[发明专利]浮置板轨道磁流变阻尼控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及轨道减振降噪领域，具体而言，涉及一种浮置板轨道磁流变阻尼控制方法及装置。

背景技术

为了治理地铁振动与噪声，往往会在轨道上采取减振降噪措施。近年来，我国地铁领域内陆续出现了高弹扣件、弹性轨枕与橡胶或钢弹簧浮置板轨道。在相同或可比的条件下，钢弹簧浮置板轨道是目前减振降噪效果最好的减振轨道。但是，浮置板轨道的减振效果受限于它的固有频率。若想进一步提高浮置板轨道的减振效果，要么降低浮置板支承刚度，要么增大浮置板质量。增大质量势必增加建筑空间，同时增大工程投入；降低刚度必然增加轨道位移，但是为了保证车辆与轨道的安全服役，又不允许出现过大的钢轨与浮置板位移。按照《浮置板轨道技术规范》(CJJ/T191-2012)，浮置板轨道中的钢轨与浮置板的最大垂向振动位移分别不得高于4mm和3mm。显然，传统钢弹簧浮置板轨道的减振设计参数——质量与刚度的可调范围已十分有限。

近年来，随着磁流变阻尼半主动控制技术的快速发展，该项技术已成功应用于土木工程结构的抗震中。但是非常可惜的是，该项技术还没有应用到轨道减振技术中。

发明内容

有鉴于此，本发明从阻尼角度优化浮置板轨道的低频减振效果，结合磁流变阻尼器的非线性动力特征及其工作原理，运用车辆-轨道垂向耦合系统动力学理论，提出了浮置板轨道磁流变阻尼控制方法及装置，以改善上述的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下所述：

一种浮置板轨道磁流变阻尼控制方法，用于浮置板轨道的减振降噪，所述浮置板轨道包括磁流变阻尼器和钢弹簧，所述磁流变阻尼器内置于所述钢弹簧，所述方法包括：

依据车辆-磁流变阻尼半主动隔振浮置板轨道垂向耦合系统动力学模型获得磁流变阻尼器的磁流变阻尼力、位移阈值、响应滞后时间的最佳值；

通过磁流变阻尼器的地棚半主动开关控制磁流变阻尼器的磁流变阻尼力、位移阈值、响应滞后时间调整至最佳值。

优选地，所述磁流变阻尼器的磁流变阻尼力、位移阈值、响应滞后时间的最佳值由所述车辆-磁流变阻尼半主动隔振浮置板轨道垂向耦合系统动力学模型中钢轨与浮置板的垂向振动位移和浮置板的支点反力符合预定条件时获得。

优选地，所述依据车辆-磁流变阻尼半主动隔振浮置板轨道垂向耦合系统动力学模型获得磁流变阻尼力、位移阈值、响应滞后时间的最佳值的步骤之前还包括步骤：创建车辆-磁流变阻尼半主动隔振浮置板轨道垂向耦合系统动力学模型，所述模型包括公式：

其中：

x为浮置板沿长度方向的坐标值、t为浮置板垂向振动的时间变量、i为钢轨扣件编号、j为磁流变隔振器编号、x_i为浮置板上第i个钢轨扣件的坐标位置、x_j为浮置板下第j个磁流变隔振器的坐标位置、δ为Dirac函数、E_s为轨道板弹性模量、I_s为截面极惯性矩、M_s为轨道板质量、L_s为轨道板长度、K_pi为第i个钢轨扣件刚度、C_pi为第i个钢轨扣件粘滞阻尼系数、Z_r(x_i,t)为t时刻第i个扣件处钢轨的垂向振动位移、为t时刻第i个扣件处钢轨的垂向振动速度、Z_s(x,t)为浮置板的垂向振动位移、为浮置板的垂向振动速度、Z_s(x_i,t)为t时刻第i个扣件处浮置板的垂向振动位移、为t时刻第i个扣件处浮置板的垂向振动速度、Z_s(x_j,t)为t时刻第j个磁流变隔振器处浮置板的垂向振动位移、为t时刻第j个磁流变隔振器处浮置板的垂向振动速度、F_rsi(t)为钢轨支点反力、F_ssj(t)为第j个隔振器支点力、N_p为一块板上钢轨扣件数量、N_f为一块板下隔振器数量、K_sj为第j个隔振器钢弹簧刚度、C_sj为第j个隔振器钢弹簧粘滞阻尼系数、F_c是常量的磁流变阻尼力、为符号函数，即当第j个磁流变隔振器处浮置板的垂向振动速度为正时，当第j个磁流变隔振器处浮置板的垂向振动速度为负时，