城市轨道交通减振垫-钢弹簧浮置板减振降噪效果对比分析及应用
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ABSTRACTAsakindofgreenenergyconservationcitytransportation,themetroisdevelopingrapidlyathomeandabroad.Atthesametime,peoplearebecomingmoreandmoredemandingtolivingenvironment.Thevibrationproblemcausedbymetrooperationisbecomingagrowingconcern.Aftersummarizingtheresearchstatusofmetrotrainvibrationload,vibrationpropagationandvibrationreductionmeasures,onthebaseofQingdaometrofirstperiodengineering(1ine3),thevibrationcharactersofvehicle—tracksystem,wheel-railcontactforceandfoundationreactionforceandvibrationpropagationhavebeenresearchedroundlybythewayoftheoreticalanalysisandnumericalcalculation,usingsoftwareofANSYSandMATLAB.Themainworksareasfollows:(1)Thevehicle—trackdynamicsanalysismodelWasestablishedaccordingtoanalyticdynamicstheory.Thenmodalandharmonicresponseanalyseswerecarriedout.Thesystemnaturefrequencyandthemodeofvibrationwereobtained.Theamplitudespectrumcurvesoffoundationreactionandtheforcetransmissionratewerepresentedaccordingtovibrationtheory.Theresultsshowthatthelowertheexcitationfrequency,thelargerthefoundationreactionforceandforcetransmission(2)TheridingcomfortWaSstudiedusingtheSperlingindex.Thevariationoftheridingcomfortandfoundationreactionwereprofiledwithdifferentsteelspringstiffnessanddamping.Theresultsrevealthatthegreaterthesteelspringstiffnessanddamping,thebettertheridingcomfort;thesmallerthesteelspringInstiffnessandthegreaterthedamping,thesmallerthefoundationreaction.(3)AccordingtotheAmericangrade6trackverticalirregularitypowerspectrum,wheel—railcontactforcesandfoundationreactionforcesofsteelspringandMatlab.floatingslabtrackstructurewereobtainedbythemethodofNewmark(4)A2-dimentionfiniteelementmodelwasestablished.Thenthevibrationsanditsspreadruleweredescribed.Afterthat,thesteelspringfloatingslabtrackstructurevibrationdampingperformanceWasanalyzed.Theresultsshowthatthehorizontalvibrationvelocityatsurfaceandthevibrationaccelerationabovethetunnelcenterarebothperiodicvariation.Iftheelasticmodulusissmaller,thehorizontalvibrationvelocityatsurfaceandthevibrationaccelerationabovethetunnelcenterarebothgreater.Thehorizontalspeedofsteelspringfloatingslabtrackstructureisaboutathirdofmonolithicroadbedtrackstructure.Thevibrationreductionsofthesteelspringfloatingslabtrackstructurearearound9dB.(5)Consideringvariousfactors,theZvibrationgradeofsomepointdistancingtunnelcenterLwasforecasted.Keywords:metrovibration;steelspringfloatingslab;vibrationforecast;propagation;vibrationgradeIV钢弹簧浮置板轨道结构减振性能和振动传播规律的研究第1章绪论1.1研究目的及意义随着人13’及车辆数目的日渐增多,车均道路面积急剧减少,道路越来越堵塞,人们的出行变得越来越不易,空气质量大不如前,环境问题受到越来越多人的关注。
根据《中国城市轨道交通年度报告2010》[1],截止到2010年12月31日,中国内地已有13个城市拥有49条运营线路,总里程达1 425.5 km;全国有29个城市96条线路(含续建段)正在紧张建设中,总里程超过1 相关规范的规定现行G B50157-2003《地铁设计规范》[2]在“环境保护”和“轨道”两章内各有一条强制性条文:地铁振动污染防治设计应符合现行国家础上采用的措施,采用条件为线路中心距离保护建筑物小于20 m及穿越地段。
G B50157-2003《地铁设计规范》正在修订,其征求意见稿在总结近年轨道减振技术发展的基础上将减振轨道结构划分为初级减振、中级减振、高级减振和特殊减振4级;减振地段的Z振级振动超标值:初级应在5 d B以下,中级应在5~10 d B,高级应在10~15 d B,特殊应在15 dB以上。
简析城市轨道交通减振降噪措施孙洪强摘 要:对城市轨道交通振动与噪声控制设计的相关规范进行了梳理,介绍并分析了目前主要的轨道减振措施的特点与优缺点,对目前减振效果最好的浮置板道床进行了经济性对比分析。
关键词:轨道交通;轨道结构;减振;浮置板线与试验线的测试结果表明,钢轨减振对于直线段滚动噪声可降低3~B(A),对于曲线路段啸叫噪声可降低9~12 dB(A)。
扣件类减振措施振扣件有先锋(Vanguard)扣件、轨道减振器、d)扣件、Z系列扣件等减振要求较高的地段。
轨道减振器轨道结构减振效果在9 dB左右[4]。
(3)洛德扣件也是硫化粘结型,由2块上下黏贴在一起的铁垫板及弹条扣压件组成,利用橡胶压缩变形提供弹性。
洛德扣件在国外应用较广泛,但因为橡胶与铁垫板采用硫化工艺,不易更换,国内应用较少。
a 单层约束阻尼钢轨 b 迷宫式约束阻尼钢轨 图1 阻尼钢轨c 洛德扣件 d Z系列扣件图2 减振扣件a 先锋扣件 b 轨道减振器整困难;养护更换困难;橡胶包套易进水,减振性能下降;弯道钢轨波磨严重。
轨道交通减振降噪技术的应用与发展研究随着城市轨道交通的不断发展,其带来的噪音和振动污染问题也日益严重,对城市环境造成了不小的影响。
因此,轨道交通减振降噪技术的应用和发展已经成为城市交通建设的重要课题。
轨道交通减振降噪技术的应用涉及到多个方面,主要包括列车、轨道、结构、环境等。
在列车方面,采用隔振悬挂、轮轮鉴定和轨道直线度控制等措施,可以有效降低列车在行驶过程中的噪音和振动。
在轨道方面,采用高弹性复合轨道垫、减震板、轨下垫层、地铁隧道衬砌等减振降噪措施,可以减少轨道的噪声和振动。
在结构方面,采用抗震减振技术、结构隔振技术等措施,可以减少建筑物结构传递的噪音和振动影响。
在环境方面,采用隔音屏障、绿化带、水池等景观治理措施,可以有效隔离轨道交通的噪声和振动对周边环境的影响。
目前,轨道交通减振降噪技术的应用和研究已经取得了一定的进展。
例如,国内某些轨道交通线路已经开始采用轨下垫层、减震板等措施,取得了一定的降噪效果。
同时,国内外也出现了一些创新的减振降噪技术,如新型减振垫、空气弹簧隔振技术等。
这些技术不仅可以提高减振降噪效果,还可以减少对轨道交通系统的干扰,提高运行效率。
但是,仍然存在一些问题和挑战。
首先,轨道交通减振降噪技术的应用和研究需要大量的投资和耐心的实践,这需要相关部门和企业加大投入和合作力度。
其次,不同类型的轨道交通系统和运营环境也存在差异,需要根据实际情况制定相应的减振降噪方案。
此外,有效的减振降噪技术也需要通过标准化和认证,以保证其稳定性和可靠性。
总之,轨道交通减振降噪技术的应用和发展在城市交通建设中具有重要的意义。
今后,需要加强研究和实践,不断完善和创新技术,以实现更加环保、舒适、高效的城市轨道交通系统。
城市轨道交通轨道结构噪声分析与减振降噪办法摘要:通过对城市轨道交通轨道结构噪声来源的分析,提出从轨道结构方面采取的减振降噪办法。
关键词:城市轨道交通轨道结构振动噪声减振降噪随着部份城市轨道交通线路的开通运营,沿线部份地段的噪声超标问题引发了社会的普遍关注。
控制振动与噪声,除采取行政管理手腕对城市轨道交通进行合理计划外,还需对轨道结构、机车车辆采取减振、消音、隔音等技术手腕,最大限度地减少轨道交通产生的振动与噪声对人体造成的损害。
结构既是城市轨道交通的振源,也是振动传播途径中的重要环节。
本文从分析城市轨道交通的振动与噪声来源入手,从轨道结构方面采取一些办法,以达到减振降噪的目的。
1 城市轨道交通轨道结构噪声来源分析大量研究结果表明,列车引发的噪声可分为四个部份:轮轨噪声、集电噪声、车箱的空气动力噪声和桥梁结构的二次振动噪声。
随着列车运行速度的转变, 轨道交通的主噪声源也随之转变。
轨道交通的噪声源图如图1 所示。
我国城市轨道交通列车运行速度一般在60~80 kmΠh , 故相应的主噪声源为轮轨噪声,有效分析轮轨噪声产生的机理是找到城市轨道交通减振降噪的关键。
城市轨道交通轨道结构的轮轨噪声的振动来源于轨道的不平顺。
钢轨与运行中的列车车轮彼此作用,激起钢轨和轨下基础的振动,钢轨就向外辐射噪声,振动随轨下基础向周围传递, 或引发振动, 或造成结构的“二次噪声”。
图1 轨道交通噪声源图轮轨噪声主要有三种类型:尖叫噪声、冲击噪声、和转动噪声。
尖叫噪声主如果当列车通过小半径曲线时,由于车轮受转向架约束,不能正切钢轨运行,即车轮不能处于曲线的径向位置,车轮在钢轨上向前转动时同时沿轨面横向滑动,产生轮轨接触面的粘着和空转,引发车轮共振,产生强的窄频带尖叫声;冲击噪声是列车车辆通过轨缝、道岔或车轮踏面擦伤、剥离等轮轨表面的不持续性而引发的垂直鼓励产生非线性的振动并辐射噪声。
转动(轰鸣) 噪声是由于列车运行时, 由钢轨表面粗糙、凸凹不平,钢轨表面伤痕、马鞍形磨耗及轮轨尺寸误差等引发车轮和钢轨彼此振动,并通过轨道结构传递辐射噪声。
城市轨道交通不同减振措施减振效果研究城市轨道交通系统凭借着快速、安全、环保等优点,已成为解决城市交通拥挤和减少污染的一种有效手段。
地铁在带来方便的同时,也产生了负面的环境影响,特别是振动带来的影响较为突出,一直以来备受关注。
本文以成都城市轨道交通为背景,针对成都地铁减振地段采用的钢弹簧浮置板道床、纵向轨枕道床、先锋扣件、轨道减振器扣件和GJ-Ⅲ型扣件进行现场测试,在时域和频域内对比相邻地段普通整体式道床和减振地段测试断面隧道壁的垂向振动加速度值,从时域曲线图、1/3倍频程曲线和频谱曲线的变化趋势分析减振措施的实际减振效果,主要工作和研究成果如下。
1.对于扣件减振措施,GJ-Ⅲ型扣件、轨道减振器扣件和先锋扣件地段隧道壁振动的能量主要分别分布在50~70Hz与175~185Hz、30~50Hz、30~50Hz与130Hz~190Hz。
隧道壁的有效减振范围频段分别在50~200Hz、40~150Hz、31.5~200Hz,在隧道壁的减振量分别为7.38dB、6.99 dB、17.15 dB。
2.对于轨枕减振措施,纵向轨枕地段隧道壁振动的能量主要分布在50~80Hz,隧道壁的有效减振范围频段为50~200Hz,在隧道壁的减振量为9.98dB。
3.对于道床减振措施,钢弹簧浮置板道床地段隧道壁振动的能量主要分布在80~110Hz,隧道壁的有效减振范围频段为16~200 Hz,在隧道壁的减振量为22.16d B。
4.减振效果由高到低依次是钢弹簧浮置板道床、先锋扣件、纵向轨枕道床、GJ-Ⅲ型扣件、轨道减振器扣件。
无论何种减振措施,均表现为高频减振效果优于低频减振效果,且钢弹簧浮置板道床在低频处减振效果最好。
城市轨道交通线路轮轨减振降噪措施的研究和应用发表时间:2019-03-06T14:35:58.080Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第33期作者:杨黎孟蝶吴俊[导读] 轨道减振降噪技术研究还不够完善,深入开展轨道减振降噪技术研究,是城市轨道交通路网规划和建设中不可回避的。
成都地铁运营有限公司四川成都 610000摘要:随着我国城市轨道交通事业日新月异的发展,地铁不仅缓解了城市公交的压力,给市民提供舒适愉悦的出行环境,而且也创造了良好的经济、社会和环境效益。
然而,也不可避免地给城市带来的振动和噪声问题,已成为人们日益关注的扰民和公害问题。
关键词:轨道交通;噪声;控制;城市轨道交通在方便市民出行的同时,也引发了相应的振动和噪声问题。
轨道减振降噪措施的应用减少了地铁运营对建筑物的振动及噪声影响。
当前,轨道减振降噪技术研究还不够完善,深入开展轨道减振降噪技术研究,是城市轨道交通路网规划和建设中不可回避的。
一、地铁振动的产生与传播机理1、地铁振动产生原因。
地铁振动产生的主要原因可分为:①列车本身制作误差在运行时产生的自身振动;②地铁建成通车后,由于长时间运行、保养不足,造成轨道磨损产生振动;③由于运行线路存在曲线,造成轮缘与钢轨内侧撞击,形成振动;④运行列车通过钢轨、道岔相互连接处的轨缝,产生的振动。
2、振动的传播机理。
城市轨道交通在运营过程中,列车车轮与钢轨之间产生撞击振动,经过轨枕、道床,传递至隧道或桥梁基础,再传递给地面,从而对周围区域产生振动,并进一步传播到周围建筑物。
这种振动干扰不仅对地铁沿线民宅、学校、医院等环境产生不良影响,而且可能对沿线基础较差的建筑物造成损害。
3、噪声产生机理。
轮轨噪声是车辆行驶时车轮与钢轨的接触而产生的噪声,轮轨噪声又分为三类:滚动噪声、冲击噪声和摩擦噪声。
(1)滚动噪声。
由于车轮踏面和钢轨表面粗糙及凹凸不平,车轮在钢轨上滚动时所发出的噪声。
(2)冲击噪声。
车轮通过钢轨接头、道岔、轨缝时所产生的冲击噪声或车轮踏面擦伤剥离后在钢轨上运行时冲击而产生的噪声。
城市轨道交通高等减振降噪技术应用情况分析摘要:简要叙述城市轨道交通解决车辆运行时产生振动噪音的常用措施,介绍主要控制技术,结合工程实际情况,对Vanguard扣件、梯形轨枕、浮置板道床等高等减振降噪技术情况进行分析,对如何结合工程实际选用适当的减振降噪措施提出建议。
关键词:减振降噪;扣件减振;梯形轨枕;浮置板道床一、前言城市轨道交通穿梭于城市商业中心、文化中心、市民居住区、办公区和工厂等人口稠密,近年由于轨道交通运行引起的振动及噪音问题日益突出,对沿线居民生活及环境造成较大影响,减振降噪迫在眉睫。
广州地铁自一号线开通运营以来,先后采用了多种类型的轨道减振措施,几乎涵盖了国内轨道交通行业现阶段所有轨道减振措施,对减振措施选型前期也进行了大量的论证工作、线路投入运营后进行了大量的现场测试与检测工作。
本文以广州地铁为实例,对Vanguard扣件、梯形轨枕、浮置板道床等几个常用的高等减振措施应用情况进行分析。
二、城市轨道交通减振降噪常用措施轨道专业对振动源、振动路径采取减振、降噪及隔振处理,可使列车在运行中产生的振动得到有效控制。
采取的主要综合减振措施:(一)采用超长无缝线路,消除钢轨接头,减少轮轨间冲击,起到减振作用。
(二)对钢轨顶面不平度进行打磨,使轨面平顺,保证轮轨接触良好,减少振动和噪音。
(三)利用不同弹性减振扣件或减振道床型式等轨道技术设备对轨道结构进行分级减振工程实施。
(四)严格控制轨道施工质量,并对轨道进行经常性的养护维修,使轨道结构保持在良好工作状态。
(五)运营期间,对轨道进行经常性的养护维修,保持其良好状态。
(六)进一步研究轮轨关系,确定钢轨打磨方案,保证列车运行更平稳,从而减少振动。
三、轨道减振降噪措施等级及分类(一)轨道减振降噪措施等级划分列车运行所引起的振动和噪音,会影响沿线环境,尤其是距建筑物较近地段,会影响附近单位和居民的工作和休息,采取必要的分级减振措施,减低对环境振动和噪音影响,轨道专业针对轨道的振动源、振动路径采取减振、减噪及隔振处理,使列车在运行中引起的振动得到有效的衰减,满足环保要求。
钢弹簧浮置板轨道结构顶升前后减振效果分析张建鹏【摘要】This paper made live test and analysis on damping effect of steel spring floating slab track structure before and after jacking, for the first time made time domain and frequency domain analysis on tunnel wall and ground vibration of steel spring floating slab track section in the construction phase when through the track flat car, elaborated the damping effect of floating plate and the vibration influence level of metro, and proposed the new solutions of nuisance problems in metro construction process.%对钢弹簧浮置板轨道结构在顶升前后的减振效果进行了实测分析,首次对处于施工阶段的钢弹簧浮置板地段通过轨道平板车时的隧道壁及地面振动进行了时域及频域分析,阐述了地铁对地面的振动影响水平及浮置板的减振效果,提出了地铁线路施工过程中扰民问题的新解决方案。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)026【总页数】2页(P162-163)【关键词】浮置板轨道;项升;减振效果;数据分析【作者】张建鹏【作者单位】苏州轨道交通有限公司,江苏苏州215000【正文语种】中文【中图分类】U213.21 概述随着地铁建设的大力发展,一些负面影响也相继产生。
地铁轨道减振技术及应用摘要:地铁车辆为人们带来了便捷,但列车运行引发的环境振动与噪声问题日益严重。
近年来,轨道车辆通车后的振动和噪声投诉事件日益增多,成为公众关注的焦点问题,轨道交通引起的环境振动与噪声对人体健康、工作效率、周围建筑结构以及精密仪器产生影响。
本文从数值分析和现场测试的角度对硬岩地质条件下的振动规律进行了有益探索和研究,但均未对地铁轨道减振措施的实际应用效果进行总结。
关键词:地铁轨道;减振技术;应用引言近年来,随着我国经济的迅猛发展,城市化进程不断加快,城市轨道交通线路的设计时速也从常规速度(<100km/h)向更高速(100~160km/h)发展。
特别是随着市域(郊)铁路建设的加速发展,其线路不可避免地穿越医院、学校、居民区等诸多环境敏感点,给沿线的环境振动与噪声控制提出了更新和更高的要求。
1.压缩型减振扣件一般地段扣件刚度值为25~35kN/mm,减振扣件刚度值为15~18kN/mm。
减振扣件通过降低其垂向刚度值获得一定的减振效果。
地铁中等减振地段均采用压缩型减振扣件。
1)结构型式特点。
压缩型减振扣件是利用橡胶弹性垫板的压缩变形耗散能量,提供减振效果。
其特点是横向刚度较大,在小半径曲线地段具有良好的适应性,大大降低了钢轨波磨的发生概率。
2)减振效果。
对某地铁3号线应用的减振扣件进行了实测,检测结果显示,隧道壁处的Z振级降低了8.1dB。
2.钢弹簧浮置板钢弹簧浮置板全部采用现浇混凝土结构,单块板长为25m,板厚400mm,板宽3000mm,浮起高度30mm,板与板之间采用内置式剪力铰、外置式剪力铰两种方式联接。
试验段共计8块浮置板,分为3种类型:板-1和板-8为过渡板,板-2~板-4为隔振器间隔2个扣件间距和3个扣件间距交替布置(简称“2/3布置”),板-5~板-7为的隔振器均间隔2个扣件间距布置(简称“2/2布置”)。
隔振器由外套筒和内套筒组成。
内套筒采用大刚度弹簧试制而成,疲劳寿命超过800万次,可以快捷调整、更换。
道路桥梁建 筑 技 术 开 发·127·Roads and BridgesBuilding Technology Development第49卷第11期2022年6月地铁轨道减振技术及应用舒 磊(中咨工程管理咨询有限公司湖南分公司,长沙 410000)[摘 要] 随着地铁大规模建设和投入使用,地铁运行产生的振动和噪声对周边建筑物造成一定的影响。
以长沙地铁1号线为例,通过对地铁振动产生原理进行分析和研究,详细介绍各种类型轨道减振措施,对地铁轨道的减振技术及应用进行简要的探讨和总结。
[关键词] 地铁轨道;减振技术;降噪 [中图分类号] U 231 [文献标志码] B [文章编号] 1001-523X (2022)11-0127-03VIBRATION REDUCTION TECHNOLOGY AND APPLICATION OF SUBWAY TRACKShu Lei[Abstract ] With the large-scale construction and operation of the subway, the vibration and noise generated by the operation of the subway have a certain impact on the surrounding buildings. Taking Changsha Metro Line 1 as an example, the author analyzes and studies the principle of subway vibration and introduces in detail. Various types of rail vibration reduction measures are introduced, and the vibration reduction technology and application of subway rails are briefly discussed and summarized.[Keywords ] subway track; vibration reduction technology; noise reduction 城市轨道交通一般穿越城市中心区域,该区域通常是居民住宅、办公机构集中的区域。
城市轨道交通轮轨主要减振降噪措施对比分析刘福金;王安斌;谢蓥松【摘要】从车轮、钢轨、扣件和道床4方面综述城市轨道交通轮轨主要减振降噪措施,并从减振降噪效果、施工难易、制造成本、维修难易等方面分析各措施的优缺点.分析结果表明:改变车轮参数主要降低高频段的噪声水平,而对于低频和中频段的减振降噪效果不是很好;阻尼车轮对降低弯道噪声效果比较明显,并且在中高频段的降噪效果很显著;减振降噪型扣件类型众多,选择范围广,并且施工、维修方便;调频式钢轨阻尼器可针对特定频率进行设计,在减振降噪方面具有很强的针对性,并且在低频区段效果更好,设计与施工简单方便;钢弹簧浮置板整体道床弹簧刚度可设计性强,在低频段减振效果最好,但其施工工序多,建造周期较长,维修不方便且制造成本较高.在选择控制措施的时候,可考虑2种以上的控制措施同步实施.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2018(058)010【总页数】4页(P140-143)【关键词】城市轨道交通;轮轨;减振降噪;措施;对比分析【作者】刘福金;王安斌;谢蓥松【作者单位】上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海 201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海 201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TB535;U211.5城市轨道交通产生的振动与噪声问题时刻干扰着人们的正常生活,严重时甚至影响人们的身体健康[1]。
据数据统计,除了建筑施工和工厂作业以外,人们反应最强烈的振动环境污染就是轨道交通引起的环境振动[2]。
城市轨道交通产生的振动与噪声问题还影响了新线路的规划和修建[3]。
因此,降低城市轨道交通产生的振动与噪声刻不容缓。
振动与噪声从产生原理上来说都属于振动,只是中间的传播介质不一样,振动主要通过固体介质来传播,如轨道、基础等,噪声则主要通过空气等介质进行传播。
进行城市轨道交通减振降噪工作,需要从源头出发进行控制。
浮置板轨道交通箱形梁减振效果分析近些年来,我国的城市轨道交通快速发展,由此引起的振动和噪声问题也逐渐显现,这影响着人们日常的生活和工作环境,产生了较大的负面影响[1]。
浮置板轨道作为一种有效的减振轨道结构型式,已经广泛地应用在地铁隧道的减振地段当中。
国内已经有很多个城市采用了钢弹簧浮置板轨道结构,并取得了较好的减振效果。
国内外学者通过理论分析、数值计算和试验测试等方法对钢弹簧浮置板轨道减振性能进行了大量的研究工作。
刘学文[2]、袁俊等[3]通过建立解析轨道模型,对浮置板轨道的减振效果进行计算和分析。
李增光等[4]提出了采用动柔度的求解方法,通过建立浮置板轨道的力学模型加载求解浮置板的隔振性能及其影响因素。
姚京川等[5]分析了浮置板轨道对地铁环境振动减振特性的影响。
HuiC.K.等[6]采用试验方法对浮置板轨道的减振效果进行了分析。
大多数学者只研究了浮置板轨道在隧道内的减振效果,但是针对桥上浮置板轨道对桥梁的减振效果的研究还很少。
本文基于联合仿真动力分析,拟通过建立车辆-轨道-桥梁耦合振动分析模型,计算列车荷载作用下轨道交通箱型梁的振动响应,分析浮置板轨道的减振效果,为轨道交通桥梁的减振设计提供参考。
1计算模型、参数及理论1.1车辆-轨道-桥梁耦合振动分析模型利用有限元软件ANSYS和多体动力学软件UM,建立车-轨-桥耦合精细化的空间分析模型。
在UM软件中建立车辆分析模型,通过刚体、力元、铰接、约束和轮轨接触模型等来建立车辆系统的动力学方程。
1节车辆主要由7个刚体构成,分别是1个车体、2个转向架、4个轮对。
这些刚体再分别用一、二系弹簧、垂向减振器、横向减振器、抗蛇行减振器、横向止挡、抗侧滚扭杆、牵引拉杆等连接。
每个刚体都考虑6个自由度,即伸缩、横摆、点头、浮沉、侧滚、摇头,左右两边车轮各有1个约束,单节车辆共有34个自由度。
在ANSYS软件中建立箱型梁的有限元模型,计算桥梁质量、刚度矩阵等信息,并使用UM软件与ANSYS软件接口程序ANSYS_UM生成UM软件中可以识别的箱型梁结构柔性体的标准文件。
地铁轨道减振技术的应用实践及意义解析摘要:随着城市化进程加快,城市越来越拥挤,地面交通发展受到的限制也越来越大,地铁技术以其巨大的优势随之兴起并得到广泛应用,不少城市地铁轨道相继建成并通车,极大缓解了城市交通吃紧现状。
然而地铁的发展离不开相关地铁技术的进步,地铁轨道减振技术作为其中关键技术之一,对地铁内外环境有着重要的影响,本文主要阐释地铁轨道减振技术的实际应用及其重要意义。
关键词:地铁轨道;减振技术;应用实践;意义地铁作为城市化进程的产物,以其运量大、速度快、安全可靠、运营准时等特点,已成为解决城市交通拥挤的有效措施之一。
然而,随着地铁网络密集度不断增加,城市中复杂的高架、地面以及地下线路正日益形成一个立体的地铁线路系统,列车运行势必对周边居民、建筑结构、精密仪器、既有线路等产生一定的振动影响。
国内外学者对轨道减振技术的工程应用、设计与施工做了大量的研究工作.从室内试验、现场测试、理论解析、数值仿真等方面,对其动力性能、减振效果等进行了一系列的细致研究.为地铁减隔振提供了有力的技术支持。
一、地铁轨道减振设计的原则(一)规范达标地铁轨道设计要保证列车能够平稳安全运行,轨道的动静态变形不能超标,同时地铁轨道的减振设计要保证产生的噪音符合GB3096——2008《声环境质量标准》和GB10070——1988《城市区域环境振动标准》规定的标准。
(二)可行性可行性是指地铁轨道的减振设计在保证其结构的可靠性基础上最大限度降低地铁轨道维修次数和费用,实现技术可行性和经济性的统一。
(三)具体问题具体分析地铁轨道减振设计采用分级减振标准,GB50157--2003《地铁设计规范》修订稿将轨道减振结构划分为中级、高级和特殊减振地段,其减振标准分别为5~10dB、10~15dB、 15dB 以上。
不同地区根据不同减振标准设计不同减振方案。
同时不同地区因为地形和地面建筑等因素,对减振要求不一样,要因地制宜地调整减振设计方案,采取恰当的减振措施。
减振垫浮置板轨道的振动及隔振效果研究随着城市轨道交通的发展,人们对生活环境要求的提高给轨道减振技术提出了更高的要求。
而减振垫浮置板道床轨道作为一种新型的轨道减振产品,才刚刚使用,对其减振的理论研究还不够深入。
本文在总结分析现有研究的基础上,建立了减振垫浮置板轨道结构三维有限元分析模型,根据振动传递特性分析原理,对该轨道结构的传递特性进行分析,讨论该轨道结构在不同参数的影响下其各项动力响应以及插入损失的变化;建立轨道一隧道一土层环境系统三维有限元分析模型,对该轨道结构的传递特性进行分析,讨论该轨道结构在不同参数的影响下其传递到地表振动情况及插入损失的变化。
研究表明:使用减振垫层能有效减小传递到轨道结构底座板(隧道基础)上的振动,起到了隔振的效果,但却在低频段加剧了钢轨和轨道板的振动。
减振垫层的厚度和弹性模量是影响减振垫浮置板轨道结构传递特性的重要因素。
实际当中,可以通过恰当设置相关参数,提高隔振效果。
对于隧道内减振垫浮置板轨道结构传递到地表的振动情况,在低频段,减振垫会加剧钢轨和轨道板的振动,反而会增加隧道内轨道的低频振动及辐射噪声。
在200Hz以下频率,扣件垂向刚度对于传递到地表的振动影响并不大,鉴于目前减振扣件的使用会造成钢轨波磨的出现,所以建议在隧道内减振垫浮置板可以不使用轨下减振。
本文研究可为减振垫浮置板轨道结构的国产化研发、设计和养护维修提供支持。
城市轨道交通减振垫\钢弹簧浮置板减振降噪效果对比分析及应用
【摘要】交通设施的完备以及高质量是一个国家经济发展的巨大推动力,如今我国许多城市都已经正式通行地铁、高铁等轨道式交通设施,这样因为城市轨道交通的兴起而引发的振动以及噪声等方面的问题就得到了人民的广泛关注。
如何有效的减振降噪进而减轻因此而带来的环境噪声污染就成了热点问题,本文重点讲述的就是减振垫及钢弹簧浮置板在减振降噪方面的重要作用。
首先着重阐述了减振垫及钢弹簧浮置板相关方面的内容,其次重点对比分析了减振垫及钢弹簧浮置板具体的减振降噪的效果及在城市轨道中的应用。
【关键词】减振垫;钢弹簧浮置板;减振降噪
0.引言
随着城市人口的不断增加,为应对城市的交通拥挤,大力发展城市轨道交通建设成为城市交通体系建设的首选,预计到2015年我国城市轨道交通路线总里程可达3000多公里。
城市轨道交通具有高效快捷、方便舒适和时间准确等优点,但是,不管是哪种列车,都会在行驶过程中产生令人烦躁的振动和噪声。
在城市的密集区,轨道交通几乎不可避免靠近建筑物,因此如何解决轨道交通对人类和精密设备仪器造成的噪声和振动影响也就不可回避,怎样有效的降低城市轨道交通带来的环境影响?大力发展城市轨道交通减振降噪技术显得十分必要和迫切。
1 减振垫的相关介绍
1. 1 减振垫技术规格
减振垫对于轨道交通的减振降噪具有良好效果,但是在减振垫的铺设过程中也需要按照一定的技术标准进行。
铺设减振垫道床时的方向是垂直于线路方向的,而且每一个道床垫之间的缝隙不能超过10mm。
如果碰到截面改变或者是转折例如出现坑状、凹槽等情况,减振垫的形状也需要相应的切成相应的形状。
1.2 减振垫道床结构
减振垫道床具有良好的减振降噪效果,道床采用一般扣件,道床的底部采用全断面铺设减振橡胶垫,将道床整体包覆。
对扣件、钢轨、道床板没有特殊要求。
2 钢弹簧浮置板的相关介绍
2.1钢弹簧浮置板设计准则
钢弹簧浮置板能够减振降噪的原因就是钢轨是铺设在具有足够的重量以及强度的浮置板上,它能很好的平衡因为列车的运行而引起的动荷载,进而减少传达到路基的振动以达到减振降噪的效果。
影响钢弹簧浮置板道床减振降噪效果高低的最大的因素就是系统设计与制造质量的高低。
钢弹簧浮置板设计时一个需要
谨慎的方面就是系统的自振频率问题,这个问题的确定是要依据轨道交通周围的建筑类型以及所处的位置和周围的环境而定的。
2.2 钢弹簧浮置板道床结构
钢弹簧浮置板轨道采用一般常阻力扣件,道床板内预埋外套筒,道床板与结构基础用置于外套筒内的隔振器(弹性体)整体隔离,达到减振降噪的目的,浮置板的长度为25-30米,为增加浮置板的配重,浮置板的钢筋用量加大。
3.减振垫减振降噪效果分析
3.1 减振垫工作原理
减振垫与钢弹簧浮置板都是属于道床减振的方式,能够有效的缓解列车在行进时产生的震动。
以杭州的地铁一号线的成功运用为例,通常来说,减振垫自身的固有频率的波动范围在10—13 Hz,这一频率范围是完全能够避开列车在转向架产生的共振频率的。
列车在荷载情况下,道床的整体下沉变形度不大于3mm,轮轨通过时通过在道床与结构之间增设的这层减振垫,道床与结构件的刚性接触得到大大缓解,减振垫承受荷载,减振垫圆锥被压缩,作用力卸载后,圆锥恢复最初形状,进而达到减振降噪的效果。
3.2 减振垫效果分析
在没有配置减振垫的情况下,轨枕与桥面在振动上的频率基本是一致的。
在安装了减振垫的前提下,轨枕的振动与桥面的振动差距可达20—30 dB。
同时,在安装了减振垫后,轨枕上的振动有显著的增强趋势,轨枕的Z枕级平均增大17±2 dB,而其他因素的测定结果则基本保持一致。
(1)铺设减振垫后,能够有效隔绝轨道结构下部产生的振动,其底座板的振级平均降低20 dB,桥梁及地面的振动也明显得到缓解,其隔振效果较好。
(2)安装减振垫后,对于结构型振动噪声的抑制效果较显著,但对于整体系统来说,其降噪效果并不明显。
4.钢弹簧浮置板减振效果分析
4.1 低频噪声产生的原因
列车在经过浮置板道床这一地段时,列车内会出现“咕隆咕隆”的噪声,这一声音的产生是由浮置板道床的振动所引起的。
一般来说,钢弹簧浮置板轨道的道床部分的垂向加速度振级的频段在50—200Hz之间,其加速度振级最高可达到118 dB,要大于普通道床的99 dB,所以说钢弹簧道床相较于普通道床的振动要稍大些。
对于钢弹簧浮置板而言,其自身的振动频率较低,对周边及地基有很好的隔震效果,但由于车辆自身在运动时产生的振动同频率呈反比,自身振动频率
的降低会使得车辆在运动时的振动增加,所以车辆某一局部的振动会引起封闭车厢内低频声音的混杂,从而增加车辆内的噪声。
4.2 钢弹簧浮置板工作原理及效果分析
钢弹簧浮置板的减振降噪功效明显的原因是其在浮置板和路基之间安置了螺旋弹簧支撑这一结构,这样就使得因为列车行驶而造成的振动以及噪音必须要经过螺旋弹簧再传到地基,这样就大大削弱了振动以及噪音的影响。
钢弹簧浮置板自身的固有频率较低,这就使得它具有很高的隔振效果。
据报道,科隆地铁在通车后对振动传递损失(区间从实测浮置板到隧道壁)进行测定并发现,在3—400Hz水平下,13倍频程内振动传递损失的平均值高达45 dB。
我国铁道科学研究院也对深圳地铁进行过测试,测试的是地铁足尺模型的落锤试验部分,测试结果表明深圳地铁的钢弹簧浮置板的振动传递损失也有30 dB。
5.减振垫与钢弹簧浮置板综合比较
5.1减振垫是一种满铺状态,结构稳定性好,动位移小于1.5mm;对结构振动减振效果在15dB以上,对噪声降噪效果在25dB以上;本身动静刚度比小K=1.2 .3,固有频率较低为12Hz;可根据不同刚度要求定制,安装简单、方便、快捷。
5.2钢弹簧浮置板的固有频率约6 Hz,没有共振现象;减振所需的变形只是在板下实现,对行车安全性没有影响;对轨道的负面影响较小。
5.3综合比较分析
减振结构在普通道床基础上综合增加成本万/公里固有频率Hz 动位移mm 减振效果dB 应用情况
增加成本万/公里附加材料增加成本万/公里
钢弹簧浮置板800 450 1250 6-8 4-5 20以上地铁(80km/h):北京、上海、广州、西安、长沙等
减振垫 510 40 550 12 0.7-0.8 15以上高铁(350 km/h):广深港、兰新线;地铁(80km/h):上海、广州、西安、长沙、重庆等
6. 减振垫、钢弹簧浮置板减振降噪的应用
6.1减振垫的应用
1975年在柏林地铁使用,第一次高效的实现减振降噪,减振降噪效果至今未变;2009年国内第一条生产线建立,至今已在北京、南京、西安、重庆、长
沙、宁波、上海、杭州等20余城市轨道工程使用;据相关统计数据显示,截止目前,减振垫已经在全球范围内应用近50年,无任何维修更换,无异常波磨现象出现。
6.2钢弹簧浮置板在国内的应用
2002年钢弹簧浮置板首次在北京地铁13号线西直门交通枢纽指挥中心段投入使用,其后在北京地铁4号线穿越北京大学段,北京地铁5号线穿越雍和宫段,北京地铁亦庄线穿越顶秀欣园小区段,广州地铁3号线穿越珠江电影制片厂段,上海地铁9 号线港汇广场、微电子研究所段,深圳地铁1 号线穿越深圳大学段,西安地铁2 号线穿过钟楼、城墙地段等国内各个城市轨道交通中使用。
截止目前,据不完全统计在北京、上海、广州、重庆、西安、青岛、成都、深圳、长沙、哈尔滨、大连等各大城市轨道交通中累计使用超过120000米。
7. 结束语
《地铁设计规范》中规定:线路中心距离医院、学校、音乐厅、精密仪器厂、文物保护和高级宾馆等建筑物小于20m及穿越地段,宜采用特殊减振轨道结构。
按照减振级别的划分:VLz>10dB为特殊减振。
现阶段,城市轨道交通振动以及噪声等问题受到越来越多普通大众的注目,人们对城市轨道减振降噪的要求越来越高,我国轨道交通建设一般会穿过民居、医院、学校等建筑物,严重影响人们的生活。
减振垫、钢弹簧浮置板的减振降噪性能均达到了特殊减振标准,具有好的减振降噪效果,这就使得其在我国的轨道交通建设领域具有广阔的发展前景。
同时,我们也期待减振降噪效果更好,成本更低,施工更便捷的减振产品的出现。
参考文献:
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[4]《地铁设计规范》GB50157。