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机电体系减振措施的规划与实施
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-08-28

  根据不同地段的减振要求,需采取相应的减振措施(指针对问题的解决办法),从而达到最佳的技术和经济效果(effect)。电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩。娱乐吧亚洲第一品牌由于临界转差率反比于电源频率,可以在临界转差率接近1时直接启动,因此,过载能力和启动性能不再需要过多地考虑,而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力,及确保电机的使用寿命。娱乐吧亚洲第一品牌是变频器驱动的电动机的统称。随着变频调速技术的快速发展,各种高压变频器不断出现, 在电厂厂用电等方面发挥着巨大的节 能作用。
  在振动(vibration)和噪声敏感的区域,大多采用两种方法(method)来减振,一种是增加缓冲垫层,减小轨下刚度,来减小轮轨间产生的中频(40~400Hz)范围(fàn wéi)内的振动,主要的轨道减振形式有:科隆蛋、Lord扣件、弹性轨枕等;另一种是隔振,使轨道与结构隔离,通过较低的轨道刚度引起低的响应频率(frequency),产生更好的减振效果,主要的轨道减振形式有:钢弹簧浮置板、橡胶浮置板、Vanguard扣件等。
  广州地铁4号线采用直线马达系统(system)在我国尚属于首次,相对轮轨驱动(Driver)系统,直线电机运载系统车载直线电机本体,与安置在道床结构上感应板的间隙大小和变化直接影响直线电机运载系统的工作效率,同时这种驱动系统也对轨道结构的选择有一定的要求。感应板要在轨道道床上安置,其与钢轨、道床的尺寸链关系是直线电机轨道的技术关键。
  3目前轨道减振结构形式比较311Vanguard扣件减振结构Vanguard扣件系统是Pandrol企业(Company)一种新型轨道扣件,其采用弹性楔形支撑块支承在钢轨头下侧,使钢轨轨底离开道床面。楔形块由侧板托架支承并定位,侧板托架则被紧固在轨下基础上。
  扣件系统由1个铸铁(cast iron)底座、2个铸铁侧板托架、2个铸铁楔形固定件、2个橡胶楔形钢轨支撑块、1个轨下安全支撑橡胶垫和2个弹簧夹片组成。在正常情况(Condition)下,轨下安全支撑橡胶垫不与钢轨接触,它是用来限制过量的荷载引起的过量变形。
  Vanguard扣件与常规扣件系统相比,它允许在列车通过时具有较大的垂直变形和最小的钢轨抗倾翻角,而且使钢轨离开道床面,具有隔振效果,从而减小列车运行的冲击振动向地面传播。
  Vanguard扣件为了能满足控制(control)气隙要求,即车辆通过时轨枕与接头的下沉量各应控制在115mm范围内,在轨下加垫了一种轨道止推垫,当钢轨下沉量超过一定范围,止推垫起作用(role)。
  自2004年初,针对广州地铁4号线直线电机轨道系统中轨道与感应板间的气隙要求进行了一系列技术试验,4号线的Vanguard扣件相对现有的单趾弹簧扣件其振动加速度插入损失在道床垂直方向为1217dB;隧道(tunnel)墙壁垂直方向为1115dB;隧道墙壁横向为1211 dB;钢轨净垂直变形量为11336mm,最大轨头横向变形量为01273mm.试验结果表明,该扣件可以满足车辆厂商提出的直线电机轨道的要求。
  为适应Vanguard扣件的安装,与Vanguard扣件配套的轨枕要比一般普通轨枕宽一些,这是由于扣件结构的钉孔间距与单趾弹簧扣件不同。
  由于Vangard新型减振轨道结构仅在扣件上进行了结构设计,未涉及(to involve)到轨下基础的变化,原则上轨下基础与普通道床一致,即道床形式相同(地下线为长枕埋入式整体道床),排水方式可设置(set up)两侧排水沟。
  Vanguard扣件的优点是减振效果好,在测试报告中提出适用4号线直线电机系统的轨道减振预测值可达1217dB,抗倾翻能力强,轨道高度较低,组装、拆卸灵活,排水方案与普通道床一致、整体道床连续(Continuity)性好、施工及养护维修方便。缺点是:由于直线电机轨道的限制扣件的整体减振性能未能完全表现,另外,扣件的本身造价较高。
  312Lord轨道扣件减振Lord轨道扣件的主要结构是:三明治型橡胶与金属的胶结垫板。将带孔橡胶和底板硫为整体,利用硫化垫板的橡胶孔变形进行减振,可通过调整橡胶的材质调节(adjust)扣件的刚度。Lord扣件直接支承钢轨,下面设置调高垫板。Lord扣件的垂直静刚度为15~2215 kN/mm,动静刚度比  目前除钢轨垫板,其他均可采用标准件。
  Lord扣件结构可靠、部件简单、通用性好、施工及养护维修方便,在中高频(Induction Heating)率范围内减振效果较好。从理论上讲,这种扣件可以满足直线电机技术要求。加拿大(Canada)和马来西亚的直线电机轨道全线是采用Lord扣件,使用(use)效果良好。广州地铁4号线曾对Lord扣件进行了测试,测试结果在列车运营条件下钢轨下沉量为110131mm,最大轨头横向变形为012950mm.相对于单趾弹簧扣件系统,Lord扣件其道床垂直振动加速度插入损失为612dB,隧道墙壁垂直振动加速度插入损失为610dB.该结果说明被测的Lord扣件具备一定的减振性能,能满足直线电机系统和常规轮轨牵引系统不大于6dB的轨道减振要求。
  313弹性长轨枕式整体道床减振弹性长轨枕式整体道床是在混凝土轨枕的两端枕下、枕端和两侧3个方向设置弹性垫板,构成减振构造,其特点是可以不破坏周边混凝土,方便地进行轨枕下胶垫的更换及高低调整,并且可以根据不同要求来选择各胶垫的弹性系数。
  与弹性短轨枕整体道床相比,长轨枕式弹性整体道床有利于保持轨道几何状态,方便感应板的安装;同时,由于参振质量大,减振效果也优于弹性短轨枕式整体道床。日本的测试资料表明,减振效果可达11~19dB.
  弹性长枕式整体道床是属于轨枕/道床分离型,有利于保证气隙要求,适用于直线电机车辆方提出的直线电机轨道系统的间隙要求。缺点是需要在道床中间设排水沟,施工不便;施工轨枕两端轨下的混凝土空吊控制比较难。
  弹性长轨枕式整体道床在日本有较多的应用,国内未有这方面的研究,存在以下技术难度(difficulty):(1)由于国内没有应用实例,尽管国内正在做这方面的研究,尚未达到实施应用阶段,目前缺少设计的前期技术储备。
  (2)对于弹性长枕的关键减振部件,缺少橡胶减振构造的技术参数,包括材质,轨枕垂向、横向、纵向力学性能,因此无法确定减振构造各向的刚度与形状。
  314橡胶浮置板减振橡胶浮置板是在轨道上部建筑和基础之间加入一个固有频率很低的线性谐振器,防止由钢轨传来的振动传入基础。橡胶浮置板减振是一项成熟的技术,在国内地铁广州地铁4号线直线电机轨道系统裴爱华,张庆―直线电机轨道系统减振设计技术方案的分析(Analyse)比较都有应用。为方便清理(liquidate)水沟和支座养护维修工作,在每块浮置板上设置中间检修井,但是采用直线电机中间要设感应板,所以中间检修井需做偏处理,日后的养护维修稍有不便。从结构上讲,其橡胶浮置板减振道床可以满足直线电机轨道气隙的要求,其减振效果一般高达17~20dB.
  橡胶浮置板是在预制板的板下布置10个橡胶支座,侧向安装10个橡胶块,在两块预制板之间也用1个橡胶块联结。在保证轨道建筑高度的同时,尽可能(maybe)地增大浮置板的横断面积和质量。每块预制板质量约为10t.
  橡胶浮置板道床的优点是技术成熟,减振效果好,适用于直线电机轨道系统。缺点是地下洞内进行施工难度较大,工期较长,不方便养护维修。
  315框架式浮置板减振框架式浮置板轨道(也称浮置式梯形轨道)近年来日本已经在城市隧道内采用。这种轨道由梯形轨枕、弹性支墩、混凝土底座构成。梯形轨枕由预应力混凝土纵梁和钢管连接件构成,形似梯子,梯形轨枕以一定间隔的弹性支墩支撑在钢筋混凝土底座上,弹性支墩采用橡胶防振材料,提供良好的弹性。与浮置板轨道相比,轨枕由钢筋混凝土纵梁和钢管的横向连接杆构成,从而消除了枕中负弯矩;这种轨道的质量小,节省(spare)材料,降低(reduce)了轨道荷载,便于维修。
  这种轨道在日本、美国的线路有铺设实例,现正在北京地铁5号线高架桥上铺设试验段。
  316钢弹簧浮置板钢弹簧浮置板轨道已在德国、法国、英国、韩国等国家城市地铁中铺设使用,经多年使用效果良好。隔振系统的参振质量越大、弹性越高、隔振效果越好。为此,增大振动体的振动质量和增加振动体的弹性,利用惯性力吸取冲击荷载,从而起到隔振作用。钢弹簧浮置板可以提供足够的惯性质量来抵消车辆产生的动荷载,只有静荷载和少量残余动荷载会通过弹性元件传到基础结构上。我国城市地铁包括北京、广州、上海、深圳、南京等均采用这种减振轨道。
  钢弹簧浮置板轨道的固有振动频率很低,减振效果显著,超过25dB,其整体道床块与结构底板空隙40 mm,能缩小轨道()建筑高度,节省建设投资。浮置板可现场浇筑,钢弹簧置于浮置板内,支撑在结构底板上,用简易工具可以调整弹簧,从而调整整体道床块的高低;其结构比较简单,没有橡胶垫老化问题,弹簧使用寿命很长,可达50年以上。如若损坏,更换也较方便,利用专用工具2个人就可以完成,不会影响地铁正常运营,可维修性强。
  4轨道减振方案分析及结论根据日本车辆厂商提出的要求,感应板与钢轨间的气隙变化量要求极严,甚至感应板安装的位置与钢轨安装的位置要求在同一结构体上。对于减振轨道结构中也要求在轨道整体结构体下部设置弹性支承,完成轨道减振功效,即采用轨枕/道床分离型。从这一观点看,在地铁线路的减振轨道结构若要符合直线电机轨道特性(characteristic])的要求,只有采用轨枕/道床分离型方案即弹性长枕或浮置板道床这类结构模型(model)。
  橡胶浮置板减振轨道是一项比较成熟的技术,由于它所要求的施工条件(施工工期、施工场地)比较苛刻,需要进行周密可行的筹划。
  弹性长轨枕轨道结构在国外(日本)已有这类工程实践,轨枕/道床分离型的结构适用于直线电机轨道系统。但国内尚无开展这方面的研究,需要一定的研发时间。
  Vanguard扣件采用隔振原理进行轨道减振结构形式,由于直接从轨腰处阻隔振源,比其他扣件能更直接控制噪声,比较适合于轮轨驱动系统的轨道结构,能发挥该扣件系统的减振效果的最大性能。但对直线电机运载系统,特别是对于日本直线电机车辆的气隙要求较严的情况下,若采用Vanguard扣件,就必须牺牲一部分减振性能,来满足感应板的气隙要求。目前完成Vanguard扣件的适用性试验工作,能满足广州4号线直线电机轨道系统的技术要求。
  Lord扣件是靠轨下弹性垫板进行轨道减振,其减振的功效完全依靠弹性垫板,弹性垫板是这种结构的关键,是Lord扣件的专利技术。该扣件的最大优点是结构简单,除弹性垫板外,其他部件均可采用国内通用件,价格也相对便宜(为Vanguard扣件的1/3),而且可用于需要减振的高架桥无缝线路(达到小阻力的目的)。
  因此当减振要求小于6dB时,推荐采用Lord扣件进行减振;当减振要求大于6dB而小于20dB时,推荐采用橡胶浮置板道床进行减振;当减振要求大于20 dB时,推荐采用钢弹簧浮置板道床进行减振。

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