一種用于中低速磁浮道岔梁的減振降噪裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于中低速磁浮道岔梁的減振降噪裝置，包括設置在道岔梁底部翼緣上的預埋板以及安裝在該預埋板上的多個調諧質量阻尼器；其中，調諧質量阻尼器包括主振動系統，其上設置有內置調諧阻尼器的容器，該容器內充入有阻尼液，通過調節調諧阻尼機構的質量、剛度和阻尼系數參數，以及調整所述容器的尺寸及其內阻尼液的深度，使其分別滿足質量調諧和液體調諧條件，達到質量調諧和液體調諧，進而實現對道岔梁的減振降噪。本實用新型在確保滿足道岔梁在規定時間內轉動到位前提下，能將道岔梁豎向振動加速度長期穩定降低到0.5g的安全舒適標準內，實現對道岔梁振動的控制。
【專利說明】
-種用于中低速磁浮道岔梁的減振降噪裝置
技術領域
[0001] 本實用新型屬于中低速磁浮軌道交通技術領域，具體設及一種中低速磁浮道岔梁 減振降噪裝置。
【背景技術】
[0002] 道岔是軌道交通中用于使機車車輛從一股道轉入另一股道的線路連接設備，通常 在車站、編組站大量鋪設。中低速磁浮軌道交通的道岔通常包括有道岔梁、煤梁、臺車、梁上 導軌、驅動裝置、鎖定裝置、活動端導軌、電氣控制系統，在需要變道時，從道岔電氣控制系 統接到轉換命令，道岔驅動裝置驅動道岔主動梁橫向移動，帶動從動梁沿臺車移動、使得道 岔梁、導軌轉動到指定煤梁對齊后鎖定裝置鎖定，進而實現變道。
[0003] 磁浮列車經過道岔時，為了道岔轉徹時間短，道岔梁設計一般采用輕型化工字鋼 加橫隔板結構，運種道岔梁自振頻率在10-1細Z，且各階自振頻率差值較小，磁浮列車自振 頻率與道岔梁自振頻率接近，產生共振，運種共振一方面會影響道岔結構使用壽命，另一方 面振動過大，影響磁浮列出運行穩定性及舒適性，且產生噪音，影響環境。因此，必須對磁浮 列車與道岔之間的共振進行處理，降低和改善道岔與磁浮列車之間產生的共振現象。
[0004] 目前，業內解決共振問題主要靠改變道岔質量改變振動特性，例如在主動梁鋼箱 梁內加適當砂(碟卵石)袋(箱)處理裝置，該方案能夠改善振動特性，但是其減振效果W及 持續減振的穩定性等方面仍存在不足，主要體現在W下兩個方面：
[0005] 1)難W達到預期減振目標
[0006] 中低速道岔梁設計采用輕型化工字鋼加橫隔板結構，道岔梁重量約為247KN，可滿 足IlKW電機在15s內轉動就位，在主動梁兩跨中加砂(碟卵石)袋(箱)增加道岔質量改變振 動特性，砂(碟卵石)袋(箱)質量不宜太大(不宜超過4000kg)，否則無法滿足道岔轉動15秒 內時間要求，而砂帶（箱）質量在4000kg內雖然具有一定減振效果，豎向振動加速度可由 3.3g降低至1. Og至1.3g左右，但難W達到豎向振動加速度控制在不大于0.5g安全舒適標準 內。
[0007] 2)減振效果不穩定
[000引在主動梁兩跨中加砂(碟卵石)袋(箱)改變振動特性，隨著磁浮列車多次運行后， 其減振效果越來越差，運主要因為剛開始行車時，砂(碟卵石)松散，具有一定阻尼作用，隨 著列車多次運行振動，砂(碟卵石)變密實了，其阻尼作用越來越小，最終只有質量作用，減 振效果越來越差，其減振穩定性差。 【實用新型內容】
[0009]針對現有技術的W上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種用于中低速磁浮道 岔梁的減振降噪裝置，其通過在鋼箱道岔梁中設置多組調諧質量阻尼器，將道岔梁的振動 能量轉移至調諧質量阻尼器中活動質量塊的振動，在確保滿足道岔梁在規定時間內轉動到 位前提下，能將道岔梁豎向振動加速度長期穩定降低到〇.5g的安全舒適標準內，實現對道 岔梁振動的控制。
[0010] 為實現上述目的，按照本實用新型，提供一種用于中低速磁浮道岔梁的減振降噪 裝置，其特征在于，該裝置包括：
[0011] 設置在道岔梁底部翼緣上的預埋板；
[0012] 固定安裝在該預埋板上的多個調諧質量阻尼器；
[0013] 其中，所述調諧質量阻尼器包括主振動系統，該主振動系統上設置有內置調諧阻 尼器的容器，該容器內充入有阻尼液，通過調節調諧阻尼機構的質量、剛度和阻尼系數，W 及調整所述容器的尺寸及其內阻尼液的深度，使其分別滿足質量調諧和液體調諧條件，W 此方式使道岔梁的振動能量能轉移至活動質量塊的振動，并通過阻尼液耗散活動質量塊的 振動能量，達到質量調諧和液體調諧，進而實現對道岔梁的減振降噪。
[0014] 作為本實用新型的進一步優選，所述調諧質量阻尼器為四組W上。
[0015] 作為本實用新型的進一步優選，各組所述調諧質量阻尼器對稱分布在道岔梁上。
[0016] 作為本實用新型的進一步優選，每組所述調諧質量阻尼器包括=至六個質量阻尼 器，沿道岔梁橫向上均勻布置。
[0017] 作為本實用新型的進一步優選，每組所述調諧質量阻尼器的阻尼比為0.1，頻率優 選在16.56-17.56范圍內。
[0018] 作為本實用新型的進一步優選，每組所述調諧質量阻尼器的質量為45-5化g。
[0019] 本實用新型中，中低速道岔梁調諧質量阻尼器系統（TMD，Tuned Mass Damper)是 通過調節自身的頻率，在調諧范圍內，將道岔梁的振動能量轉移至TMD中活動質量塊的振 動，TMD內的阻尼裝置會充分耗散活動質量塊的振動能量，W達到控制道岔梁振動的目的。
[0020] 本實用新型通過在主動梁內安裝多組TMD調諧質量阻尼器，增加阻尼值，可W大幅 降低振動響應。
[0021] 總體而言，通過本實用新型所構思的W上技術方案與現有技術相比，具有W下有 益效果：
[0022] (1)本實用新型中在主振動系統中進一步設置阻尼質量塊，而且同時將質量塊置 于阻尼液中，通過調節質量塊的頻率W及阻尼液的阻尼參數，使得質量塊運動時推動阻尼 液運動，即通過質量與液體雙調諧，同時利用流體與固體的禪合作用，在大大減小了減振裝 置體積的情形下，不僅使整個減振裝置的參數調整更加方便，而且使其減振效果更佳；
[0023] (2)本實用新型中，安裝阻尼器后道岔質量僅增加1200kg，滿足15s轉動時間要求， 道岔梁豎向振動加速度降低到〇.5g安全舒適標準內，而且減振長期穩定。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本實用新型的減振裝置的原理示意圖；
[0025] 圖2為按照本實用新型一個實施例的減振裝置中TMD與1跨主動梁安裝結構的示意 圖；
[0026] 圖3(a)為圖2中的減振裝置中TMD與1跨主動梁安裝的立面結構示意圖；3(b)為TMD 與1跨主動梁安裝的平面結構示意圖；3(c)為TMD與1跨主動梁安裝的側面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所 設及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可W相互組合。
[0028] 按照本實用新型一個優選實施例的減振裝置結構如圖1和2所示，該實施例的減振 裝置包括多組調諧質量阻尼器，道岔梁兩側工字鋼底部翼緣上焊接一定厚度(例如24mm)的 預埋板，調諧質量阻尼器底部用螺栓與預埋板固定。
[0029] 在一個實施例中，整組道岔主動梁兩跨，每跨阻尼器優選為四組，每組阻尼器優選 包括=個并列布置的阻尼器，優選是沿道岔梁橫向均勻布置。當然本實用新型中對于阻尼 器的組數并不限于此，可W根據具體情況通過模態分析進行選擇。
[0030] 由于TMD阻尼器對于頻率的敏感性，對于單個頻率的TMD來說，可控的頻率范圍較 窄，一旦主結構的頻率偏離可控頻率范圍W外，控制效果會大打折扣。針對磁浮工程道岔梁 的減振項目而言，道岔梁質量較輕，列車通過時會對道岔梁的頻率產生影響，而乘客多少則 導致該影響程度不同，因此，運營期該道岔梁的實際頻率不固定，故采取多重調諧質量液體 雙調諧阻尼器(TLMD)的方式對其進行振動控制。
[0031] 實際上，中低速道岔梁控制振動具有W下兩個特征：1)受控頻率高達18化。道岔梁 有車狀態的主要振動頻率為18化，在該頻率下列車離開后道岔梁的振動衰減持續時間很 短，因此TMD主要控制有車狀態（即受控頻率為18化）；2)道岔梁的空載頻率與有車頻率相差 很大，且有車頻率隨著車體的質量變化而變化。因此采用多組頻率分布式MTMD阻尼器進行 振動控制。
[0032] 阻尼器工作原理見圖1，在質量為M，剛度為K，阻尼系數為C的主振動系統上，設置 一個內置質量調諧阻尼器的容器，容器內質量調諧阻尼器的質量為m，剛度為k，阻尼系數為 C，調節質量阻尼機構的質量m、剛度k、阻尼系數C等參數，使其滿足質量調諧條件，W達到質 量調諧的減振效果。同時，在容器內充入阻尼液，通過調整容器尺寸及其內阻尼液的深度， 使其滿足液體調諧條件，W達到液體調諧的減振效果。由于質量塊m運動時推動阻尼液運 動，使其波幅更大，更有利于其吸收并耗散主振動系統的能量，即通過質量與液體雙調諧， 同時利用流體與固體的禪合作用，在大大減小了減振裝置體積的情形下，不僅使整個減振 裝置的參數調整更加方便，而且使其減振效果更佳。
[0033] 圖1中，阻尼器動力學方程為：
[0034]
[0035] 式中；
[0036] M、C、K一一主結構的質量系數、阻尼系數和剛度系數;p(t)-主結構受到的外界激 勵;y-主結構的位移；>咕、K-第i個TMD的質量系數、阻尼系數和剛度系數;乂一第i個 TMD的位移;.V',-第i個TMD與主結構連接處的位移。
[0037] 對上述振動系統進行振型分解，得到其模態方程：
[00；3 引
[0039] 巧甲：qk-王結巧弟啡)M亞巧；丫 k-TLMU刈結巧弟啡)r模態的相對位移；mk、《k、Ck、 Fk-主結構第k階的模態質量、圓頻率、模態阻尼和模態外力；/4、4、貧、遂一第i個TLMD 對主結構第k階模態的質量比、圓頻率、阻尼比和安裝位置處主結構的振型值。
[0040] 多目標滿意度控制理論的目標在于，當多重TMD的質量比一定時，主結構(道岔梁） 和TMD的動力放大倍數均取最小值。
[0041] 在一個實施例中，通過優化，設置四組TMD的優化參數如下表所示。
[004?!
[0043] 在該參數下，主動梁的動力放大倍數最大值為6.37。
[0044] 道岔梁通過安裝TMD后，豎向振動加速度由未安裝TMD時3.3g降低到0.5g安全舒適 標準內，且能長期穩定，安裝阻尼器后道岔質量僅增加1200kg，滿足15s轉動時間要求。
[0045] 另外，阻尼器中的阻尼液除給整個減振裝置提供穩定且便于調節的阻尼外，還給 減振裝置的各構件提供防誘蝕環境，延長整個減振裝置使用壽命，并降低全使用期的綜合 成本。
[0046] 本領域的技術人員容易理解，W上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不 用W限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改 進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種用于中低速磁浮道岔梁的減振降噪裝置，其特征在于，該裝置包括： 設置在道岔梁底部翼緣上的預埋板； 固定安裝在該預埋板上的多個調諧質量阻尼器； 其中，所述調諧質量阻尼器包括主振動系統，該主振動系統上設置有內置調諧阻尼器 的容器，該容器內充入有阻尼液，通過調節調諧阻尼機構使道岔梁的振動能量能轉移至活 動質量塊的振動，并通過阻尼液耗散活動質量塊的振動能量，達到質量調諧和液體調諧，進 而實現對道岔梁的減振降噪。2. 根據權利要求1所述的用于中低速磁浮道岔梁的減振降噪裝置，其中，所述調諧質量 阻尼器為四組以上。3. 根據權利要求1所述的用于中低速磁浮道岔梁的減振降噪裝置，其中，各組所述調諧 質量阻尼器對稱分布在道岔梁上。4. 根據權利要求3所述的用于中低速磁浮道岔梁的減振降噪裝置，其中，每組所述調諧 質量阻尼器包括三至六個質量阻尼器，沿道岔梁橫向上均勻布置。5. 根據權利要求1-4中任一項所述的用于中低速磁浮道岔梁的減振降噪裝置，其中，每 組所述調諧質量阻尼器的阻尼比為0.1，頻率在16.56-17.56范圍內。6. 根據權利要求1-4中任一項所述的用于中低速磁浮道岔梁的減振降噪裝置，其中，每 組所述調諧質量阻尼器的質量為45-55kg。
【文檔編號】E01B25/34GK205529712SQ201620224237
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月22日
【發明人】靖仕元, 王玉澤, 郭志勇, 章致
【申請人】中鐵第四勘察設計院集團有限公司