过渡段刚度方案研究

橡胶浮置板轨道系统作为减振轨道广泛应用于地铁线路,其与普通无砟轨道间的刚度过渡直接影响列车的运行品质。在进行轨道结构的优化设计时,需要考虑结构的变形条件。为探究普通无砟轨道与橡胶浮置板轨道之间的合理过渡方式,建立列车-橡胶浮置板轨道耦合动力学模型,计算得到行车安全性、平稳性以及轨道动态变形指标。讨论在橡胶浮置板轨道上设置过渡段的必要条件,分析橡胶浮置板轨道系统的过渡段级数和相邻过渡段刚度比的影响,提出并通过试算验证变刚度比过渡段设计方案的可行性。研究结果表明:橡胶垫低刚度工况下轨道位移较大,可抵消部分轨道不平顺对车辆运行安全性的影响;橡胶浮置板具有良好的减振性能,橡胶浮置板轨道橡胶垫刚度低于(含)0.05 N/mm3时,普通无砟轨道与橡胶浮置板交界处的行车平稳性较差,应设置多级过渡段进行刚度过渡;标准橡胶垫刚度为0.02 N/mm3时,建议设置3级以上的过渡段,每级过渡段长度14.4 m,且固定刚度过渡段刚度比取值范围应控制在1.5~1.8;固定刚度比过渡段上的钢轨位移变化率最低降至0.285 mm/m,变刚度比过渡段的钢轨位移变化率降至0.256 mm/m。相较于固定刚度比过渡段,变刚度比过渡段的过渡性能更加优良。研究成果可为实际工程的轨道选型和优化设计提供指导借鉴。

轨道交通橡胶浮置板式轨道结构动力设计参数研究

利用车辆多刚体动力学与浮置板轨道段组合单元的车轨系统竖向振动分析模型，研究车辆移动荷载作用下浮置板厚度、轨下扣件刚度、橡胶支座刚度对轨道结构竖向振动的影响。在此基础上，提出浮置板厚度、轨下扣件刚度、橡胶支座刚度的合理取值范围。研究结果表明：随着浮置板的厚度增加，浮置板的位移和加速度呈下降趋势，橡胶支座反力则增大，但对钢轨的影响不大，浮置板厚度应取为0．3—0．5m较合适；轨下扣件刚度对钢轨和轮轨竖向作用力影响较大．对浮置板影响很小，轨下扣件刚度应取较小值，以40MN／m为宜；橡胶支座刚度对浮置板和钢轨的动力学响应及橡胶支座反力和轮轨竖向作用力都有很大影响，橡胶支座刚度应优选20MN／m左右较合理。

声学边界对轨道交通桥上浮置板振动声辐射预测的影响研究

城市轨道交通运行带来的振动噪声问题已得到广泛关注,轨道结构车致振动声辐射的研究不断展开。然而目前在车致桥上轨道结构自身声辐射研究时声学边界问题的影响还需进一步研究,本文基于车辆-轨道-桥梁相互作用理论,采用有限元-边界元方法系统地分析了地面反射和槽型梁桥遮蔽效应两种不同声学边界条件对城市轨道交通桥上轨道结构声辐射规律的影响,研究结果表明,声学边界对于城市轨道交通轨道结构振动声辐射预测具有较大影响,槽形梁桥遮蔽效应在降低浮置板声辐射桥下方传播的同时会使桥梁上方声辐射水平得到增强,地面反射会使浮置板振动声辐射在声场内形成多个带状声压放大区域。

城市轨道交通橡胶浮置板减振轨道声振特性研究

随着我国城市化建设的快速发展,普及城市轨道交通成为解决交通拥堵问题的重要手段。但是城市轨道交通运行中所产生的振动噪声问题已成为限制其发展的关键因素,因此我国城市轨道交通中采用了大量的减振轨道以缓解振动对环境造成的的影响。目前的研究成果表明,减振轨道在发挥减振作用的同时,由于振动能量的累积,其自身产生的振动反而增大,在振动加剧的情况下有必要对声振特性进行研究。以城市轨道交通中常见的橡胶浮置板减振轨道为研究对象,采用有限元-边界元方法建立移动载荷下车辆-橡胶浮置板减振轨道动力学模型和声学预测模型,对橡胶浮置板声辐射效率、线性声压级、声场分布等声辐射特性进行分析,研究其声振特性。

橡胶浮置板式轨道结构竖向振动分析模型

应用轨道段组合单元,建立了能反映橡胶浮置板式轨道结构竖向振动特性的动力分析模型。在模型中,钢轨模拟为连续弹性支承的Euler梁;浮置板视为弹性薄板,用有限元法中的纵横向有限条带单元进行离散;钢轨扣件及橡胶支座模拟为线性弹簧和阻尼。基于弹性系统动力学总势能不变值原理和形成系统矩阵的＂对号入座＂法则,建立了地铁列车-橡胶浮置板式轨道竖向振动方程,并对车辆和轨道结构的动力特性进行了数值分析。计算结果表明：地铁列车通过广州地铁二号线橡胶浮置板式轨道时,轮重减载率最大值为0.597,车体竖向振动加速度最大值为0.846 m.s^-2,浮置板式轨道系统的隔振效率为20%~27%,因此,车辆-轨道结构竖向振动分析模型能够准确描述地铁车辆和橡胶浮置板式轨道结构间的动力特性。

槽形梁上不同轨道结构的降噪效果研究

城市轨道交通桥梁结构噪声问题已受到高度关注。在桥梁减振降噪方面,目前主要采用减振轨道来控制振动能量的传递,以降低桥梁的结构噪声实现降噪的目的。减振措施的设计可针对扣件、轨枕和道床部位,均能实现减振的目的,但目前并没有关于在不同部位采用减振措施时对桥梁结构噪声的影响研究。采用列车-轨道-桥梁相互作用理论和有限元-边界元方法,分析铺设采用高弹性扣件的减振轨道、普通整体道床以及橡胶浮置板减振轨道时槽形梁的声辐射特性,对比研究3种减振降噪措施的降噪效果。研究结果表明在轨道结构不同部位采用减振措施,均能在一定程度上降低槽形梁的结构噪声,但采用橡胶浮置板减振轨道的降噪效果更优。