[发明专利]一种减振轨道声振性能和服役性能的综合评价方法

说明书

本发明涉及一种减振轨道声振性能和服役性能的综合评价方法，所述综合评价方法包括：根据对应减振轨道的轨道结构形式建立包括钢轨、轨下垫板和轨道板参数在内的轨道结构有限元模型；根据有限元模型计算速度导纳及位移导纳、钢轨振动衰减率、钢轨振动的声功率级、轮轨相互作用参数和钢轨波磨增长率；对比分析普通轨道和减振轨道的形式声功率级和波磨增长率频谱图，根据评价标准对比分析的结果进行评价。本发明的优点在于：可以有效的评判该种减振轨道形式除了减振性能外，提前预测其在声振性能及钢轨服役性能上是否存在严重问题，并可通过在仿真模型中改变轨道各部件参数重复试算来对其声振性能及钢轨服役性能进行改进及提升。

技术领域

本发明涉及铁路安全技术领域，尤其涉及一种减振轨道声振性能和服役性能的综合评价方法。

背景技术

减振扣件轨道、梯形轨枕、浮置板轨道等多种减振轨道形式常设置在振动敏感地区，旨在隔离向环境土体传播的垂向振动能量。然而，随着各种类型的减振轨道大量投入使用，轮轨噪声加剧及诱发钢轨异常磨耗的问题逐渐涌现，导致声振性能及钢轨服役性能下降，影响了旅客乘坐的舒适性，增大了工务部门的养护维修工作量。

对于上述问题，现有技术有通过对比地铁隔振措施对钢轨声功率特性的影响，发现减振轨道通过降低轨道垂向刚度，改变了钢轨垂向振动的加速度导纳幅值和轨道衰减率，导致钢轨声功率在某频段会明显增大。也有通过对比测试了剪切型减振器和DTVI2扣件两种轨道结构型式下的轨道衰减率和加速度导纳，分析研究了北京地铁减振轨道特殊钢轨波磨的成因及整治措施。以及通过提出了位移导纳和波磨增长率分别作为波磨产生和发展的评价指标，并基于波磨增长率对不同轨道结构的波磨发展机理进行了分析，研究了曲线半径、轨枕间不同位置、行车速度、轮轨摩擦系数对波磨增长趋势的影响规律。但目前，尚未有一种将减振轨道的声振性能和服役性能进行综合评价的评价体系。

目前针对减振轨道出现的轮轨滚动噪声加剧及钢轨异常波磨严重的问题的相关研究较少。只有少量只考虑声功率级或只考虑了波磨增长率的方法，试验仿真的各类方法繁杂，尚没有将声振性能和钢轨服役性能综合评价的一套统一方法。且目前对声功率级的研究中，仿真计算主要采用谱元法及谱传递矩阵法，难以有效对多种形式的减振轨道形式进行准确仿真，误差过大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种减振轨道声振性能和服役性能的综合评价方法，有效解决了目前减振轨道区段出现的轮轨滚动噪声异常和出现钢轨异常磨耗的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种减振轨道声振性能和服役性能的综合评价方法，所述综合评价方法包括：

根据对应减振轨道的轨道结构形式建立包括钢轨、轨下垫板和轨道板参数在内的轨道结构有限元模型；

根据有限元模型计算速度导纳及位移导纳、钢轨振动衰减率、钢轨振动的声功率级、轮轨相互作用参数和钢轨波磨增长率；

对比分析普通轨道和减振轨道的形式声功率级和波磨增长率频谱图，根据评价标准对比分析的结果进行评价。

进一步地，所述根据有限元模型计算速度导纳及位移导纳包括：对通过有限元模型的中间跨的跨中轨头上表面中心处施加单位简谐荷载进行谐响应分析，提取同一点的位移响应及速度响应，通过改变荷载的激励频率，得到结构在不同频率下的速度导纳和位移导纳

进一步地，所述根据有限元模型计算钢轨振动衰减率包括：通过有限元模型对基准点轨头上表面中心处施加单位简谐荷载，计算每个数据接收点与激励点振动加速度的频响函数的三分之一倍频程曲线，并提取每条曲线的每个中心频率点的频响函数幅值代入到钢轨振动衰减率的计算公式得到钢轨振动衰减率。

进一步地，所述根据有限元模型计算钢轨振动的声功率级包括：

假设钢轨的垂向振动沿着线路纵向以随距离呈指数衰减的形式传播得到|v(x)|＝v(0)e^-β|x|；