一种控制铁路过渡段振动的扣件布置方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种控制铁路过渡段振动的扣件布置方法和系统，所述布置方法包括，1)确定过渡段所需的扣件数目；2)确定过渡段的主要响应频段；3)根据所述响应频段确定扣件刚度渐变幅度；4)根据列车的行驶方向调整扣件刚度按照所述渐变幅度逐渐变大。采用本发明专利技术的布置方法和系统，操作简单，无需进行复杂的分析，在实现减弱铁路过渡段振动响应的同时，确保了列车行驶安全性，也降低了维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种控制铁路过渡段振动的扣件布置方法和系统
本专利技术属于交通
，具体涉及一种控制铁路过渡段振动的扣件布置方法和系统。
技术介绍
无砟轨道路基结构物中的一个关键部位是土质路基与刚性结构物之间设置的过渡段。在桥(涵)路、隧路等过渡段，由于基础结构形式和材料刚度的不同，轨道刚度的差别不可避免，且由于刚性结构物基础和路基结构物基础的加固方式不同，可能在过渡段产生差异沉降，将进一步降低线路的几何平顺性，由此可能产生较大的振动，使线路的耐久性和稳定性降低。因此，为保证高速列车运行的安全、平稳和舒适，降低轮轨相互作用力，提高线路的平顺性，需要在轨下基础刚度和强度差异较大的路段设置线路过渡段。现有的控制线路过渡段振动响应的手段还较少，且已有的方法中大多数效果不佳，尤其是在低频振动的控制中效果很不理想，因此需要一种能够有效地控制线路过渡段低频振动的有效方法。铁路轨道结构通常是由基本单元沿线路方向周期性排列而成，当振动以弹性波形式在轨道结构中传播时，由于满足Bloch理论及周期性条件，弹性波会形成相应的波带隙(带隙中的波迅速衰减以致无法传播)，而带隙特性对于结构减振或保障结构在实际应用中可靠性均有很大的影响。铁路轨道的周期性体现在下部基础的周期性支承，因此，当下部基础支承刚度出现不均匀变化时，势必会影响到整体结构的周期性，从而影响到原本周期轨道结构的带隙特性，使得轨道结构中的振动呈现出不同的传播特性，为过渡段振动控制提供了一种新的思路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决目前声屏障降噪性能较差的问题，进而提供一控制铁路过渡段振动的扣件布置方法，其特征在于：所述方法包括，1)确定过渡段所需的扣件数目；2)确定过渡段的主要响应频段；3)根据所述响应频段确定扣件刚度渐变幅度；4)根据列车的行驶方向调整扣件刚度按照所述渐变幅度逐渐变大。进一步地，其特征在于：根据所述响应频段确定扣件刚度渐变幅度具体为扣件刚度渐变幅度单向传播频段1kN/mm129-137Hz2kN/mm127-133Hz3kN/mm125-140Hz4kN/mm117-129Hz5kN/mm125-135Hz6kN/mm110-120Hz7kN/mm105-125Hz8kN/mm95-115Hz9kN/mm90-109Hz10kN/mm80-96Hz。本申请还提供一种控制铁路过渡段振动的扣件布置系统，所述扣件布置系统包括多个扣件，其特征在于，所述多个扣件中至少部分相邻的扣件的刚度沿着列车行驶方向逐渐变大。进一步地，其特征在于，所述刚度变化幅度根据所述过渡段振动响应频率确定。进一步地，其特征在于，所述刚度变化幅度根据所述过渡段振动响应频率确定具体为依照下表选择，扣件刚度渐变幅度单向传播频段1kN/mm129-137Hz2kN/mm127-133Hz3kN/mm125-140Hz4kN/mm117-129Hz5kN/mm125-135Hz6kN/mm110-120Hz7kN/mm105-125Hz8kN/mm95-115Hz9kN/mm90-109Hz10kN/mm80-96Hz。进一步地，其特征在于，所述刚度变化幅度还要考虑扣件允许的最大刚度和最小刚度，所述多个扣件的刚度均在所述最大刚度和最小刚度之间。采用本专利技术的布置方法和系统，操作简单，无需进行复杂的分析，在实现减弱铁路过渡段振动响应的同时，确保了列车行驶安全性，也降低了维护成本。附图说明图1为过渡段传输特性分析示意图，其中A为正激励；B为反激励；图2为扣件松脱对无砟轨道结构振动传输特性；图3为频率f＝130Hz正激励下轨道结构位移响应分布图；图4为频率f＝129Hz正激励下位移分布云图；图5为频率f＝129Hz反激励下位移分布云图；图6为频率f＝130Hz正激励下位移分布云图；图7为频率f＝130Hz反激励下位移分布云图；图8为频率f＝135Hz正激励下位移分布云图；图9为频率f＝135Hz反激励下位移分布云图。具体实施方式为了使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。本专利技术提出一种控制铁路过渡段振动的扣件布置方法，本专利技术的基本原理为：周期性无砟轨道结构可以看成是一维周期结构，它的周期性体现在钢轨下部的周期性支承，它本身具有带隙特性(带隙内的弹性波无法沿着钢轨纵向进行传播，会往下部基础传递)，基于此特性可以控制轨道结构的振动。但在线路过渡段的设置通常是在轨下基础刚度和强度差异较大的路段设置，此时，轨道结构的下部支撑条件改变，使得轨道结构局部不再呈现出周期性，因此势必会改变轨道结构中弹性波的传播特性，这也为过渡段振动的控制提供了一种可能的途径，下面进一步对此进行分析。取7个钢轨元胞为例，组成有限周期无砟轨道结构，轨道板及轨下基础简化为刚性基础，轨道结构简化为单层弹性点支承钢轨结构，通过改变扣件垂向刚度来设置线性过渡，大刚度取50kN/mm,小刚度取15kN/mm,变化趋势为5kN/mm。如图1所示，分别在大刚度(反激励)和小刚度端施加激励(正激励)，在响应端提取响应，通过(1)式计算其传输特性，绘制传输特性曲线如图2所示。Tn＝20log10(wn/w0)(1)其中，wn表示响应端的位移响应，w0表示激励端的位移响应。由图2可以看出，正反激励得到了不一样的传输特性曲线。第一阶带隙范围内(0-141.5Hz)范围内，反激励传输特性曲线在130Hz出现了一个振动响应峰值点A，而正激励在130Hz对应的B点仍处于振动衰减区域(正值表示振动放大，负值表示振动衰减，数值越大，对应的放大或衰减的幅度也就越大，B点为负值，表示处于振动衰减区域)，同时在130Hz附近的频率约为125Hz、135Hz，正激励条件下处于振动衰减区域，而反激励条件下处于振动增大区域。这表明，频率为125-135Hz的弹性波无法从小刚度传向大刚度端，只能从大刚度端传向小刚度端，具有单向传播特性。下面进一步分析125-135Hz频率范围内弹性波的单向传播特性。提取出图1所示的两种激励方式下，激励频率为130Hz时，轨道结构各个位置的位移响应分布示意图，如图3所示，每个响应点位置的位移响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制铁路过渡段振动的扣件布置方法，其特征在于：所述方法包括，/n1)确定过渡段所需的扣件数目；/n2)确定过渡段的主要响应频段；/n3)根据所述响应频段确定扣件刚度渐变幅度；/n4)根据列车的行驶方向调整扣件刚度按照所述渐变幅度逐渐变大。/n

【技术特征摘要】
1.一种控制铁路过渡段振动的扣件布置方法，其特征在于：所述方法包括，
1)确定过渡段所需的扣件数目；
2)确定过渡段的主要响应频段；
3)根据所述响应频段确定扣件刚度渐变幅度；
4)根据列车的行驶方向调整扣件刚度按照所述渐变幅度逐渐变大。


2.根据权利要求1所述一种控制铁路过渡段振动的扣件布置方法，其特征在于：
根据所述响应频段确定扣件刚度渐变幅度具体为








扣件刚度渐变幅度
单向传播频段


1kN/mm
129-137Hz


2kN/mm
127-133Hz


3kN/mm
125-140Hz


4kN/mm
117-129Hz


5kN/mm
125-135Hz


6kN/mm
110-120Hz


7kN/mm
105-125Hz
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【专利技术属性】
技术研发人员：张凌，杨舟，冯青松，郭文杰，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西;36