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1、第32卷,第1期中国铁道科学Vol32No12011年1月CHINARAILWAYSCIENCEJanuary,2011文章编号:10014632(2011)01003006钢弹簧浮置板轨道参数研究1,2111丁德云,刘维宁,李克飞,孙晓静(1.北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;2.北京城建设计研究总院有限责任公司,北京100037)摘要:针对钢弹簧浮置板轨道参数变化对其动力特性的影响,选取道床板长度、道床板厚度、弹簧刚度、支承间距、扣件刚度5个参数及其不同水平值,进行正交试验,并
2、建立相应的三维有限元模型。采用模态分析方法对钢弹簧浮置板轨道进行动力特性研究,获得了轨道的固有频率和振型,分析其传导比特性。分析结果表明:影响钢弹簧浮置板轨道低阶固有频率的主要参数是支承间距、道床板厚度和弹簧刚度,而影响高阶固有频率的主要参数是道床板长度;无论参数如何改变,钢弹簧浮置板轨道主要以道床板的振动为主;传导比最大峰值出现在基频附近,且随着道床板长度的增加而增大。关键词:钢弹簧浮置板轨道;参数;正交试验;模态分析;传导比中图分类号:U2132文献标识码:A浮置板轨道自1965年首次在德国使用以来,其良好的减振降噪性能逐渐被认可并
3、大量应用于城1问题描述[14]市轨道交通。目前,国内城市在轨道交通建设的特殊线路地段采用了浮置板轨道。例如:北京地试验用钢弹簧浮置板轨道模型比例为11,铁4,5,9,10和13号线的特殊地段均采用了钢长度为600m,截面宽和高分别为350和045弹簧浮置板轨道;香港地铁、广州地铁1,2号线m,形状如图1所示。在轨道的道床板上预留了安采用橡胶浮置板轨道;广州地铁4号线采用钢弹簧装钢弹簧的孔洞,按120,180和240m调整钢浮置板轨道;深圳地铁一期工程、上海地铁2,4,弹簧的支承间距变化。钢弹簧刚度按北京地铁工程9号线采用橡胶、钢弹簧浮
4、置板轨道;南京地铁1号线采用钢弹簧浮置板轨道等。国内外学者对钢弹簧浮置板在轨道交通中减振[39]降噪的应用、设计与施工做了大量的研究工作,从理论解析、数值仿真等方面,对其动力特性、减振效果等进行了一系列细致的研究,为地铁减振降噪提供了有力的依据。为了进一步研究钢弹簧浮置板轨道的隔振性能,北京交通大学联合其他单位设计了浮置板轨道,在北京交通大学轨道减振与振动控制试验室内进行低频振动试验。试验中,改变钢弹簧的支承间距和弹簧刚度,研究钢弹簧浮置板轨道低频减振特[10]性。作为实验室试验的拓展研究,本文采用有限元方法,以试验室内的钢弹簧浮置板轨道模型为对象,研
5、究了钢弹簧浮置板轨道参数变化对其动力图1钢弹簧浮置板轨道的平面与剖面图(单位:m)特性的影响。收稿日期:20100330;修订日期:20101110基金项目:国家自然科学基金资助项目(50538010,510008017);北京交通大学博士创新基金资助项目(141067522)作者简介:丁德云(1980),男,江苏徐州人,博士。第1期钢弹簧浮置板轨道参数研究31-1表2试验正交表中常用的530和690MN!m来设计。钢轨选用T60轨;扣件采用DTVI2型,间距为060m。参数样本道床板弹簧刚
6、度/支承间道床板扣件刚度/假定道床板宽度(350m)和扣件间距(060号-1-1长度/m(MN!m)距/m厚度/m(MN!m)m)均保持不变,选取钢弹簧浮置板轨道的道床板11(6)1(530)3(240)2(035)2(40)长度、弹簧刚度、支承间距、道床板厚度和扣件刚212(690)1(120)1(025)1(30)313(850)2(180)3(045)3(50)度等5个参数进行轨道模态分析。对于不同的参数42(12)1212选取不同的水平值,具体数值见表1。522331623123表1浮置板轨道参数选取73(18)11318
7、32223参数933312水平道床板弹簧刚度/支承间道床板扣件刚度/104(24)1113长度/m(MN!m-1)距/m厚度/m(MN!m-1)11422321653012002530124332121269018003540135(30)13333188502400455014521224241553211530166(36)122163617623131863132若对上述参数进行完全组合,需要进行6∀43=486次试验。为了既能减少试验的次数又能够全面反映试验的内在规律,利用正交试验法进行优选。2正交试验设计[11,12]
8、正交试验利用#正交表∃安排试验。试验中,共取5个参数,其中1个参数有6个水平值
