[发明专利]一种地铁车致环境振动衰减规律的确定方法

说明书

本发明公开了一种地铁车致环境振动衰减规律的确定方法，属于地铁运营安全技术领域，所述方法为：通过若干次地铁列车通过隧道试验，得到地铁列车通过隧道数据集；建立轨道‑隧道‑大地有限元模型；根据地铁列车通过隧道数据集向轨道‑隧道‑大地有限元模型加载不同速度下的列车激励数据，计算振动响应，得到若干组环境振动衰减数据；分析处理各组振动衰减数据，得到地铁车致环境振动衰减规律，完成对地铁车致环境振动衰减规律的确定；解决了现有技术确定地铁环境中车致振动衰减规律确定不准确的问题，为地铁运营环境和上部建筑的安全提供更可靠的振动衰减规律确定方法。

技术领域

本发明属于地铁运营安全技术领域，尤其涉及一种地铁车致环境振动衰减规律的确定方法。

背景技术

从城市轨道交通诞生开始，到当下地铁越来越成为主流城市轨道交通，从车致振动概念的提出，到目前基于各种大型有限元软件对于车致振动的研究发现，城市轨道交通振动主要是由运行列车轮轨间的相互作用产生，并通过结构传递到周围的地层，进而通过土壤向四周传播，传至地面及建筑物，引起环境振动及二次结构噪声。对于地下轨道，其影响因素主要有列车运行速度、车辆重量、隧道基础和衬砌结构类型、轨道类型、采用的减振措施等。此外，列车与轨道的动力相互作用也会加大振动作用。地铁振动的影响范围在很大程度上取决于列车通过的速度及隧道埋深。列车运行速度越高，振动影响越大；隧道埋深越大，影响范围越小。

基于有限元方法在铁路环境振动仿真研究中能够将三维不平顺、短波不平顺、实测不平顺、车轮不圆顺、车轮扁疤、焊缝不平顺、车轮谐波、车轮多边形化等复合不平顺充分考虑，为进一步研究铁路三向环境振动提供重要的仿真条件。

基于现有技术，来确定地铁环境中车致振动衰减规律具有一定的难度，主要表现在对于地铁环境中车致振动的研究，大多数都是以车速为变量进行研究，对于车致振动衰减规律的研究更多是研究车致振动对于上部建筑的影响，没有一般性的结果。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种地铁车致环境振动衰减规律的确定方法，提供了一种轨道-隧道-大地耦合数值模型的方法，解决了现有技术确定地铁环境中车致振动衰减规律确定不准确的问题，为地铁运营环境和上部建筑的安全提供更可靠的振动衰减规律确定方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种地铁车致环境振动衰减规律的确定方法，包括如下步骤：

S1、通过若干次地铁列车通过隧道试验，得到地铁列车通过隧道数据集；

S2、建立轨道-隧道-大地有限元模型；

S3、根据地铁列车通过隧道数据集向轨道-隧道-大地有限元模型加载不同速度下的列车激励数据，计算振动响应，得到若干组环境振动衰减数据；

S4、分析处理各组环境振动衰减数据，得到地铁车致环境振动衰减规律，完成对地铁车致环境振动衰减规律的确定。

本发明的有益效果为：本发明提供的一种地铁车致环境振动衰减规律的确定方法，通过地铁列车通过隧道试验，获取地铁列车在不同速度下通过隧道时隧道受应力以及引起轨道振动相关数据的数据集；通过建立轨道-隧道-大地有限元模型，将不同速度下列车激励力加载到模型上，并计算模型上的轨道板、隧道壁、地面上距离线路中心线不同距离处的振动响应，分析处理各组振动衰减数据，得到地铁环境中车致振动的衰减规律。

进一步地，所述步骤S1中地铁列车通过隧道试验在隧道内设有若干组四点测量组；

所述四点测量组的第一测量点与第二测量点相对设于隧道水平直径方向的内壁两端，且第三测量点与第四测量点相对设于隧道底部铁轨两端对应位置处。

采用上述进一步方案的有益效果为：通过若干组四点测量组准确测量，得到地铁列车通过隧道时，对隧道壁和轨道上引起的振动响应数据和隧道壁和轨道受到的应力作用。