一种地铁减振轨道全生命周期的振动控制性能评价方法技术

本发明专利技术公开了一种地铁减振轨道全生命周期的振动控制性能评价方法，包括：对目标区域减振轨道和相邻普通轨道的隧道壁位置的垂向振动进行长期监测，获得振动加速度数据；对全天候的振动加速度数据进行最大Z振级分析和Z振级插入损失分析；综合定量评价所述减振轨道的振动控制能力和/或减振轨道的服役性能。该方法在对振源减振产品减振性能传统评价方法的基础上，通过长期在线对比监测，基于最大Z振级分析和Z振级插入损失分析，了解减振轨道振动响应的变化规律、评价实时减振性能，综合定量评价减振轨道的振动控制能力和/或减振轨道的服役性能。为城轨运营减振维护提供可靠的数据支撑，提高地铁运营减振维护效率。提高地铁运营减振维护效率。提高地铁运营减振维护效率。

【技术实现步骤摘要】
一种地铁减振轨道全生命周期的振动控制性能评价方法


[0001]本专利技术涉及轨道交通
，特别涉及一种地铁减振轨道全生命周期的振动控制性能评价方法。

技术介绍

[0002]随着城市轨道交通的飞速发展和线网的日益密集，其引起的环境振动对周围居民的影响日益显著。为了解决城轨环境振动问题，越来越多的振动控制产品上线使用，包括振源减振、路径隔振、受振体隔振等措施，其中应用最为广泛的振动控制方式是采用振源减振产品，以北京为例，一些新建线的减振轨道使用长度达到线路长度的50％以上。在轨道减振的设计选型阶段，设计单位会根据城轨沿线的敏感点分布情况，按照低、中、高级减振要求选取不同等级的振源减振产品，以使其满足振动环评要求。
[0003]但是，在振源减振产品实际使用过程中，减振轨道的大范围敷设，并未带来尽如人意的实际减振效果，常常会由于振动超标而遭到投诉。在不考虑施工质量的前提下，造成这种现象的原因是多方面的，(1)在实际运营过程中，由于减振轨道弹性元件服役状态劣化、随机激励等多种随机因素的共同作用，轨道的减振性能具备显著的不确定性；(2)随着轮轨磨耗状态的持续发展，减振轨道区段振动响应本身显著增强。
[0004]再比如：由于评价方法未考虑到实际应用的不确定性等，导致减振产品在实际应用中未达到标称的减振量级；设计时并未考虑实际地层条件和减振产品的工作频率的匹配，导致对主要频段的减振能力不足；列车车况下降以及钢轨磨耗等，导致了振动量级的增加；减振轨道弹性元件的服役性能退化，等等。然而，目前在减振轨道的设计及选型过程中仍将轨道的减振量作为定值考虑，且并未细致考虑轮轨磨耗持续发展对振动响应的客观影响，进而导致某些区段的振源减振产品的减振量的不足。
[0005]目前对振源减振产品的评价是以隧道壁为评价点，进行有限次的对比测试，选取典型列车经过时隧道壁振动数据进行平均处理分析，得到减振产品的实测减振量级，进一步地，通过插入损失(Insertionloss，IL(f
i
))进行定量评价。其计算公式为：
[0006]IL(f
i
)＝VL
非减振工况
(f
i
)
‑
VL
减振工况
(f
i
)
[0007]式中：VL
非减振工况
(f
i
)为非减振工况的振动级；VL
减振工况
(f
i
)为施加减振措施后的振动级；f
i
为中心频率。
[0008]通过实验室试验或现场测试来获得减振轨道插入损失的方法有两种，即：原位更换轨道测试和对相邻两种轨道对比测试。原位替换轨道(如图1左侧)由于试验条件可控，是获得插入损失最有效的方式，通常用于实验室内，常采用定点激励形式；由于己开通运营线路常难以使用原位替换轨道的测试方法，因此运营线路在线评估多采用对比测试相邻地段参考轨道的方法(如图1右侧)。
[0009]大量既有研究结果证明了：插入损失并非轨道弹性减振轨道弹性元件的固有属性，而是与激励条件、运营条件等因素息息相关的评价指标。因此，并不存在一个恒定真实的插入损失。而且，对于同一减振产品不同列车工况下，减振效果会呈现明显的随机特性。
[0010]减振轨道的振动控制能力主要体现在两个方面：1)相同激励状态下，与普通轨道对比，减振轨道段的振动插入损失的量值；2)随着轮轨磨耗的持续发展，在逐渐增大的动态激励作用下，减振轨道断面本身的振动相应的变化。
[0011]尽管国内外学者针对轨道减振性能的评价方法开展了大量的研究，但是现有技术存在如下缺点：
[0012]1.在减振轨道的设计及选型过程中将其减振量作为定值考虑，没有考虑多种随机因素作用下的不确定性；
[0013]2.没有考虑减振轨道在全生命周期内，随着减振轨道弹性元件疲劳劣化、偶然伤损等因素作用下，减振轨道插入损失相对于开通运营初期的损失率；
[0014]3.没有考虑长期运营情况下，轮对、钢轨的磨损增加导致振动量级增大，对减振效果产生的影响及减振轨道本身振动响应的增大。
[0015]因此，亟需一种全面准确的对地铁减振轨道进行全生命周期的振动控制性能评价的新方法。

技术实现思路

[0016]本专利技术的目的在于提供一种地铁减振轨道全生命周期的振动控制性能评价方法，解决了现有技术中无法全面准确对地铁减振轨道进行振动评价的问题；该方法可以直接用于运营期减振轨道的实时评价，并有助于指导运营维保。
[0017]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0018]本专利技术提供一种地铁减振轨道全生命周期的振动控制性能评价方法，包括以下步骤：
[0019]对目标区域减振轨道和相邻普通轨道的隧道壁位置的垂向振动进行长期监测，获得振动加速度数据；
[0020]对预设监测周期内全天候的所述振动加速度数据进行最大Z振级分析和Z振级插入损失分析；
[0021]根据所述最大Z振级分析和所述Z振级插入损失分析的结果，综合定量评价所述减振轨道的振动控制能力和/或减振轨道的服役性能。
[0022]进一步地，对目标区域减振轨道和相邻普通轨道的隧道壁位置的垂向振动进行长期监测，获得振动加速度数据；包括：
[0023]将振动加速度测点设置于目标区域减振轨道和相邻普通轨道的轨面以上预设高度处的隧道壁铅垂向；
[0024]采用振动加速度传感器，对目标区域减振轨道和相邻普通轨道进行长期实时振动监测，获得振动加速度数据。
[0025]进一步地，对预设监测周期内全天候的所述振动加速度数据进行最大Z振级分析，包括：
[0026]采用式(1)评价城市区域的环境振动水平：
[0027][0028]式中，VL
Z
反映1～80Hz频段内振动响应的统计结果；VL
i
为第i个频带的振动加速度
级；α
i
为第i个频带的计权因子；VL
Z
计算积分常数设为1s、重叠系数为β。
[0029]进一步地，对预设监测周期内全天候的所述振动加速度数据进行Z振级插入损失分析，包括：
[0030]采用式(2)计算减振轨道减振效果的定量评价指标，为插入损失IL；
[0031][0032]式中，VL
w0
为通过式(1)计算得出的普通轨道的振动级；VL
w1
为通过式(1)计算得出的减振轨道的振动级；a
w0
为普通轨道的振动加速度；a
w1
为减振轨道的振动加速度。
[0033]进一步地，根据所述最大Z振级分析和所述Z振级插入损失分析的结果，综合定量评价所述减振轨道的振动控制能力和/或减振轨道的服役性能，包括：
[0034]采用减振轨道插入损失计算公式(2)，推导出减振余量；
[0035]根据所述减振余量，得出减振轨道服役时间t后在一个预设监测周本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁减振轨道全生命周期的振动控制性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：对目标区域减振轨道和相邻普通轨道的隧道壁位置的垂向振动进行长期监测，获得振动加速度数据；对预设监测周期内全天候的所述振动加速度数据进行最大Z振级分析和Z振级插入损失分析；根据所述最大Z振级分析和所述Z振级插入损失分析的结果，综合定量评价所述减振轨道的振动控制能力和/或减振轨道的服役性能。2.根据权利要求1所述的一种地铁减振轨道全生命周期的振动控制性能评价方法，其特征在于，对目标区域减振轨道和相邻普通轨道的隧道壁位置的垂向振动进行长期监测，获得振动加速度数据；包括：将振动加速度测点设置于目标区域减振轨道和相邻普通轨道的轨面以上预设高度处的隧道壁铅垂向；采用振动加速度传感器，对目标区域减振轨道和相邻普通轨道进行长期实时振动监测，获得振动加速度数据。3.根据权利要求1所述的一种地铁减振轨道全生命周期的振动控制性能评价方法，其特征在于，对预设监测周期内全天候的所述振动加速度数据进行最大Z振级分析，包括：采用式(1)评价城市区域的环境振动水平：式中，VL
Z
反映1～80Hz频段内振动响应的统计结果；VL
i
为第i个频带的振动加速度级；α
i
为第i个频带的计权因子；VL
Z
计算积分常数设为1s、重叠系数为β。4.根据权利要求2所述的一种地铁减振轨道全生命周期的振动控制性能评价方法，其特征在于，对预设监测周期内全天候的所述振动加速度数据进行Z振级插入损失分析，包括：采用式(2)计算减振轨道减振效果的定量评价指标，为插入损失IL；式中，VL
w0
为通过式(1)计算得出的普通轨道的振动级；VL
w1
为通过式(1)计算得出的减振轨道的振动级；a
w0
为普通轨道的振动加速度；a
w1
为减振轨道的振动加速度。5.根据权利要求4所述的一种地铁减振轨道全生命周期的振动控制性能评价方法，其特征在于，根据所述最大Z振级分析和所述Z振级插入损失分析的结果，综合定量评价所述减振轨道的振动控制能力和/或减振轨道的服役性能，包括：采用减振轨道插入损失计算公式(2)，推导出减振余量；根据所述减振余量，得出减振轨道服役时间t后在一个预设监测周期内的减振失效概率；所述减振失效概率与轮轨动态激励的随机性和减振元件自身服役性能的劣化相关；采用减振轨道插入损失计算公式(2)，计算出减振轨道服役时间t后插入损失的损失率；
根据所述减振轨道服役时间t后的减振失效概率、插入损失的损失率，综合定量评价所述减振轨道的振动控制能力和/或减振轨道的服役性能。6.根据权利要求5所述的一种地铁减振轨道全生命周期的振动控制性能评价方法，其特征在于，采用减振轨道插入损失计算公式(2)，推导出减振余量，包括：根据减振轨道插入损失计算公式(2)，推导出减振余量计算公...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明航，吴宗臻，王文斌，张胜龙，李玉路，魏志恒，周安国，王小锁，吴泽宇，戴源廷，李洋，赵正阳，朱彬，尹文泽，
申请(专利权)人：铁科院北京工程咨询有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：