城市轨道交通横向挡肩式高性能减振扣件技术研究及应用

为解决目前中等减振扣件存在的轨道结构横向稳定性较差、减振效果不足、互换性差等问题,在既有成熟减振扣件结构基础上,开展新型减振扣件系统研究.采用横向挡肩结构,有效控制轨头横移,提高减振轨道结构稳定性;优化减振扣件刚度,有效提高减振效果;减振元件采用嵌套式结构,减少扣件高度,提高互换性.通过理论分析、室内试验和在线测试,扣...     

北京新机场线车辆段上盖物业开发轨道减振降噪设计

结合北京轨道交通新机场线一期工程磁各庄车辆段上盖物业开发工程,阐述该工程车辆段轨道振动与噪声特点,对车辆段库内、库外不同区域分别采取了相应的减振降噪措施。在采用车辆段轨道减振降噪成熟技术(在咽喉区碎石道床铺设高效减振垫,咽喉区小半径曲线设置阻尼钢轨)的基础上,研发了适用于车辆段库内无缝线路的50 kg/m钢轨冻结接头夹板,采用夹板与高强螺栓联结钢轨,使轨端密贴,实现了库内无缝化;研发了适用于库内50 kg/m钢轨的高等级减振扣件(减振效果大于8 dB)。该设计降低了上盖物业开发减振降噪措施的前期投入,为今后轨道交通上盖物业开发轨道减振降噪设计提供了新思路。     

地铁轨道减振性能的落轴冲击仿真分析

建立落轴冲击有限元模型,仿真分析地铁弹性扣件、弹性支承块和浮置板等三种轨道结构的冲击响应,对比分析了其减振性能.结果表明,弹性支承块轨道通过轨下和块下刚度的合理匹配,动力性能优于弹性扣件结构;浮置板轨道结构的减振效果最好,受行车速度的影响较小.采用所建落轴冲击数值模拟方法,可有效分析不同形式轨道结构的动力性能.     

城市轨道交通高架线减振扣件设计及现场应用

我国一些城市轨道交通高架线中采用的下锁式双层非线性减振扣件在运营一段时间后会出现钢轨空吊和轨距难以保持等情况,影响列车运行安全。设计一种既能保证列车运营安全,又能适应高架线不同的钢轨纵向阻力要求,且能够达到中等减振效果的减振扣件成为需要研究的一个重要问题。针对城轨高架线设计了一种减振扣件,根据现场使用条件确定扣件的主要技术参数;关键零部件弹性铁垫板采用橡胶硫化技术将带轨底坡的铁垫板和钢套硫化成一体,此结构可实现垂向低刚度并能提供一定的横向刚度,结合有限元分析软件校核铁垫板和硫化橡胶的强度;减振扣件在室内进行钢轨纵向阻力、组装疲劳性能和绝缘性能等一系列扣件组装性能试验,试验结果表明,减振扣件各项性能指标均满足设计要求。在宁波地铁1号线高架段进行试铺和实车测试,现场应用结果表明：试铺的减振扣件服役状态良好,能够满足列车运营和日常养护维修要求;减振扣件各项轨道结构动力学性能指标均满足规范要求,梁面Z振级最大值的插入损失为8.3 dB,梁面分频振级均方根差值为9.8 dB,梁面分频最大振级为72.1 dB,达到中等减振效果。     

车辆段新型高等减振扣件应用研究

针对当前轨道高等减振措施在车辆段应用中存在的不足,研制了一种施工维护方便、预紧力可调的车辆段库内高等减振扣件。为评估扣件使用效果,在某地铁线路车辆段进行了在线测试,测试内容包括隧道壁振动、钢轨位移、轮轨力、车内振动等。测试结果表明,在保证安全性和平稳性的同时,列车低速空载条件下新型扣件相比普通弹性分开式扣件减振效果可达8db以上,能够满足车辆段高等减振需求。     

弹性钢轨扣件轨道的轮轨作用力分析

采用弹性钢轨扣件是城市轨道交通轨道减振的最基本措施.为分析弹性钢轨扣件轨道的轮轨作用力,通过建立地铁车辆一弹性扣件动力分析模型,分析了扣件刚度、列车运行速度等对轮轨作用力的影响.对于弹性钢轨扣件的轨道结构,合理降低扣件刚度,可减小轮轨动力冲击和扣件支点反力,提高减振效果.通过现场测试获得弹性扣件轨道的钢轨垂直力,验证了理论分析结果.     

水害条件下弹性道床垫减振轨道的性能研究

为研究弹性道床垫减振轨道在隧道遇水不利情况下的耐久性及稳定性,通过设计室内原型试验,测试分析泡水疲劳前后轨道结构部件的性能变化,并基于试验结果和轮轨系统动力学理论,分析泡水疲劳前后弹性道床垫减振轨道的减振性能变化规律。研究结果表明:(1)疲劳后轨道结构各部件功能保持稳定,该减振轨道具有良好的耐久性;(2)泡水疲劳试验前后,扣件系统的刚度变化率为1.40%,道床垫刚度变化率为5.95%;(3)弹性道床垫减振轨道具有稳定良好的减振性能,相比普通整体道床轨道结构,能够有效降低车体、轮对及钢轨在中心频率为40~60 Hz区间内的振动加速度级。     

北京市轨道交通大兴线减振轨道结构的选型设计

通过对轨道振动源、传播及控制措施、减振设计原则、减振现状及发展等的分析,确定北京市轨道交通大兴线轨道减振结构,一般减振地段采用弹性扣件轨道结构,并铺设区间无缝线路;中等减振地段采用轨道减振器扣件;高等减振地段采用梯形轨枕轨道结构;特殊减振地段采用金属弹簧浮置板整体道床轨道结构。并建议城市规划部门、建设单位以及设计单位各专业设计者通力协作、综合治理,以达到预期的减振降噪目标。     

弹性支承块式无砟轨道的减振机理

为了揭示弹性支承块式无砟轨道的减振机理,为轨道减振设计提供理论依据,运用模态分析法,分析扣件刚度、块下胶垫刚度及部件刚度匹配对轨道减振效果的影响,结果表明:扣件刚度对钢轨570 Hz以下的振动具有较好的减缓作用,对钢轨的高频振动基本没有减缓作用;降低块下胶垫刚度能提高块下胶垫的减振效果;扣件与块下胶垫刚度同取为20~40 kN/mm时,钢轨与支承块将产生共振作用,较高的扣件刚度与较低的块下胶垫刚度相匹配,能提高轨道的减振效果。     

不同受力环境下的钢轨扣件减振橡胶动态特性

采用电液伺服试验机对钢轨扣件中橡胶材料受压为主和受剪为主提供弹性的2种减振橡胶的非线性动态特性进行试验研究。建立减振橡胶非线性动力学模型,运用最小二乘法进行参数识别,并进行模型有效性检验。利用建立的数学模型对各种工况的试验数据逐一拟合,得到2种扣件减振橡胶不同工况下的刚度和阻尼。刚度和阻尼的变化与振幅和频率密切相关;2种钢轨扣件减振橡胶的动态特性变化规律有一定相似性,但受压型扣件减振橡胶在刚度非线性程度、动刚度随振幅频率的变化率等方面均强于受剪型扣件减振橡胶,因此,在进行钢轨扣件的优化和创新设计过程中,应优先选用橡胶材料受剪切来提供弹性,以便实现不同载荷范围、不同振幅和频率条件下的刚度稳定性。     

The Methodology Research on the Test and Evaluation of Static Stiffness of Elastic Pads in Elastic Separated FastenerEI北大核心

Research purposes: In order to explore the reasonable test and evaluation methods of the static stiffness of the elastic pads in elastic separated fastener, the influences of various factors on the static stiffness of the elastic pads were tested and analyzed by single factor test, a reasonable static stiffness test plan for the elastic pads was proposed. Besides, the evaluation suggestions for static stiffness of rail pad and baseplate pad were analyzed in terms of the installation state of the elastic separated fastener. Research conclusions:(1) The test of the static stiffness of elastic pad should include two stages: preloading stage and formal loading stage. Firstly, the elastic pad shall be preloaded with no less than 2 times at a loading rate of 3-5 kN/s, and the preloaded maximum load shall be at least 10 kN higher than the static stiffness test load range of the elastic pad. Then, formal loading is supposed to be carried out at least 3 times with a loading rate of 1~2 kN/s, and at both ends of the load range the load should be maintained for 90 s, which could be shortened to 60 s in special case when the load is less than 100 kN. Finally, the static stiffness of the elastic pad is calculated by the average value of the three test results. (2) The evaluation methods of static stiffness of rail pad and baseplate pad are dissimilar. The static stiffness of the rail pad could be evaluated by the secant stiffness in the range of 20~70 kN, while the evaluation of static stiffness of baseplate pad should be processed in terms of the reasonable static stiffness test load range of baseplate pad determined by the installation torque of anchored bolt. (3) This research results can be applied in the test and evaluation of static stiffness of rail pad and baseplate pad in elastic separated fastener. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.     

地铁减振型无砟轨道CA砂浆应力匹配研究

地铁减振型无砟轨道结构中,CA砂浆层位于轨道板和隔振垫之间,起着支承、传载和调整的功能。由于隔振垫的存在,CA砂浆层极易发生破坏,因此需要全面地研究轨道结构参数对CA砂浆的应力影响规律。基于弹性地基梁体模型,研究轨道板的混凝土等级、CA砂浆弹性模量、隔振垫刚度及轨道板长度4个轨道结构参数对CA砂浆应力的影响规律,并通过应力匹配图得到合理的轨道结构参数匹配。得到的结论是CA砂浆弹性模量是对CA砂浆应力影响最敏感的参数;轨道板的混凝土等级、CA砂浆弹性模量、隔振垫刚度及轨道板长度4个轨道结构参数对CA砂浆最大拉应力的影响远大于对CA砂浆最大压应力的影响;通过应力匹配图,提出较为合理的轨道结构参数匹配:轨道板使用C80等级的混凝土、CA砂浆取中低弹模3 000 MPa、隔振垫刚度取0.04 N/mm~3、轨道板长度取4.097 m。     

Vossloh300扣件胶垫刚度温变性的测试与分析

以Vossloh300扣件胶垫为研究对象,通过使用配备温度箱的万能试验机,测试其在-60~20℃温度范围内静刚度值;在上述实验的基础上,利用多刚体动力学软件建立车轨耦合模型,探究该型扣件胶垫温变刚度对高铁列车动力特性的影响。实验结果显示:Vossloh300扣件胶垫刚度在-40~20℃温度域内具有较好的温度稳定性,-40℃胶垫静刚度为26.91 kN/mm,较20℃的22.40 kN/mm仅有20.4%的增长;当温度低于-40℃时,该扣件胶垫刚度随温度降低急剧增长。仿真分析表明:扣件胶垫刚度的温变性对高速列车脱轨系数影响不大,但对轮重减载率的影响十分明显:环境温度为-48℃时轮重减载率的最大值0.585较20℃时轮重减载率最大值0.469有24.73%的增长,可见环境温度继续降低时轮重减载率将成为影响行车安全的主要因素之一。     

轨下新型网孔式弹性垫板力学性能影响研究

为了提高轨道交通轨下弹性垫板的力学性能,使垫板材料的弹性充分发挥,研究一种新型网孔式轨下弹性垫板结构。通过建立网孔式轨下弹性垫板的有限元计算模型,选用Mooney-Rivlin超弹性本构模型模拟橡胶材料特性,在弹性垫板材料参数不变的条件下,通过网孔间距、网孔内接圆直径、板厚和倒角半径等关键参数来调整网孔式弹性垫板的静刚度,分析其对弹性垫板力学性能的影响,并与传统沟槽型弹性垫板进行对比。结果表明:在孔径不变的条件下,网孔间距增大,垫板静刚度近似线性增大,最大应力增大;网孔直径增大,垫板静刚度近似线性减小,最大应力减小。垫板厚度增大,静刚度明显减小,而最大应力小幅减小;网孔结构倒角后弹性垫板的静刚度小幅增加,但最大应力明显减小。相比于静刚度相近的沟槽型弹性垫板,网孔式弹性垫板的最大应力明显减小,可有效提高其耐久性,同时网孔式弹性垫板的静刚度具有可灵活调整的能力,因此,将网孔结构应用于轨下弹性垫板具有可行性。     

4种地铁减振轨道轮轨动态相互作用对比分析

为了研究地铁曲线段不同减振轨道的轮轨动态相互作用,通过现场实测数据对比分析了橡胶隔振垫道床轨道、钢弹簧浮置板道床轨道、梯形轨枕轨道、单趾弹条扣件轨道4种减振轨道结构的轮轨力、钢轨动态位移,以及对应断面处隧道壁的垂向振动加速度。分析结果表明:单趾弹条扣件轨道振动相对较大,钢弹簧浮置板道床振动相对较小;4种减振轨道对应的轮轨垂向力、横向力、脱轨系数均满足列车安全运营要求;钢弹簧浮置板道床轨道的钢轨动态位移平均值较大,但小于安全限值。     

新型局域共振橡胶减振垫振动传递特性测试分析

为了研究一种应用于浮置板轨道结构的新型橡胶减振垫的振动传递特性,对比某基于局域共振新型减振垫与普通橡胶减振垫的减振性能,研究预压质量与激振加速度对振动传递特性的影响,对新型橡胶减振垫进行刚度试验与振动传递特性试验,测试其在30~200 Hz频率下的传递特性,试验过程中采用不同的预压质量与激振加速度,振动传递特性测试采用加速度激振的方法,以加速度传递率作为减振垫振动传递特性的评价指标。结果表明:新型减振垫加速度传递率更小,减振效果更好,最大可以减小10 dB左右;减振垫上方预压质量对振动传递特性有较大影响,预压质量越大,加速度传递率越大,减振效果越差;减振垫的刚度对其振动传递特性有一定的影响,激振的加速度幅值对加速度传递率影响较小。     

一种新型轨道减振器的静态特性研究

介绍一种新型结构的压剪复合板式轨道减振器.详细分析了该结构的竖向双刚度、横向静刚度性能以及竖向预载对横向刚度的影响.研究表明,这种压剪复合板式结构,既能有效确保元件具有良好的稳定性及承载能力,又能使元件具有优良的隔振性能,特别适用于客流密度较大且隔振要求较高的地段.