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剪切型扣件减振器区段异常波磨的解决措施

发布时间:2018-11-27点击:435次

剪切型扣件减振器区段异常波磨的解决措施
  1、调频钢轨阻尼器
  针对轮轨共振型波磨,整治的思路为在不影响轨道减振量和行车安全的前提下,调节其频率及阻尼特性。因此,选择安装调频钢轨阻尼器(TRD)作为改进减振器扣件工作性能的方案。TRD是一种具有阻尼特性的质量-弹簧谐振系统,它的作用是可以加快振动波在钢轨中传播的衰减,降低钢轨振动的平均能量,抑制轮轨在200~300 Hz共振能量在钢轨上的传播,从而达到减缓波磨发展的目的。目前,TRD已经在国际多条线上用于减振降噪。
  2、实验室动力特性测试
  根据“轨道减振综合实验平台”进行实验,选取一段Ⅲ型减振器轨道安装调频钢轨阻尼器,如图11所示,与未安装TRD的Ⅲ型减振器轨道进行动力特性锤击实验对比研究。
  振动沿钢轨纵向传递的特性直接影响钢轨振动控制的程度,国内暂无指标评价,所以,选用欧洲规范BS EN 15461:2008+A1:2010[12]推荐的指标钢轨振动衰减率(DR)进行评价。
  钢轨振动衰减率DR反映了钢轨振动沿钢轨纵向传递的变化率,以dB/m为单位,在1/3倍频程上描述钢轨振动的衰减特性。
  整治措施在改变轨道系统频率和阻尼特性的同时,还不能降低减振扣件的减振性能。所以针对安装TRD前后的Ⅲ型减振器轨道,用与普通DTⅥ2扣件轨道的1/3倍频程下的振动加速度级插入损失来评价其减振性能。
  3、动力测试结果分析
  通过为剪切型减振器扣件安装TRD前后的Ⅲ型减振器轨道的振动加速度频响函数的测试结果对比。可以看出:Ⅲ型减振器轨道在300 Hz左右存在频响峰值,而该频段也正是异常波磨发生的轮轨共振频段。该频段的较高频响峰值说明Ⅲ型减振器在该频段的阻尼较小,控制振动的能力较弱,这与线上振源测试的结果相符。而安装TRD后,轨道系统的频响函数峰值降低且向低频移动,整体曲线更加平滑,尤其是300 Hz处的峰值也已经移开。因此,安装TRD可以改善Ⅲ型减振器轨道的动力特性,有效避开300 Hz的轮轨共振的频段,延缓异常波磨的发展。
  通过为剪切型减振器扣件为安装TRD前后的Ⅲ型减振器轨道的钢轨振动衰减率的对比结果。由图13可以看出:在160~4 000 Hz全频带内衰减率都有很大提高,尤其是在300 Hz左右的频段,提升量很大,达到0.7 dB/m,比未安装时提升了7倍,表明安装TRD对控制钢轨振动有显著的效果。
  另外,安装TRD改善了轨道系统的动力特性,但也不能过多地影响到固有的减振性能。图14所示为安装TRD前后Ⅲ型减振器轨道系统的道床测点的振动加速度级插入损失量。由图14可以看出:在60~80 Hz处的极小值点明显前移,反映出安装TRD后的Ⅲ型减振器轨道系统的自振频率降低。在Ⅲ型减振器工作频段,安装TRD后的插入损失曲线基本都在安装前的曲线上部,说明安装TRD可以提高轨道系统的减振量。
  整个实验室测试结果表明:安装TRD改善了Ⅲ型减振器轨道的动力特性,调节了频率和阻尼特性,并且改善了轨道的减振性能。由于实验室测试仅有24 m长钢轨,仅用于定性分析,本改进措施的定量分析有待线上实验研究。
  Ⅲ型减振器扣件的减振效果较好,但在300 Hz频段动刚度和阻尼比小,能量在该频段发生集中现象。轮轨共振是引起钢轨异常波磨的主要原因。
  针对异常波磨,提出通过安装调频钢轨阻尼器(TRD)来改善其工作性能。安装TRD能够改善Ⅲ型减振器轨道的动力特性,调节频率,提高阻尼,降低工作频率,改善轨道的减振性能。本方案可以作为地铁线上整治异常波磨的有效方法。
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