【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種復雜荷載條件下道岔轍叉區mtmd減振系統及其控制方法，屬軌道交通道岔減振。
技術介紹
1、道岔作為軌道交通線路的重要組成部分，其結構復雜，承受著列車通過時產生的沖擊荷載和振動作用，尤其是道岔轍叉區，荷載的反復作用會產生復雜的振動，不僅會導致道岔部件的磨損加速、結構疲勞，還可能引發軌道幾何形位的變化，進而影響列車的行駛平穩性和安全性。此外，長期的振動還可能對道岔區域周邊的建筑物、地下管線等基礎設施造成損害，影響城市環境的和諧與居民的正常生活。因此，有效抑制道岔轍叉區的振動，對于保障軌道交通安全和延長線路壽命至關重要。
2、道岔轍叉區承受著列車動荷載、溫度荷載等共同作用，這些荷載具有隨機性、脈沖性和高頻特性，導致振動形式復雜。道岔轍叉區結構空間有限，安裝大型減振裝置較為困難。調諧質量阻尼器(tmd)構造簡單，由附加質量塊、彈簧以及阻尼等組成，屬于被動式吸振器，是一種有效的結構振動控制設備。
3、目前，tmd一般只能控制結構一個頻率振動，若結構存在多個振動主頻時，需增加tmd的數量及質量，但是，這將會對結構動力特性造成一定的影響并增加控制成本。
4、因此，在對多個振動主頻的結構進行調控時，現有的tmd存在局限性，導致tmd應用于道岔轍叉區時無法保證獲得最優的減振效果。
5、mtmd(multiple?tuned?mass?dampers)是多重調諧質量阻尼器，是由n個tmd構成，n的數量根據需要確定，n個tmd都是mtmd的子tmd。
技術實
1、本專利技術的目的是，為了解決tmd在對多個振動主頻的復雜荷載作用下道岔轍叉區進行調控時存在的局限性問題，提出一種復雜荷載條件下道岔轍叉區mtmd減振系統及其控制方法。
2、本專利技術實現的技術方案如下，一種復雜荷載條件下道岔轍叉區mtmd減振系統的控制方法，步驟如下：
3、s1、建立道岔轍叉區有限元模型，通過模態分析得到轍叉結構的模態信息，包括模態頻率、模態振型等。
4、s2、根據道岔轍叉區有限元模型模態信息及諧響應分析，確定需要控制的模態階數與頻率。
5、s3、根據道岔轍叉區有限元模型模態特征，確定各階模態振型，確定各子tmd安裝位置。
6、s4、根據擴展定點理論與多模態控制設計方法，制定不同設計方案，設計各子tmd參數與數量；根據不同方案的質量比，設置不同分組情況，計算對應的頻率比、阻尼比等參數，設計對應mtmd系統。
7、s5、使用設計的不同mtmd系統中子tmd參數，建立道岔轍叉區mtmd有限元模型，比較各mtmd系統的岔心位置振動加速度響應差別，選擇最優子tmd參數與數量。
8、所述不同設計方案包括以下兩種：
9、第一方案，是設置不同的子tmd結構參數，單個子tmd結構僅負責調諧一個頻率，通過調整子tmd安裝個數進而控制調諧頻率個數；
10、第一方案涉及的tmd參數的計算表達式包括：
11、調諧質量阻尼器tmd的質量比：
12、調諧質量阻尼器tmd的頻率比：
13、調諧質量阻尼器tmd的阻尼比：
14、上述式中，μ為tmd與主結構的質量比；mt為tmd質量塊的質量；m主主結構的質量；λ為tmd與主結構頻率比；ξopt為tmd與主結構的最佳阻尼比；
15、第二方案，是設置相同的子tmd結構參數，單個子tmd結構負責調諧多個頻率，通過子tmd結構本身的優化控制進而調諧頻率個數；
16、第二方案涉及的tmd參數的計算表達式包括：
17、第i階模態調諧質量阻尼器tmd的質量比：
18、第i階模態調諧質量阻尼器tmd的頻率比：
19、
20、第i階模態調諧質量阻尼器tmd的阻尼比：
21、
22、上述式中，μi為第i階模態tmd與主結構的質量比；mi為第i階模態tmd質量塊的質量；m主主結構的質量；λi為第i階模態tmd與主結構頻率比；ξopti為第i階模態tmd與主結構的最佳阻尼比。
23、所述各子tmd安裝位置，選擇在模態振型位移最大處設置。
24、根據第一方案與第二方案的質量比，設置不同分組情況，計算對應的頻率比、阻尼比等參數，設計對應mtmd系統。
25、根據設計出的mtmd系統，建立對應道岔轍叉區mtmd有限元模型；仿真模擬列車在道岔轍叉區行進過程及荷載條件，設置不同工況，對比分析不同方案下振動響應；選擇岔心位置振動加速度值最小的mtmd系統，對應的子tmd參數作為最優參數對道岔轍叉區進行減振。
26、本專利技術一種復雜荷載條件下道岔轍叉區mtmd減振系統，由道岔轍叉區、mtmd系統構成。道岔轍叉區作為需要減振的主結構，mtmd系統作為附加在道岔轍叉區上的減振結構通過彈簧阻尼與主結構進行連接，二者共同構成一個減振系統；mtmd系統由若干個子tmd構成，所述子tmd包括阻尼器、彈簧和質量塊；阻尼器和彈簧垂直安裝在質量塊上，阻尼器位于兩個彈簧之間。
27、本專利技術的有益效果是，本專利技術克服了道岔轍叉區傳統減振裝置減振效果有限、可靠性差等不足，創新性地采用mtmd技術應用于道岔轍叉區，可以有效地降低道岔轍叉區振動響應，有效提高了道岔轍叉區減振效果，適應于道岔轍叉區環境振動要求。
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1.一種復雜荷載條件下道岔轍叉區MTMD減振系統的控制方法，其特征在于，所述方法步驟如下：
2.根據權利要求1所述的一種復雜荷載條件下道岔轍叉區MTMD減振系統的控制方法，其特征在于，所述不同設計方案包括以下兩種：
3.根據權利要求1所述的一種復雜荷載條件下道岔轍叉區MTMD減振系統的控制方法，其特征在于，所述各子TMD安裝位置，選擇在模態振型位移最大處設置。
4.根據權利要求1所述的一種復雜荷載條件下道岔轍叉區MTMD減振系統的控制方法，其特征在于，根據第一方案與第二方案的質量比，設置不同分組情況，計算對應的頻率比、阻尼比參數，設計對應MTMD系統。
5.根據權利要求1所述的一種復雜荷載條件下道岔轍叉區MTMD減振系統的控制方法，其特征在于，根據設計出的MTMD系統，建立對應道岔轍叉區MTMD有限元模型；仿真模擬列車在道岔轍叉區行進過程及荷載條件，設置不同工況，對比分析不同方案下振動響應；選擇岔心位置振動加速度值最小的MTMD系統，對應的子TMD參數作為最優參數對道岔轍叉區進行減振。
6.實現如權利要求1-5任一項一種
...【技術特征摘要】
1.一種復雜荷載條件下道岔轍叉區mtmd減振系統的控制方法，其特征在于，所述方法步驟如下：
2.根據權利要求1所述的一種復雜荷載條件下道岔轍叉區mtmd減振系統的控制方法，其特征在于，所述不同設計方案包括以下兩種：
3.根據權利要求1所述的一種復雜荷載條件下道岔轍叉區mtmd減振系統的控制方法，其特征在于，所述各子tmd安裝位置，選擇在模態振型位移最大處設置。
4.根據權利要求1所述的一種復雜荷載條件下道岔轍叉區mtmd減振系統的控制方法，其特征在于，根據第一方案與第二方案的質量比，設置不同分組情況，計算對應的頻率比、阻尼比參數，設計對應mtmd系統。
5.根據權利要求1所述的一種復雜荷載條件下道岔轍叉區mtmd減振系統的控制方法，其特征在于，根據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張斌，曾城林，任高峰，馮青松，朱朋剛，陳震爍，
申請(專利權)人：華東交通大學，
類型：發明
國別省市：
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