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高架轨道桥梁结构振动与噪声预测方法及控制研究进展

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铁道学报 2020年第12期42卷 150-161页

作者：雷晓燕张新亚罗锟华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心江西南昌330013

随着城市轨道交通的快速发展和人们环保意识的增强,结构振动与噪声已成为制约高架轨道桥梁发展的瓶颈。针对高架轨道桥梁诱发的环境振动和噪声问题,国内外学者从列车-轨道-桥梁-大地耦合系统动力学理论、模型、预测方法、现场试验及桥... 详细信息

随着城市轨道交通的快速发展和人们环保意识的增强,结构振动与噪声已成为制约高架轨道桥梁发展的瓶颈。针对高架轨道桥梁诱发的环境振动和噪声问题,国内外学者从列车-轨道-桥梁-大地耦合系统动力学理论、模型、预测方法、现场试验及桥梁结构减振降噪控制技术等方面进行了大量系统研究,取得了一系列成果。文中综述了高架轨道桥梁诱发环境振动和噪声问题的研究现状和进展,重点论述了高架轨道桥梁结构振动与噪声理论、模型、预测方法、高架轨道桥梁结构减振降噪技术及桥梁结构主动控制和组合减振降噪技术,总结了高架轨道桥梁结构振动与噪声分布的一般规律,提出了桥梁结构主动控制和多种措施联合使用是高架轨道桥梁结构减振降噪技术创新和产品研发的方向。

关键词：高架轨道桥梁结构振动与噪声减振降噪数值分析现场测试

城市高架轨道多层隔振系统功率流传递特性及参数匹配研究

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城市高架轨道多层隔振系统功率流传递特性及参数匹配研究

作者：姜秀杰机械科学研究总院

学位级别：硕士

近年来,我国城市高架轨道发展迅猛,但列车运行时产生的振动和噪声会直接辐射到环境中,影响居民的工作和生活。因此,研究高架线及其下部轨道结构振动能量的传递特性十分重要。在轨道结构中采用减振措施可有效减小振动,但现有研究在进行... 详细信息

近年来,我国城市高架轨道发展迅猛,但列车运行时产生的振动和噪声会直接辐射到环境中,影响居民的工作和生活。因此,研究高架线及其下部轨道结构振动能量的传递特性十分重要。在轨道结构中采用减振措施可有效减小振动,但现有研究在进行隔振设计时,忽略了不同隔振元件之间的制约作用。这会导致被有效隔离的能量积聚在某层子系统的上部,进而引起轨道结构振动或部件损伤。功率流包含了力和速度及两者之间的相位信息,可从能量角度来描述系统内部振动的传递关系,为隔振提供了新思路。本文基于功率流法分析了简单隔振系统以及高架轨道多层隔振系统的振动传递特性,主要研究内容如下:1.总结了国内外在高架轨道振动问题方面的研究成果,概括了轨道振动建模方法、振动控制措施以及功率流理论的研究现状,并对高架轨道减振研究中的不足进行了总结。2.研究了功率流在单层隔振系统中的传递特性。在单层隔振系统中,当激励频率和系统隔振元件参数(刚度或阻尼)同时发生变化时,平均输入功率随隔振参数的变化规律不再一致。实际中可根据系统所受外部载荷的激励频率,合理调整系统的刚度和阻尼,来减小输入至系统的能量。3.研究了双层隔振系统和三层隔振系统有限元模型的功率流传递特性。结果表明当系统中某层隔振元件参数变化时,不仅会影响输入至本层的功率流,还会影响输入至其他层的功率流,但对输入至其他层功率流的影响程度小于本层。4.验证了高架轨道多层隔振系统模型的有效性。建立高架轨道多层隔振系统有限元模型,计算列车通过时各层振动加速度响应,然后对我国某城市高架线进行现场测试,结果表明钢轨振动的峰值频率为430～730Hz;道床振动的峰值频率为40～75Hz以及400～450Hz;桥梁振动的峰值频率为35～100Hz。振动从钢轨传递到道床时衰减约为18d B,而进一步向桥梁传递时衰减约为30d B。将仿真和实测结果进行对比,验证了模型的有效性。5.分析了高架轨道结构参数对能量分布以及传递的影响规律,基于研究结果,得出较优的扣件、轨道板支承以及桥梁支座刚度和阻尼的匹配方式。如可适当增加轨道板支承的刚度,同时搭配低刚度的扣件系统来满足高架轨道线路沿线较高的隔振需求;可适当增加轨道板支承阻尼,但不能过大,不然不利于高频激励的减振,同时匹配中等级阻尼的扣件系统以便满足轨道综合减振需求。研究结果对于实际轨道交通高架桥线路中隔振措施刚度和阻尼的设计选型具有借鉴意义。

关键词：高架轨道功率流有限元刚度和阻尼优化匹配

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深圳市高架轨道站点下部空间利用研究

深圳市高架轨道站点下部空间利用研究

作者：黄文艺深圳大学

学位级别：硕士

本文主要研究了深圳市现有高架轨道站点下部空间利用现状情况特点、空间利用相关影响因素和作用机制,探讨了高架站点下部空间的利用潜力,并提出了相关利用建议。在对国内外高架轨道站点下部空间的研究理论和相关案例实践进行分析梳理之... 详细信息

本文主要研究了深圳市现有高架轨道站点下部空间利用现状情况特点、空间利用相关影响因素和作用机制,探讨了高架站点下部空间的利用潜力,并提出了相关利用建议。在对国内外高架轨道站点下部空间的研究理论和相关案例实践进行分析梳理之后,本文选取深圳市高架轨道站点下部空间作为研究对象,梳理深圳现有高架轨道站点下部空间构成及与周边空间环境关系并归纳现状问题,分析总结高架轨道站点下部空间利用的影响因素和机制,然后基于影响因素对选取的典型案例站点的下部空间的利用潜力进行探讨和评价,最后从政策支持、设计、规划管控方面提出建议。全文由五部分构成:第一部分(第一章):提出本文的研究背景,梳理国内外相关理论研究和实践现状,提出研究目的与意义及论文研究方法和框架第二部分(第二章):梳理分析深圳市现有的高架轨道站点下部空间现状情况,包括高架轨道站点建设与分布状况、高架轨道站点下部空间构成、站点下部空间与周边环境空间之间关系,并总结现状问题。第三部分(第三章):分析总结影响高架轨道站点下部空间利用的八个因素及其影响机制。第四部分(第四章):基于影响因素对深圳典型的高架轨道站点下部空间的利用潜力进行探讨。第五部分(第五章):对深圳高架轨道站点下部空间的利用提出建议,并总结全文。

关键词：高架轨道站点下部空间利用潜力

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城市交通高架轨道振动衰减的快速预报

上海交通大学学报 2013年第2期47卷 242-247,252页

作者：刘长卿车驰东朱瑞仪上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室上海200240

为研究城市交通高架轨道振动衰减规律,建立有限元振动分析模型,计算了不同高架结构参数情况下振动沿高架结构及地面的衰减情况,分析了结构尺寸及材料参数对振动衰减的影响规律,并根据有限元计算结果提出了结构振动传递损失的快速预报公... 详细信息

为研究城市交通高架轨道振动衰减规律,建立有限元振动分析模型,计算了不同高架结构参数情况下振动沿高架结构及地面的衰减情况,分析了结构尺寸及材料参数对振动衰减的影响规律,并根据有限元计算结果提出了结构振动传递损失的快速预报公式.为验证公式的有效性,对某高架轨道交通周边的振动情况进行了实测,实测值与预估值变化趋势一致,误差在可接受范围内.结果表明,高架结构尺寸及桩的深度对振动传递损失影响较小;快速预报公式对高架轨道交通振动快速预报及其环境振动的控制有一定的工程指导意义.

关键词：高架轨道振动衰减有限元分析快速预报

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高架轨道式自动化集装箱码头仿真建模与分析

上海海事大学学报 2018年第4期39卷 20-25页

作者：周鹏飞李玉登范璐璐姜萌大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024

为改进自动化集装箱码头装卸工艺,提出一种新型高架轨道式集装箱码头系统(该系统还处于概念阶段,简称新系统)的仿真模型,并对其性能进行分析。应用Plant Simulation构建新系统仿真模型。与基于地面自动导引小车(automated guided vehicl... 详细信息

为改进自动化集装箱码头装卸工艺,提出一种新型高架轨道式集装箱码头系统(该系统还处于概念阶段,简称新系统)的仿真模型,并对其性能进行分析。应用Plant Simulation构建新系统仿真模型。与基于地面自动导引小车(automated guided vehicle,AGV)的自动化集装箱码头系统(简称传统系统)进行对比,分析新系统的作业性能和高架小车数量对作业指标的影响。仿真结果表明:与传统系统相比,新系统的船舶装卸时间缩短约6%,节约了码头岸线和岸桥资源;高架小车配置数量与码头主要指标呈近似二次关系,建议在各作业线上配置5～6辆高架小车。结果可为新系统的后续研发和设计提供参考。

关键词：自动化集装箱码头仿真模型高架轨道 Plant Simulation

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高架轨道诱发环境振动预测与评价研究

噪声与振动控制 2008年第6期28卷 108-112,135页

作者：雷晓燕刘庆杰朱成九仲志武华东交通大学江西省道路与铁道工程重点试验室南昌330013 中铁十八局集团泰国公司

在总结国内外铁路环境振动预测方法和评价标准的基础上,借鉴美国联邦铁路管理局(FRA)高速铁路环境振动评价方法,对曼谷新机场铁路连接线(高架轨道)引起的沿线环境振动进行初步评价,进一步采用有限元软件ANSYS分别建立车辆-轨道-桥梁耦... 详细信息

在总结国内外铁路环境振动预测方法和评价标准的基础上,借鉴美国联邦铁路管理局(FRA)高速铁路环境振动评价方法,对曼谷新机场铁路连接线(高架轨道)引起的沿线环境振动进行初步评价,进一步采用有限元软件ANSYS分别建立车辆-轨道-桥梁耦合系统、桥梁-大地-建筑物耦合系统分析模型,运用瞬态动力学方法对该连接线引起的环境振动进行详细评价,为连接线的减振设计提供依据。

关键词：振动与波高架轨道铁路环境振动振动评价振动预测有限元

高架轨道交通式集装箱码头装卸新工艺与性能评价

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水运工程 2014年第10期 67-70页

作者：周强黄倩李建成王小萃武汉理工大学物流工程学院湖北武汉430063

提出一种在堆场上部空间进行装卸船水平运输作业和地面进行集疏运水平运输作业的立体交叉式集装箱装卸工艺,以解决两种装卸活动的干扰问题。结合岸边和堆场起重机装卸时间的内禀随机性问题,提出集装箱装卸工艺的评价指标,并对几种集装... 详细信息

提出一种在堆场上部空间进行装卸船水平运输作业和地面进行集疏运水平运输作业的立体交叉式集装箱装卸工艺,以解决两种装卸活动的干扰问题。结合岸边和堆场起重机装卸时间的内禀随机性问题,提出集装箱装卸工艺的评价指标,并对几种集装箱码头装卸工艺进行性能对比。

关键词：高架轨道装卸工艺内禀随机性集装箱性能评价

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高架轨道轮轨噪声预测分析

城市轨道交通研究 2016年第2期19卷 11-14,26页

作者：曾钦娥雷晓燕北京市劳动保护科学研究所北京助理研究员100054 华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心南昌330013

随着我国城市轨道交通的快速发展，高架轨道作为一种经济、实用、安全、快速的交通模式，在城市轨道交通建设中得到越来越广泛的运用，但由此带来的振动噪声对周围环境的影响也变得十分突出。通过建立轮轨噪声预测模型，运用有限元法分... 详细信息

随着我国城市轨道交通的快速发展，高架轨道作为一种经济、实用、安全、快速的交通模式，在城市轨道交通建设中得到越来越广泛的运用，但由此带来的振动噪声对周围环境的影响也变得十分突出。通过建立轮轨噪声预测模型，运用有限元法分析箱型梁、u型梁阻抗，对高架轨道轮轨噪声进行预测分析。讨论了桥梁截面型式、行车速度、轨道扣件刚度、桥梁结构阻尼、桥梁支座刚度对高架轨道轮轨噪声的影响。分析结果表明，行车速度和扣件刚度对轮轨噪声有较大影响，在200Hz以下，轮轨噪声总体上随着扣件刚度的增大而增大；在200-800Hz范围内，轮轨噪声随着扣件刚度的增大反而减小；在800Hz以上，扣件刚度对轮轨噪声无明显影响。桥梁截面型式仅在低频部分对轮轨噪声有较大影响，而桥梁结构阻尼、桥梁支座刚度则对高架轨道轮轨噪声影响甚微。

关键词：高架轨道轮轨噪声噪声预测参数分析

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高架轨道轮轨噪声预测模型及分析

高架轨道轮轨噪声预测模型及分析

作者：曾钦娥华东交通大学

学位级别：硕士

随着我国城市轨道交通的迅速发展，出于对路基工后沉降控制、地基条件、节约土地、工程造价、环境保护等多种因素的考虑，高速铁路和城市轨道大多采用“以桥代路”的策略，高架轨道所占的比例越来越大。与路面线路相比，列车驶经高架线... 详细信息

随着我国城市轨道交通的迅速发展，出于对路基工后沉降控制、地基条件、节约土地、工程造价、环境保护等多种因素的考虑，高速铁路和城市轨道大多采用“以桥代路”的策略，高架轨道所占的比例越来越大。与路面线路相比，列车驶经高架线路时道路两侧噪声级增加2～20dBA。由于高架轨道交通作为城市交通的重要枢纽，大多穿越或位于城市中心地区，轮轨噪声、车辆噪声及桥梁结构产生的振动噪声对人们生活的影响也越来越大，引起人们和各研究学者的重视。高架轨道轮轨噪声作为高架轨道的主要噪声源，因此有必要对高架轨道轮轨噪声进行研究。轮轨系统结构的振动特性产生噪声的直接原因，分析轨道结构的振动是预测轮轨噪声的前提，本文以轨道结构的速度导纳作为分析结构振动的指标，采用解析法和有限元法两种方法对比计算分析了高架轨道轮轨系统的导纳特性，在此基础上建立轮轨噪声预测模型进行高架轨道轮轨噪声预测。本文的研究内容及获得的主要结论如下：（1）建立高架桥解析梁模型和有限元模型，分析两种模型的可靠性，在13Hz以下，梁模型的幅值比有限元模型的稍大，趋势基本一致，在13Hz以上，有限元模型的振动幅值明显大于梁模型，梁模型的幅值迅速衰减，而有限元模型衰减不明显，箱梁不再表现为简单的梁模型。由此可见，采用有限元法更合适。（2）通过对比分析箱型梁和U型梁的振动特性，得出在低频段桥梁的垂向振动受截面形状的影响，U型截面梁的振动明显大于箱型截面梁，在几十赫兹到几百赫兹频段内，桥梁截面形状的变化对桥梁的振动影响较小;桥梁支座刚度主要影响频率在200Hz以下桥梁结构的振动。（3）建立高架轨道系统有限元模型，分析了高架轨道系统的振动特性，分析结果表明，高架轨道结构的振动在6Hz出现一阶峰值，对应为高架桥的固有频率;在200Hz处出现了二阶峰值，对应为钢轨-扣件的固有频率。（4）高架桥基础结构形式对高架轨道结构振动的影响主要在20Hz以下，此频段内高架基础结构的振动明显大于刚性基础结构;在20Hz以上，高架基础结构对高架轨道结构的振动无影响。（5）分析轨道和高架桥梁参数对高架轨道振动特性的影响，主要包括钢轨扣件刚度、桥梁截面形式、桥梁结构阻尼、桥梁支座刚度。（6）采用ANSYS软件建立轮对系统模型，采用模态分析法分析车轮的自振频率，在车轮踏面施加谐荷载，计算车轮的径向位移导纳值。（7）以车轮和钢轨的振动特性为基础，结合噪声理论知识，对高架轨道轮轨噪声进行预测，预测结果表明：中心频率在250Hz以下及2000Hz以上，车轮噪声起主导作用，在3150处出现峰值;在250～2000Hz，钢轨噪声占主导地位。其中车轮噪声出现了较多的峰值，在1000Hz出现了最低值，这主要是由于在1000Hz处车轮的导纳值最小。（8）分析高架轮轨噪声的运行速度特性，速度分别取V60km/h、 V80km/h、V120km/h、V160km/h、 V200km/h，随着列车运行速度的增大，各个频率的轮轨噪声、钢轨振动噪声和车轮振动噪声均相应增大，且随着列车运行速度的增大，各频率的轮轨噪声增加的幅度趋缓。（9）钢轨扣件刚度、桥梁截面形式对高架轨道结构轮轨噪声的影响主要集中在低频处，在高频段内，两者无影响;桥梁结构阻尼主要影响高架轨道结构固有频率处的噪声幅值，其他频率处不产生影响;一定范围内桥梁支座刚度的变化对高架轨道结构的轮轨噪声无影响。

关键词：高架轨道导纳扣件刚度截面形式轮轨噪声车辆速度