[发明专利]全频减振轨道结构的设计方法

说明书

全频减振轨道结构的设计方法，以实现全频减振轨道参数的快速设计。包括如下步骤：根据限界和轨道结构空间条件，确定轨道结构等效宽度和轨道结构等效高度，并根据轨道尺寸计算轨道延米等效质量m_e；根据环评结果，选定中频隔振频率f，且满足6Hz≤f≤16Hz，并计算全频减振轨道中频等效基准刚度k₀；(3)根据轨道所运行的列车条件确定车辆轴重Wa，一位车轮距车钩的距离x_a1，二位车轮距离车钩的距离x_a2，验算轨道板垂向位移z；确定中频隔振器的刚度曲线；根据轨道结构空间选定低频隔振器质量m_t，计算低频吸振器刚度k_d和阻尼c_d；确定高频阻尼器等效阻尼系数。

技术领域

本发明涉及交通工程技术领域，特别是一种全频减振轨道结构的设计方法。

背景技术

传统轨道减振措施有扣件减振、减振垫减振、点支撑浮置板轨道减振。分别应用于低、中、高和特殊等级减振地段。传统减振轨道仅从最大减振量来进行划分使用,然而轨道交通所诱发的是一种宽频光谱振动，既有几赫兹的低频振动，又有数十赫兹的中频振动，同时又伴随着数百赫兹的高频振动。传统的减振轨道只能对单频振动进行减隔振。这导致采用浮置板轨道的地段，车内往往出现剧烈的振动噪声。低刚度减振扣件往往伴有轨道波磨，导致轮轨高频动作用和辐射噪声急剧增加。减振垫浮置板轨道有效减振频率在几十赫兹以上，对中低频振动难以起到减振作用。这导致轨道减振等级设计明明满足规范要求，但实际中还是经常出现乘客和周边居民投诉的重要原因。全频减振轨道能够在全频域起到振动抑制作用，但全频域轨道参数众多，设计复杂，通常需要依赖复杂的车辆轨道动力学仿真分析进行设计，设计流程长，可用性差。

为解决传统减振轨道结构仅对单频振动有效的问题，本申请人同日提出的实用新型专利申请中提出了一种全频减振轨道结构，在轨道板、混凝土底座之间沿线路纵向间隔设置成组的中频隔振器，浮置轨道板支撑于中频隔振器上，在纵向相邻两扣件之间设置高频阻尼器，各高频阻尼器的上下两端分别作于钢轨、浮置轨道板，轨道板上在两条钢轨之间固定安装或嵌入低频吸振器。通过中频隔振器将轨道板10浮置于混凝土底座上，起到缓冲作用，减小振动向混凝土底座传递。通过高频阻尼器耗散轮轨动作用引起的钢轨的高频振动，从而抑制钢轨波磨和车轮不圆的发生进而控制高频振动和噪声。通过低频吸振器的动力吸振原理来吸收轨道结构低频振动。可有效克服城市轨道交通所诱发的环境振动、轮轨和车内噪声问题特别是多频复合振动，实现减振轨道的全频性能最佳化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种全频减振轨道结构的设计方法，以实现全频减振轨道参数的快速设计。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

本发明的全频减振轨道的设计方法，包括如下步骤：

(1)根据限界和轨道结构空间条件，确定轨道结构等效宽度和轨道结构等效高度，并根据轨道尺寸计算轨道延米等效质量m_e；

(2)根据环评结果，选定中频隔振频率f，且满足6Hz≤f≤16Hz，并通过下式计算得到全频减振轨道中频等效基准刚度k₀：

k₀＝4π²f²m_e；

(3)根据轨道所运行的列车条件确定车辆轴重Wa，一位车轮距车钩的距离x_a1，二位车轮距离车钩的距离x_a2，通过下式验算轨道板垂向位移z：

z＝2[y(x_a1)+y(x_a2)]

其中y(x)表示为:

其中：EI为轨道板的抗弯模量；