[发明专利]电磁变刚度自调节钢弹簧浮置板轨道系统及隔振器

说明书

本发明涉及电磁变刚度自调节钢弹簧浮置板轨道系统及隔振器，所述隔振器包括外套筒和内套筒，内套筒顶部支撑外套筒，内套筒和外套筒之间设置钢弹簧；内套筒内分为外腔室和内腔室；内腔室内上部为上铁芯和上线圈，下部为下铁芯和下线圈，内腔室内壁设置外线圈；通过调节上线圈和下线圈的线圈电流方向控制电磁力为吸力或斥力，通过调节电流的大小控制吸力或斥力的大小，从而调节隔振器的刚度；上线圈和下线圈有相对位移时引起电磁场的变化，检测外线圈感应电流获得振动位移。本发明可以根据现场激励主频，实时调整隔振器刚度，以适应工程实际情况，从而实现宽频带减振降噪，实时检测轨道振动状态，及早发现轨道病害。

技术领域

本发明涉及轨道交通行业减振降噪技术领域，具体涉及一种电磁变刚度自调节钢弹簧浮置板轨道系统及隔振器。

背景技术

我国轨道交通事业近年来蓬勃发展，在极大方便市民出行的同时，也带来了振动、噪声等环境问题。列车运行所引起的振动和噪音，会影响沿线环境，尤其是线路在建筑物正下方通过时，对附近单位和居民影响很大。要消减这些振动和噪音，在轨道上最有效的措施是采用钢弹簧浮置板轨道。经现场实测，钢弹簧浮置板轨道的减振效果可达到20dB以上，其在有特殊减振要求的地段得到了大量应用。

钢弹簧浮置板轨道是将浮置板置于螺旋钢弹簧隔振阻尼器上，构成质量-弹簧隔振系统。钢弹簧隔振器作为浮置板轨道的重要组成部分，其刚度和阻尼参数直接影响着浮置板轨道的动力性能。其中，隔振器的刚度是影响钢弹簧浮置板轨道固有频率的主要参数。在列车运行中，轮轨激励是宽频带的，并且随着列车的长期运营，钢轨会产生波磨等病害，这样会增加另外的频率成分，就会导致一种频率分量与浮置板的固有频率f₀相近，当激励频率与系统固有频率接近((1-0.4)f₀～(1+0.4)f₀)时，浮置板就会发生共振，起不到隔振的作用。解决此问题的一般办法是加大隔振系统的阻尼，但是这对隔振系统在高频的隔振效果是有害的，降低了隔振系统这一频段内的隔振性能。因此，提供一种变刚度的钢弹簧浮置板结构具有重要的工程意义。

目前已有的钢弹簧浮置板在安装完毕后，其刚度则是固定的，仅仅是线性与非线性的区别。前期根据实际情况设置了弹簧刚度，可以达到不错的减振效果，但是随着运营时间的增加，会增加其他频率成分，当激励频率与系统固有频率接近时，则满足不了减振的需求。另外，现有技术也存在以下客观缺点：

(1)隔振器刚度固定，更换需要较长时间，影响通车。现有的钢弹簧隔振器一经安装，刚度即固定，若需改变刚度值，则需重新顶升浮置板一定高度后拆换隔振器中钢弹簧，施工周期长，影响列车的运营，耗费大量人力、物力，代价较大。如专利CN 208586473 U提出了一种变刚度的钢弹簧隔振器及使用其的浮置板，仅仅是通过改变钢弹簧的圈径、节距或线径中的一个或多个设置实现了刚度随着弹簧形变的改变而改变的目的，而不能改变不同时刻、不同频率下的隔振器刚度。

(2)过渡段处浮置板构造复杂，易损坏。在与钢弹簧浮置板连接的不同减振等级地段，需要进行刚度过渡。现有的钢弹簧浮置板设置方案是在过渡段内改变隔振器数量，施工复杂，造价较大。或设置钢弹簧刚度为不同的等级，使得刚度逐渐刚度，这样就会造成零部件较多，现场施工有可能装反，反而起到更不利的效果。如专利CN108396599A提出了一种浮置板道床减振器布置方法，它是根据先测算出刚性段和弹性段的刚性，然后再结合过渡段的长度，确定钢弹簧隔振器的数量、刚性等级、分布间隔距离，沿刚性段到弹性段逐渐减小钢弹簧隔振器的刚性，并趋向于弹性段刚性。其不同刚度钢弹簧型号较多，现场施工复杂，对工人要求较高。

(3)不能实时调节刚度。现有的带传感器的隔振器仅是实时检测隔振器的工作状态，而对隔振性能没有作用。如专利CN 110185733A提出了一种可在线监测的隔振器，设置有用于感测隔振器工作状态的传感器组件，仅能实时检测隔振器的工作状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种电磁变刚度自调节钢弹簧浮置板轨道系统及隔振器，按照浮置板位移进行实时电磁变刚度反馈调节，实现宽频带减振降噪需求，克服现有技术的缺陷。