[发明专利]一种钢轨动力吸振器及其应用

说明书

一种钢轨动力吸振器，包括装配式声子晶体结构，所述装配式声子晶体结构由若干装配式元件组成，每个装配式元件在其基体结构中分布排列声子晶体单元以组成声子晶体周期性结构；所述基体结构组成声子晶体单元分布排列的骨架基础，所述声子晶体周期性结构利用其带隙特性吸收一定频带的振动和噪声。所述钢轨吸振器产生50～3000Hz频带范围内的带隙，能够覆盖各类振动的主频，使钢轨的振动快速衰减。本发明可以提高吸振器的安装或拆卸效率，并通过改变周期性结构的参数调整减振降噪效果；利用声子晶体结构的带隙特性，增强减振降噪作用。本发明可以广泛应用于城市轨道交通、高速铁路、重载铁路、普通铁路和城际铁路的有砟和无砟轨道线路。

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，涉及一种钢轨动力吸振器及其应用。

背景技术

随着轨道交通技术的不断发展，当前轨道交通的环境保护问题受到越来越多的关注，特别是其产生的噪声与振动问题。在轨道交通线路上采取减振降噪措施，对于轨道交通发展具有重要意义。

轨道交通的减振降噪措施主要从三方面入手：在振源/声源上控制、在传播途径上控制和在受振体/受声体上控制。在振源/声源上直接控制振动和噪声是最直接有效的方式；而钢轨是轮轨噪声主要的辐射源，在钢轨上采取减振降噪措施是主要的轨道交通减振降噪方法。

目前可用的钢轨减振降噪措施有：钢轨重载化、无缝化和型面优化，阻尼钢轨，钢轨动力吸振器等。其中钢轨动力吸振器是采用动力吸振技术原理、安装于钢轨轨腰或轨底的一种减振降噪装置，具有结构简单、安装养护方便、可随时拆卸调整、适用性强、可与其它减振降噪设施共同搭配、可针对特定频带减振降噪等优点，可以广泛应用于城市轨道交通、高速铁路、重载铁路、普通铁路和城际铁路的有砟和无砟轨道线路。但是许多钢轨动力吸振器的设计思路基于整体结构，吸振器结构不方便调整。且大部分的传统钢轨动力吸振器为二自由度或者三自由度的“阻尼弹簧-质量”单元动力吸振器，仅能降低较窄的频段范围内的钢轨振动和噪声，限制了其减振降噪效果。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，目的是提供一种新型的钢轨动力吸振器，具有声子晶体结构和装配式结构两个技术特征。

声子晶体结构即物体的基本组成单元按照相同的方式组合的一种结构形式。近年来，人们在天然晶体电子能带理论的启发下，发现声子晶体构中存在能够禁止某种经典波传播的频率范围，这种频率范围称为带隙。频率在带隙之内的弹性波通过此种结构时其传播会大大衰减，而在带隙之外的弹性波则能够顺利通过该结构。根据声子晶体在空间存在周期性的维数，可分为一维、二维、三维声子晶体，不同的声子晶体结构表现出了不同的带隙特性。

装配式结构是以预制构件为主要受力构件，经装配、连接而成的结构。在工厂预制结构部件，在现场进行装配和拼接，有助于施工计划和运输组织安排，提高生产效率节约能源。对于钢轨动力吸振器来说，装配式结构的优势还在于因地制宜，可以采用“通用部件+特殊部件”的结构组成，提高钢轨动力吸振器的适应性，也有利于发挥其针对特定频带减振的特点。

基于声子晶体结构带隙特性和装配式结构设计方法，本发明提出一种装配式声子晶体结构的钢轨动力吸振器，其通过对吸振器内置声子晶体结构层的合理的几何参数和材料参数的设计，能够产生50～3000Hz频带范围内的带隙，并且能够覆盖各类振动的主频，可以使钢轨的振动极大衰减，进一步减少传递到轨下结构和周边建筑物的振动能量，保护相关结构；还可以根据不同的线路要求采用不同的配件结构因地制宜地针对性减振，或者在安装完成后方便地根据需要改进吸振效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种钢轨动力吸振器，包括装配式声子晶体结构，所述装配式声子晶体结构由若干装配式元件组成，每个装配式元件在其基体结构中分布排列声子晶体单元以组成声子晶体周期性结构；所述基体结构组成声子晶体单元分布排列的骨架基础，所述声子晶体周期性结构利用其带隙特性吸收一定频带的振动和噪声。