一種浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器及其工作參數(shù)的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器及其工作參數(shù)的確定方法，位于浮置板軌道系統(tǒng)的浮置板與軌道基礎之間，包括并行設置的鋼彈簧、阻尼液和可控庫侖阻尼件；在不考慮庫侖阻尼的情況下，建立車輛?浮置板軌道耦合動力學時域分析模型，以浮置板和鋼軌最大垂向振動位移為控制指標，確定不考慮庫侖阻尼時的浮置板最小支承剛度Ka，再結合不考慮庫侖阻尼時浮置板最小支承剛度工況下的浮置板垂向振動位移時程曲線特征，確定浮置板的位移閾值，確定庫侖阻尼力大小及其工作時段，最后，運用車輛?可控庫侖阻尼隔振器浮置板軌道耦合動力學時域分析模型，算出有庫侖阻尼情況下的浮置板最小支承剛度Kb?？梢杂行岣邆鹘y(tǒng)鋼彈簧浮置板軌道的隔振效率。
【專利說明】
一種浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器及其工作參數(shù)的確定方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及軌道交通減振降噪領域，特別是涉及一種浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器 及其工作參數(shù)的確定方法。
【背景技術】
[0002] 目前，在軌道交通減振軌道中，減振降噪效果最好的是鋼彈簧浮置板軌道。鋼彈簧 浮置板軌道結構一般由鋼軌、扣件、鋼筋混凝土板、鋼彈簧加阻尼液的隔振器與混凝土底座 組成。該類結構是用扣件把鋼軌固定在鋼筋混凝土板上，板置于可調的隔振器上，形成一種 質量-彈簧隔振系統(tǒng)，其基本原理是在軌道和基礎間插入固有頻率遠低于激振頻率的線性 諧振器，對固有頻率^5倍以上頻帶具有顯著的隔離作用。在工程實踐中，往往通過增大浮 置板重量或降低鋼彈簧剛度來提高其隔振效率，鋼彈簧浮置板軌道的核心技術在于鋼彈簧 加阻尼液的隔振器，在該隔振器中，阻尼主要由液態(tài)高分子材料提供，屬于傳統(tǒng)的粘滯阻 尼。根據(jù)《浮置板軌道技術規(guī)范》(CJJ/T191-2012)可知，浮置板軌道中鋼軌與浮置板的最大 垂向振動位移分別不得高于4mm和3mm，因此傳統(tǒng)浮置板的鋼彈簧剛度不允許過低，這樣便 會使其隔振效率受到較大影響。而且根據(jù)單自由度質量-彈簧系統(tǒng)的自由振動理論，鋼彈簧 浮置板軌道具有較低的固有頻率，其在鋼彈簧浮置板軌道固有頻率附近的低頻減振效果差 強人意，不僅不會被減弱反而會有反彈上升的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器及其工作參數(shù)的確定方法， 以提高傳統(tǒng)鋼彈簧浮置板軌道的隔振效率。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：
[0005] -種浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器，所述隔振器位于浮置板軌道系統(tǒng)的浮置板與軌 道基礎之間，所述隔振器包括并行設置的鋼彈簧、阻尼液和可控庫侖阻尼件。
[0006] 優(yōu)選的，所述隔振器還包括位移傳感器和控制器，所述位移傳感器和所述控制器 連接，所述位移傳感器獲得所述浮置板的位移并發(fā)送至所述控制器，所述控制器和所述可 控庫侖阻尼件連接，所述控制器在所述浮置板位移大于預設位移閾值時控制所述可控庫侖 阻尼件通電，在所述浮置板位移不大于預設位移閾值時控制所述可控庫侖阻尼件斷電。
[0007] -種浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器工作參數(shù)的確定方法，隔振器位于浮置板軌道系 統(tǒng)的浮置板與軌道基礎之間，所述隔振器包括并行設置的鋼彈簧、阻尼液和可控庫侖阻尼 件，所述方法包括以下步驟：
[0008] 在不考慮庫侖阻尼的情況下，建立車輛-浮置板軌道耦合動力學時域分析模型，結 合所述車輛-浮置板軌道耦合動力學時域分析模型的運營條件，對隔振器在不同剛度的工 況進行車輛-浮置板軌道耦合動力學時域模型的數(shù)值仿真，得到隔振器在不同剛度工況下 的鋼軌與浮置板的垂向振動位移時程曲線，然后以鋼軌與浮置板的垂向振動位移分別不超 過《浮置板軌道技術規(guī)范》(CJJ/T191-2012)中規(guī)定的鋼軌和浮置板的最大垂向振動位移為 控制指標，得到不考慮庫侖阻尼情況下的浮置板最小支承剛度Ka;
[0009] 結合不考慮庫侖阻尼時在最小鋼彈簧剛度為1工況下的浮置板垂向振動位移時 程曲線特征，確定可控庫侖阻尼件施加的庫侖阻尼的大小及可控庫侖阻尼件的工作時段， 所述可控庫侖阻尼件施加的庫侖阻尼力為F。：
[0010] Fc=(KaXSy)/A
[0011] 其中，Ka是無庫侖阻尼情況下的最小鋼彈簧剛度，Sy是位移閾值，A為預設安全系 數(shù)，A>1;
[0012] 所述可控庫侖阻尼件的工作時段根據(jù)浮置板垂向振動位移的大小確定，當浮置板 垂向振動位移大于位移閾值時，庫侖阻尼開始工作；當浮置板垂向振動位移不大于位移閾 值時，庫侖阻尼停止工作；
[0013] 建立車輛-可控庫侖阻尼隔振器浮置板軌道耦合動力學時域分析模型，在庫侖阻 尼力作用下，針對隔振器在鋼彈簧不同剛度的工況，對車輛-可控庫侖阻尼隔振器浮置板軌 道耦合動力學時域模型進行數(shù)值仿真，得到在庫侖阻尼力作用下的鋼軌與浮置板的垂向振 動位移時程曲線，以鋼軌與浮置板的垂向振動位移不超過《浮置板軌道技術規(guī)范》（CJJ/ T191-2012)中規(guī)定的鋼軌和浮置板的最大垂向振動位移為控制指標，得到考慮庫侖阻尼情 況下的浮置板最小支承剛度Kb，且Kb〈Ka。
[0014] 優(yōu)選的，所述車輛-可控庫侖阻尼浮置板軌道耦合系統(tǒng)動力學時域模型的可控庫 侖阻尼隔振器浮置板的垂向振動微分方程為：
[0015]
[0016]
[0017]
[0018] 式中，X為浮置板沿長度方向的坐標位置;t為浮置板垂向振動時間變量；i為鋼軌 扣件編號;j為隔振器編號;Xl為浮置板上第i個鋼軌扣件的坐標位置;^為浮置板下第j個隔 振器的坐標位置;匕丄分別為浮置板彈性模量、截面慣性矩;p s為浮置板單位長度質量;KP1、 CP1分別為第i個鋼軌扣件剛度和阻尼；Zr(Xl，t)、之分別為t時刻第i個鋼軌扣件處鋼 軌的垂向振動位移和速度;z s(x，t)為t時刻浮置板在位置X處的垂向振動位移，Zs(Xl，t)、 Z (xy)分別為t時刻第i個鋼軌扣件處浮置板的垂向振動位移和速度;Zs(Xj，t)、Z (χγ)分 另IJ為t時刻第j個隔振器處浮置板的垂向振動位移和速度;Frsl(t)為鋼軌支點反力;Fssj(t) 為隔振器支點力;NP為鋼軌扣件數(shù)量;Nf為隔振器數(shù)量，Ksj、C sj、Fc分別為第j個鋼彈簧剛度、 粘性阻尼系數(shù)以及庫侖阻尼力，sgn(之稱為符號函數(shù)，即當?shù)趈個隔振器處浮置板的 垂向振動速度為正時，sgn丨之丨=1;當?shù)趈個隔振器處浮置板的垂向振動速度為負時， sgn(之（X,./)) = -U以浮置板支點速度向下為正，以浮置板支點速度向上為負；δ是Dirac函 數(shù)。
[0019] 優(yōu)選的，浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器工作參數(shù)的確定方法，還包括:將所述位移閾 值確定為:不考慮庫侖阻尼，且彈簧剛度為最小支承剛度^工況時的，所述車輛-浮置板軌 道耦合動力學時域模型中所述浮置板的最小垂向振動位移與最大垂向振動位移的平均值。
[0020] 優(yōu)選的，所述運營條件包括車輛類型、車輛速度、浮置板軌道類型和軌道不平順狀 ??τ 〇
[0021] 優(yōu)選的，《浮置板軌道技術規(guī)范》(CJJ/T191-2012)中規(guī)定的鋼軌和浮置板的最大 垂向振動位移分別為4mm和3mm。
[0022] -種隔振軌道，包括鋼軌、鋼軌扣件、浮置板、軌道基礎和隔振器，所述隔振器位于 所述浮置板與所述軌道基礎之間，所述浮置板上方設置有所述鋼軌扣件，所述鋼軌扣件上 方設置有所述鋼軌，所述隔振器包括并行設置的鋼彈簧、阻尼液和可控庫侖阻尼件。
[0023]優(yōu)選的，所述浮置板下方并行設置多個隔振器，所述浮置板上方并行設置多個鋼 軌扣件。
[0024]優(yōu)選的，所述鋼軌扣件包括并行設置的扣件鋼彈簧和扣件阻尼液。
[0025]根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術效果：
[0026] 本發(fā)明在傳統(tǒng)隔振器基礎上，增設可控的庫侖摩擦阻尼材料，可以提高傳統(tǒng)鋼彈 簧浮置板軌道的隔振效率，同時可以進一步降低鋼彈簧浮置板的垂向振動位移幅值，增大 了浮置板支承剛度的下調量，能夠有效緩解傳統(tǒng)浮置板軌道固有頻率附近的振動放大作 用，且在浮置板軌道隔振器中應用可控庫侖阻尼之后，能夠實現(xiàn)浮置板軌道全頻帶的減振。
【附圖說明】
[0027] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施 例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他的附圖。
[0028] 表1為本發(fā)明實施例車輛-可控庫侖阻尼隔振器浮置板軌道仿真的計算工況表；
[0029] 圖1為本發(fā)明實施例車輛-鋼彈簧浮置板軌道耦合動力學時域模型；
[0030] 圖2為本發(fā)明實施例車輛-可控庫侖阻尼隔振器浮置板軌道耦合動力學時域模型；
[0031] 圖3為本發(fā)明實施例在無庫侖阻尼情況下的鋼軌垂向位移時程曲線圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明實施例在無庫侖阻尼情況下浮置板垂向位移時程曲線圖；
[0033] 圖5為本發(fā)明實施例浮置板振動速度方向與庫侖阻尼力關系圖；
[0034] 圖6為本發(fā)明實施例浮置板某隔振器庫侖阻尼力的時域樣本圖；
[0035] 圖7為本發(fā)明實施例在有庫侖阻尼情況下鋼軌垂向位移時程曲線圖；
[0036] 圖8為本發(fā)明實施例在有庫侖阻尼情況下浮置板垂向位移時程曲線圖；
[0037] 圖9為本發(fā)明實施例在不同庫侖力下鋼軌垂向最大位移曲線圖；
[0038] 圖10為本發(fā)明實施例在不同庫侖力下浮置板垂向最小位移曲線圖；
[0039] 圖11為本發(fā)明實施例在有庫侖阻尼情況下進一步降低浮置板支承剛度時鋼軌垂 向振動位移時程曲線圖；
[0040] 圖12為本發(fā)明實施例在有庫侖阻尼情況下進一步降低浮置板支承剛度時浮置板 垂向振動位移時程曲線圖；
[0041] 圖13為本發(fā)明實施例分別在無庫侖阻尼、有庫侖阻尼和有庫侖阻尼+低剛度三個 工況下鋼彈簧支點力的1 /3倍頻有效值曲線圖。
[0042]圖中：1-隔振器、11-鋼彈簧、12-阻尼液、13-可控庫侖阻尼件、2-浮置板、3-鋼軌扣 件、31-扣件鋼彈簧、32-扣件阻尼液、4-鋼軌、5-輪對、6-轉向架、7-車體、8-軌道基礎、9-鋼 彈簧隔振器。
【具體實施方式】
[0043]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0044] 本發(fā)明的目的是提供一種浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器及其工作參數(shù)的確定方法， 以提高傳統(tǒng)鋼彈簧浮置板軌道的隔振效率。
[0045] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0046] -種浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器，如圖2所示，隔振器11位于浮置板軌道系統(tǒng)的浮 置板2與軌道基礎8之間，隔振器1包括并行設置的鋼彈簧11、阻尼液12和可控庫侖阻尼件 13。
[0047] 隔振器1還包括位移傳感器和控制器，位移傳感器和控制器連接，位移傳感器獲得 浮置板2的位移并發(fā)送至控制器，控制器和可控庫侖阻尼件13連接，控制器在浮置板2位移 大于預設位移閾值時控制可控庫侖阻尼件13通電，在浮置板2位移不大于預設位移閾值時 控制可控庫侖阻尼件13斷電。
[0048] -種浮置板軌道系統(tǒng)中隔振器1工作參數(shù)的確定方法，隔振器1位于浮置板軌道系 統(tǒng)的浮置板2與軌道基礎8之間，隔振器1包括并行設置的鋼彈簧11、阻尼液12和可控庫侖阻 尼件13,方法包括以下步驟：
[0049] 在不考慮庫侖阻尼的情況下，建立車輛-浮置板軌道耦合動力學時域分析模型，結 合車輛-浮置板軌道耦合動力學時域分析模型的運營條件，對隔振器1在不同剛度的工況進 行車輛-浮置板軌道耦合動力學時域模型的數(shù)值仿真，得到隔振器1在不同剛度工況下的鋼 軌4與浮置板2的垂向振動位移時程曲線，然后以鋼軌4與浮置板2的垂向振動位移分別不超 過《浮置板軌道技術規(guī)范》(CJJ/T191-2012)中規(guī)定的鋼軌4和浮置板2的最大垂向振動位移 為控制指標，得到不考慮庫侖阻尼情況下的浮置板2最小支承剛度K a;
[0050] 結合不考慮庫侖阻尼時在最小鋼彈簧剛度為1工況下的浮置板2垂向振動位移時 程曲線特征，確定可控庫侖阻尼件13施加的庫侖阻尼的大小及可控庫侖阻尼件13的工作時 段，可控庫侖阻尼件13施加的庫侖阻尼力為F。：
[0051] Fc=(KaXSy)/A
[0052] 其中，Ka是無庫侖阻尼情況下的最小鋼彈簧11剛度，Sy是位移閾值，A為預設安全系 數(shù)，A>1;
[0053] 可控庫侖阻尼件13的工作時段根據(jù)浮置板2垂向振動位移的大小確定，當浮置板2 垂向振動位移大于位移閾值時，庫侖阻尼開始工作；當浮置板2垂向振動位移不大于位移閾 值時，庫侖阻尼停止工作；
[0054] 建立車輛-可控庫侖阻尼隔振器浮置板軌道耦合動力學時域分析模型，在庫侖阻 尼力作用下，針對隔振器1在鋼彈簧不同剛度的工況，對車輛-可控庫侖阻尼隔振器浮置板 軌道耦合動力學時域模型進行數(shù)值仿真，得到在庫侖阻尼力作用下的鋼軌4與浮置板2的垂 向振動位移時程曲線，以鋼軌4與浮置板2的垂向振動位移不超過《浮置板軌道技術規(guī)范》 (CJJ/T191-2012)中規(guī)定的鋼軌4和浮置板2的最大垂向振動位移為控制指標，得到考慮庫 侖阻尼情況下的浮置板2最小支承剛度K b，且Kb〈Ka。
[0055] 車輛-可控庫侖阻尼浮置板2軌道耦合系統(tǒng)動力學時域模型的可控庫侖阻尼隔振 器1浮置板2的垂向振動微分方程為：
[0056]
[0057]
[0058]
[0059] 式中，X為浮置板沿長度方向的坐標位置;t為浮置板垂向振動時間變量；i為鋼軌 扣件編號;j為隔振器編號;Xl為浮置板上第i個鋼軌扣件的坐標位置;^為浮置板下第j個隔 振器的坐標位置;匕丄分別為浮置板彈性模量、截面慣性矩;p s為浮置板單位長度質量;KP1、 cP1分別為第i個鋼軌扣件剛度和阻尼;zr(Xl，t)、之u.y)分別為t時刻第i個鋼軌扣件處鋼 軌的垂向振動位移和速度;Z s(x，t)為t時刻浮置板在位置X處的垂向振動位移，Zs(Xl，t)、 4(+0分別為t時刻第i個鋼軌扣件處浮置板的垂向振動位移和速度;z s(Xj，t)、之分 另IJ為t時刻第j個隔振器處浮置板的垂向振動位移和速度;Frsl(t)為鋼軌支點反力;F ssj(t) 為隔振器支點力;NP為鋼軌扣件數(shù)量;Nf為隔振器數(shù)量，K sj、Csj、Fc分別為第j個鋼彈簧剛度、 粘性阻尼系數(shù)以及庫侖阻尼力，sgn(之(氣稱為符號函數(shù)，即當?shù)趈個隔振器處浮置板的 垂向振動速度為正時，sgn丨= 1;當?shù)趈個隔振器處浮置板的垂向振動速度為負時， sgnf之=-1，以浮置板支點速度向下為正，以浮置板支點速度向上為負；δ是狄拉克 (Dirac)函數(shù)。
[0000]浮置板軌道系統(tǒng)中隔振器工作參數(shù)的確定方法，還包括:將位移閾值確定為:不考 慮庫侖阻尼，且彈簧剛度為最小支承剛度心工況時的，車輛-浮置板軌道耦合動力學時域模 型中浮置板2的最小垂向振動位移與最大垂向振動位移的平均值。
[0061]運營條件包括車輛類型、車輛速度、浮置板軌道類型和軌道不平順狀態(tài)。
[0062]《浮置板軌道技術規(guī)范》(CJJ/T191-2012)中規(guī)定的鋼軌4和浮置板2的最大垂向振 動位移分別為4mm和3mm。
[0063] -種隔振軌道，包括鋼軌4、鋼軌扣件3、浮置板2、軌道基礎8和隔振器1，隔振器1位 于浮置板2與軌道基礎8之間，浮置板2上方設置有鋼軌扣件3，鋼軌扣件3上方設置有鋼軌4， 隔振器1包括并行設置的鋼彈簧11、阻尼液12和可控庫侖阻尼件13。
[0064] 浮置板2下方并行設置多個隔振器1，浮置板2上方并行設置多個鋼軌扣件3。
[0065] 鋼軌扣件3包括并行設置的扣件鋼彈簧11和扣件阻尼液12。
[0066]實施案例：以地鐵線路中常見的鋼彈簧浮置板軌道結構型式為例，按照本發(fā)明提 出的浮置板軌道系統(tǒng)中隔振器工作參數(shù)的確定方法，開展地鐵車輛-可控庫侖阻尼浮置板 軌道耦合系統(tǒng)動力學時域模型的數(shù)值仿真，并通過與無庫侖阻尼的鋼彈簧浮置板軌道動力 響應的對比分析，驗證浮置板軌道中可控庫侖阻尼工作模式設計方法的可行性與合理性。
[0067] 數(shù)值仿真分析的具體計算條件是，車體7為地鐵車輛A型車，車速為60km/h;軌道結 構包括60kg/m鋼軌4、鋼軌扣件3(動剛度系數(shù)為60kN/mm，阻尼系數(shù)為150kN · s/mm)、浮置板 2(長25m，寬3.2m，厚0.5m)以及鋼彈簧隔振器9。另外，由于我國尚無地鐵軌道不平順標準 譜，因此這里選用美國5級軌道不平順譜(軌道不平順的計算波長范圍為0.1m至30m)作為輸 入激勵進行仿真計算。根據(jù)浮置板軌道隔振器中可控庫侖阻尼工作模式的設計思路，規(guī)劃 了如表1所示的計算工況表。
[0068] 表 1
[0069]
[0070] 根據(jù)上述計算條件，由工況1~工況3可得不同鋼彈簧剛度情況下鋼軌4和浮置板2 的垂向振動位移時程曲線，如圖3和4所示。從圖3和4可以看出，依據(jù)《浮置板軌道技術規(guī)范》 (CJJ/T191-2012)中鋼軌4與浮置板2的4mm與3mm限值，在不考慮庫侖阻尼情況下鋼彈簧最 小剛度K a可取為9kN/mm左右。
[0071] 在鋼彈簧剛度Ka為9kN/mm時，浮置板2最小垂向振動位移與最大垂向振動位移的 平均值為1.6mm左右，即位移閾值可取1.6mm，如圖5所示。由公式F c = (Ka X Sy)/A，其中，1是 無庫侖阻尼情況下的最小鋼彈簧剛度，Sy是位移閾值，A為預設安全系數(shù)，A>1;可得最大庫 侖阻尼力F c為12kN左右本實施例中安全系數(shù)取為1.2。應用浮置板軌道隔振器中可控庫侖 阻尼工作模式的設計思路，在當前計算條件下，浮置板軌道中某個隔振器庫侖阻尼力（以向 下為正）的工作時段如圖6所示。
[0072] 下面通過工況2與工況4~6的對比分析，來驗證最大庫侖阻尼力F。取值方法的合 理性。由圖7~10不同庫侖阻尼力下鋼軌和浮置板的垂向振動位移時程曲線可知，在鋼彈簧 剛度和粘性阻尼系數(shù)保持不變的情況下，庫侖阻尼力能顯著降低列車運行時鋼軌和浮置板 的最大垂向振動位移，且隨著庫侖阻尼力的增加，鋼軌和浮置板最大垂向振動位移的下降 速率逐步變緩，列車經(jīng)過時鋼軌和浮置板的最小垂向振動位移逐步向平衡位置靠近甚至出 現(xiàn)"上拱"，如圖10所示。結合單自度的質量-庫侖阻尼系統(tǒng)自由振動特性可知，庫侖阻尼力 不宜過大，否則將起反作用。因此，在本實施例中將可控庫侖阻尼件施加的庫侖阻尼力設為 12kN是安全可靠的。
[0073]在鋼彈簧剛度和粘性阻尼保持不變的情況下，與無庫侖阻尼情況相比，當庫侖阻 尼力取為12kN時，鋼軌和浮置板位移幅值均減小了0.8_左右，因此鋼彈簧剛度還有一定的 降低空間。通過對比工況5與工況7~8可知，在保證鋼軌4與浮置板2最大垂向振動位移不超 過4mm與3mm限值的情況下，考慮庫侖阻尼之后的鋼彈簧最小剛度Kb可進一步降低至7kN/_ 左右，見圖11~13。
[0074] 通過進一步比較無庫侖阻尼、有庫侖阻尼和有庫侖阻尼+低剛度三個工況下浮置 板的隔振效率，如圖13所示，可知，與無庫侖阻尼的鋼彈簧浮置板軌道相比，庫侖阻尼力可 全頻段大幅度衰減鋼彈簧支點反力，在〇~80Hz范圍內(nèi)的平均衰減量高達22%;在庫侖阻尼 力不變的情況下，降低鋼彈簧剛度還會進一步提高全頻段的減振效率，即在〇~80Hz范圍內(nèi) 的平均衰減量可提高至25%。由此不難推斷，在浮置板軌道隔振器中應用可控庫侖阻尼之 后，可全頻段大幅度地降低環(huán)境振動。
[0075] 本實施例中，通過浮置板軌道系統(tǒng)中隔振器工作參數(shù)的確定方法，可以確定隔振 器中可控庫侖阻尼件13施加的庫侖阻尼的大小及可控庫侖阻尼件13的工作時段，在傳統(tǒng)隔 振器基礎上，增設可控的庫侖摩擦阻尼材料，可以提高傳統(tǒng)鋼彈簧11浮置板2軌道的隔振效 率，同時可以進一步降低鋼彈簧11浮置板2的垂向振動位移幅值，增大了浮置板2支承剛度 的下調量，能夠有效緩解傳統(tǒng)浮置板2軌道固有頻率附近的振動放大作用，且在浮置板2軌 道隔振器1中應用可控庫侖阻尼之后，能夠實現(xiàn)浮置板2軌道全頻帶的減振。
[0076] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統(tǒng) 而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說 明即可。
[0077] 本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說 明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù) 本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不 應理解為對本發(fā)明的限制。
【主權項】
1. 一種浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器，其特征在于，所述隔振器位于浮置板軌道系統(tǒng)的 浮置板與軌道基礎之間，所述隔振器包括并行設置的鋼彈簧、阻尼液和可控庫侖阻尼件。2. 根據(jù)權利要求1所述的浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器，其特征在于，所述隔振器還包括 位移傳感器和控制器，所述位移傳感器和所述控制器連接，所述位移傳感器獲得所述浮置 板的位移并發(fā)送至所述控制器，所述控制器和所述可控庫侖阻尼件連接，所述控制器在所 述浮置板位移大于預設位移閾值時控制所述可控庫侖阻尼件通電，在所述浮置板位移不大 于預設位移閾值時控制所述可控庫侖阻尼件斷電。3. -種浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器工作參數(shù)的確定方法，其特征在于，隔振器位于浮 置板軌道系統(tǒng)的浮置板與軌道基礎之間，所述隔振器包括并行設置的鋼彈簧、阻尼液和可 控庫侖阻尼件，所述方法包括以下步驟： 在不考慮庫侖阻尼的情況下，建立車輛-浮置板軌道耦合動力學時域分析模型，結合所 述車輛-浮置板軌道耦合動力學時域分析模型的運營條件，對隔振器在不同剛度的工況進 行車輛-浮置板軌道耦合動力學時域模型的數(shù)值仿真，得到隔振器在不同剛度工況下的鋼 軌與浮置板的垂向振動位移時程曲線，然后以鋼軌與浮置板的垂向振動位移分別不超過 《浮置板軌道技術規(guī)范》(CJJ/T191-2012)中規(guī)定的鋼軌和浮置板的最大垂向振動位移為控 制指標，得到不考慮庫侖阻尼情況下的浮置板最小支承剛度K a; 結合不考慮庫侖阻尼時在最小鋼彈簧剛度為心工況下的浮置板垂向振動位移時程曲線 特征，確定可控庫侖阻尼件施加的庫侖阻尼的大小及可控庫侖阻尼件的工作時段，所述可 控庫侖阻尼件施加的庫侖阻尼力為F。： Fc=(KaXSy)A 其中，Ka是無庫侖阻尼情況下的最小鋼彈簧剛度，Sy是位移閾值，A為預設安全系數(shù)，A> 1; 所述可控庫侖阻尼件的工作時段根據(jù)浮置板垂向振動位移的大小確定，當浮置板垂向 振動位移大于位移閾值時，庫侖阻尼開始工作；當浮置板垂向振動位移不大于位移閾值時， 庫侖阻尼停止工作； 建立車輛-可控庫侖阻尼隔振器浮置板軌道耦合動力學時域分析模型，在庫侖阻尼力 作用下，針對隔振器在鋼彈簧不同剛度的工況，對車輛-可控庫侖阻尼隔振器浮置板軌道耦 合動力學時域模型進行數(shù)值仿真，得到在庫侖阻尼力作用下的鋼軌與浮置板的垂向振動位 移時程曲線，以鋼軌與浮置板的垂向振動位移不超過《浮置板軌道技術規(guī)范》(CJJ/T191-2012)中規(guī)定的鋼軌和浮置板的最大垂向振動位移為控制指標，得到考慮庫侖阻尼情況下 的浮置板最小支承剛度K b，且Kb〈Ka。4. 根據(jù)權利要求3所述的浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器工作參數(shù)的確定方法，其特征在 于，所述車輛-可控庫侖阻尼浮置板軌道耦合系統(tǒng)動力學時域模型的可控庫侖阻尼隔振器 浮置板的垂向振動微分方程為：式中，X為浮置板沿長度方向的坐標位置;t為浮置板垂向振動時間變量；i為鋼軌扣件 編號;j為隔振器編號;X1為浮置板上第i個鋼軌扣件的坐標位置;^為浮置板下第j個隔振器 的坐標位置;E S、IS*別為浮置板彈性模量、截面慣性矩;ps為浮置板單位長度質量;K P1、CP1 分別為第i個鋼軌扣件剛度和阻尼;Zr(Xl，t)、之（&/；)分別為t時刻第i個鋼軌扣件處鋼軌的 垂向振動位移和速度；Z s(x，t)為t時刻浮置板在位置X處的垂向振動位移，Zs(Xl，t)、 之（心，)分別為t時刻第i個鋼軌扣件處浮置板的垂向振動位移和速度;Z s(Xj，t) jjxy) 分別為t時刻第j個隔振器處浮置板的垂向振動位移和速度;Frsl(t)為鋼軌支點反力;Fssj ⑴為隔振器支點力;Np為鋼軌扣件數(shù)量;Nf為隔振器數(shù)量，Ksj、C sj、Fc分別為第j個鋼彈簧剛 度、粘性阻尼系數(shù)以及庫侖阻尼力，sgnf之稱為符號函數(shù)，即當?shù)趈個隔振器處浮置 板的垂向振動速度為正時，sgnj'Z f.r,,/yj = l ;當?shù)趈個隔振器處浮置板的垂向振動速度為負 時，Sgnf之= ,以浮置板支點速度向下為正，以浮置板支點速度向上為負；δ是 Dirac函數(shù)。5. 根據(jù)權利要求3所述的浮置板軌道系統(tǒng)中的隔振器工作參數(shù)的確定方法，其特征在 于，還包括將所述位移閾值確定為:不考慮庫侖阻尼，且彈簧剛度為最小支承剛度1工況時 的，所述車輛-浮置板軌道耦合動力學時域模型中所述浮置板的最小垂向振動位移與最大 垂向振動位移的平均值。6. 根據(jù)權利要求3所述的浮置板軌道隔振器中的可控庫侖阻尼工作模式的確定方法， 其特征在于:所述運營條件包括車輛類型、車輛速度、浮置板軌道類型和軌道不平順狀態(tài)。7. 根據(jù)權利要求3所述的浮置板軌道隔振器中的可控庫侖阻尼工作模式的確定方法， 其特征在于：《浮置板軌道技術規(guī)范》(CJJ/T191-2012)中規(guī)定的鋼軌和浮置板的最大垂向 振動位移分別為4mm和3mm。8. -種隔振軌道，其特征在于，所述隔振軌道包括鋼軌、鋼軌扣件、浮置板、軌道基礎和 隔振器，所述隔振器位于所述浮置板與所述軌道基礎之間，所述浮置板上方設置有所述鋼 軌扣件，所述鋼軌扣件上方設置有所述鋼軌，所述隔振器包括并行設置的鋼彈簧、阻尼液和 可控庫侖阻尼件。9. 根據(jù)權利要求8所述的隔振軌道，其特征在于，所述浮置板下方并行設置多個隔振 器，所述浮置板上方并行設置多個鋼軌扣件。10. 根據(jù)權利要求8或9所述的隔振軌道，其特征在于，所述鋼軌扣件包括并行設置的扣 件鋼彈簧和扣件阻尼液。
【文檔編號】E01B19/00GK105887585SQ201610221732
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】韋凱, 王平, 趙東鋒, 楊麒陸, 葛輝, 肖杰靈, 陳嶸, 趙才友, 肖建偉, 馬道林, 易強
【申請人】西南交通大學