[发明专利]一种基于声子晶体原理实现宽频减振的无砟轨道板结构

说明书

本发明公开了一种基于声子晶体原理实现宽频减振的无砟轨道板结构，包括无砟轨道板减震结构，无砟轨道板减震结构由沿线路方向重复布置的周期性钢柱减振装置、周期性橡胶柱减振装置和轨道板三部分组成，周期性钢柱减振装置和周期性橡胶柱减振装置均位于轨道位置下方的轨道板内，周期性橡胶柱减振装置置于周期性钢柱减振装置的下方，并排平行分布。本发明周期排布的钢柱对高频振动衰减较好，周期排布的橡胶柱对低频振动衰减较好，而且橡胶由于自身的阻尼作用对高频振动也能产生一定的衰减，二者结合大大减小了轨道结构的整体振动。

技术领域

本发明涉及基于声子晶体原理减振领域，尤其涉及一种基于声子晶体原理实现宽频减振的无砟轨道板结构。

背景技术

目前通常采用的列车减振措施是将减振部件(如弹性垫层、弹簧支座等)置于钢轨下、轨枕下或道床下，为轨道系统提供必要的弹性，吸收振动能量，以增加减振性能，但这些减振部件具有寿命有限、造价昂贵且维修困难的缺点。除此之外，这些减振部件的作用原理决定了其只对于频率与其固有频率接近或高于其固有频率的振动波减振效果较好，而对于低于其固有频率的低频波减振效果不佳。另外，减振部件使轨道结构的刚度降低，会增加轨面的垂向动位移，影响列车的安全运行。

基于声子晶体原理产生的周期结构减振是一种新型的减振方法，其减振原理有别于常规的减振技术。周期结构具有带隙特性，当弹性波的频率落在带隙范围内时，波的传播会大大衰减，而落在带隙范围外时，波会没有衰减地顺利通过。通过合理设计其几何和材料参数，可以调节带隙范围。在以往的减振设计中没有考虑基体对内含物的约束作用对带隙的影响，在这种情况下，如果基体的约束能力较弱，那么基于布拉格散射原理产生的带隙特点是频率较高，且要求结构的尺寸较大；基于局域共振原理的结构要求在重芯体外面包覆橡胶等软材料，产生的带隙频率较低，但带隙宽度非常窄。

目前尚未有基于声子晶体原理产生的周期结构减振和轨道结构结合的方式。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明设计了一种基于声子晶体原理实现宽频减振的无砟轨道板结构。

本发明采用如下技术方案：

一种基于声子晶体原理实现宽频减振的无砟轨道板结构，包括无砟轨道板减震结构，无砟轨道板减震结构由沿线路方向重复布置的周期性钢柱减振装置、周期性橡胶柱减振装置和轨道板三部分组成，周期性钢柱减振装置和周期性橡胶柱减振装置均位于轨道位置下方的轨道板内，周期性橡胶柱减振装置置于周期性钢柱减振装置的下方，并排平行分布。

作为优选，所述周期性钢柱减振装置由钢筋和钢板组成，周期性橡胶柱减振装置由橡胶柱和橡胶板组成，钢筋和橡胶柱按照一定的间距在沿轨道板深度方向和宽度方向周期排列，且两个方向的排数均大于或等于2排。

作为优选，所述周期性钢柱减振装置和周期性橡胶柱减振装置的高度总和小于轨道板的厚度。

作为优选，所述钢筋和橡胶柱两端分别镶嵌在钢板和橡胶板上固定。

作为优选，所述钢筋和橡胶柱的直径、长度、间距和排数，根据所需要减振的频率范围设计。所需减振的截止频率越大，钢筋和橡胶柱的直径设计越大、长度设计越小、间距设计越小，钢筋和橡胶柱的排数越多减振效果越好。

作为优选，所述轨道板由混凝土浇筑而成，混凝土包覆周期性钢柱减振装置和周期性橡胶柱减振装置。