基于惯性增强效应的曲线轨道结构垂向振动控制

作     者：杨舟 冯青松 张凌 陆建飞 YANG Zhou;FENG Qing-song;ZHANG Ling;LU Jian-fei

作者机构：华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013 

出 版 物：《交通运输工程学报》 (Journal of Traffic and Transportation Engineering)

年 卷 期：2024年第24卷第3期

页      面：204-216页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 070206[理学-声学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0814[工学-土木工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0701[理学-数学] 0823[工学-交通运输工程] 0702[理学-物理学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 082301[工学-道路与铁道工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52068029,52178423) 中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划(N2022Z005) 

主　　题：城市轨道交通 曲线轨道 振动控制 惯性增强效应 惯容器 振幅放大 

摘      要：针对曲线轨道的垂向振动控制,基于惯性增强效应,引入了调谐质量阻尼惯容器(TMDI)和振幅放大型调谐质量阻尼器(AM-TMD),以实现更佳的振动控制效果;将曲线轨道考虑为离散支承的曲线Timoshenko梁结构,采用能量泛函变分法建立了有限长曲线轨道分析模型;在曲线钢轨两端引入完美匹配层作为低反射边界条件,用于更好地模拟无限长轨道结构;通过与已有无限长离散支承曲线轨道动力响应计算结果的对比,验证了分析模型的准确性以及完美匹配层的有效性;分析了垂向固定谐荷载作用下,调谐质量阻尼器(TMD)、TMDI和AM-TMD对曲线轨道动力响应的影响,评估了TMD、TMDI和AM-TMD的减振性能;分析了振幅放大系数与TMD工作能力之间的关系,揭示了AM-TMD的工作机理。研究结果表明:TMDI的引入有效地弥补了传统TMD在实现宽频控制时的质量缺陷,与TMD相比,同参数的TMDI工作带宽拓宽约1.5倍,最大振动衰减提升了约5.5 dB;AM-TMD的实质在于利用振幅放大机构来同步增大TMD的有效质量、刚度和阻尼,进而全面提升TMD的工作能力,与TMD相比,同参数的AM-TMD工作带宽拓宽约2.0倍,最大振动衰减提升了约6.1 dB。可见,从宽频控制、高衰减率的角度考虑,TMDI、AM-TMD比TMD更具优势。