地铁三种扣件减振性能研究

作     者：王鹏 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：温泽峰

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：普通扣件 弹性短轨枕 浮轨式扣件 行车试验 模态分析 白噪声 落轴冲击 减振 

摘      要：地铁运行过程中产生的振动噪声是普遍存在的问题,减振降噪是实现列车正常运行所面临的一个十分重要的课题。地铁减振控制的对象,主要集中在振动的初始传递对象一轨道结构。扣件系统是影响轨道结构振动特性的关键因素。因此,有必要深入研究不同扣件轨道的减振效果。本文主要开展以下工作：(1)对我国某条地铁线路开展了调研和试验,分别对该线路采用的普通扣件、弹性短轨枕和浮轨式扣件等三种轨道进行力锤敲击试验和行车条件下的轨道振动加速度测试。基于测试结果,比较分析三种轨道的减振性能。(2)利用有限元软件ABAQUS分别建立了普通扣件轨道、弹性短轨枕轨道和浮轨式扣件轨道三维有限元模型,模型包括隐式模型和显式模型。针对浮轨式减振扣件,为了保证模型的准确性,比较分析了作为直接支撑钢轨轨颚和轨腰的橡胶块的常用材料本构模型。(3)利用建立的三维隐式有限元模型,研究浮轨式扣件的垂向静刚度,分析了橡胶支撑块长度和厚度对扣件静刚度的影响以及研究三种轨道的模态特性。比较分析白噪声激励下三种轨道的减振性能。(4)利用建立的三维显式有限元模型,进行落轴冲击仿真,分析三种轨道的冲击载荷衰减性能。通过上述研究发现：(1)浮轨式扣件系统的弹性橡胶块采用Van der Waals本构模型有更好的预测能力。随着橡胶块长度和厚度的减少,浮轨式扣件刚度值也相应的减小。(2)行车试验和白噪声激励响应同时表明：钢轨至道床板的垂向减振效果最好的是浮轨式扣件轨道,弹性短轨枕轨道次之,普通扣件轨道最差。(3)落轴响应表明：随着扣件刚度的减小,钢轨振动加速度加剧,垂向位移增大,道床板单位面积支反力减小。以钢轨传递至道床板的作用力为评价指标,三种轨道结构中,浮轨式扣件轨道减振效果最好,弹性短轨枕轨道次之,普通扣件轨道最差。(4)普通扣件轨道、弹性短轨枕轨道和浮轨式扣件轨道的钢轨至道床板衰减量是24 dB.34 dB和45 dB。