双端质量在城市高架轨道环境振动控制中的应用分析

摘要

随着现代工业、交通运输、城市建设的发展,环境噪声与振动污染已成为环境影响最大的公害之一。城市高架轨道交通带给人们出行方便快捷,同时也由于其高速行驶所产生的环境振动、噪声对大都市的生活环境和工作环境造成很严重的影响。城市轨道交通荷载所引起的环境振动通过桥墩及地层向外传播,进一步诱发高架沿线两侧及邻近建筑物、室内家具、实验仪器等二次振动和噪声污染,这是对人们居住环境的最为严重的污染之一。国际上把由交通引起的环境振动列为七大环境公害之一。　　 本文首先分析了由城市高架轨道交通产生振动的环境影响,指出对振动的研究是一项迫切的任务,须采取有效措施对振动施行有效的控制及利用,防止和减少振动对人类的生活生产所造成的有害影响。还有对目前城市轨道交通环境振动与振动噪声研究的发展状况进行了简单的综述,在此基础上,设想应用新型减振、隔振装置---双端质量元件。　　 其次,概述了城市高架轨道交通的现状以及其发展优势,介绍了我国的轨道交通的现状,由此说明了振源产生以及轨道系统的振动对沿线周边环境产生的影响,详述了振动引起的环境污染和带来对人们的健康伤害,正是在这种背景下着手研究其引起的振动危害,并提出了相应的减振与隔振方法。　　 然后,通过基于双端质量的高架桥墩最优隔振的分析研究,提出将双端质量这一新型减振元件引入到城市轨道的高架桥墩的隔振控制。在建立了基于双端质量的高架桥墩减振动力学模型的基础上,利用MATLAB软件对双端质量等动力学元件进行最优匹配计算,与传统高架桥墩进行性能对比。　　 最后,通过基于双端质量的轻轨车辆振动控制方法的研究,分析轻轨车辆振动是城市高架轨道环境振动的主要振源。通过采用双端质量来控制轻轨车辆的振动,研究环境振动对乘客乘坐轻轨车辆的舒适性的感觉影响为考虑因素,以悬架的振动传递性能为对比指标,在最优化参数的条件下,用MATLAB软件对仿真算例进行数值求解,比较出应用双端质量后的新型悬架其性能,得出可以有效降低城市高架轻轨对环境的振动污染的结论。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 城市高架轨道交通的环境振动公害

1．3 研究发展状况

1．3．1 振源的研究现状

1．3．2 隔振措施的研究

1．3．3 减振技术的研究

1．4 我国的城市区域环境振动标准

1．5 城市高架轨道环境振动的传播途径

1．6 本文研究的主要内容

第二章 双端质量的设计、制作与测试

2．1 引言

2．2 振动元件的端口

2．3 双端质量的概念

2．4 液压传动式双端质量

2．5 双端质量的理想动力学模型

2．5．1 理想惯性动力学特性的建模

2．5．2 理想的等效惯性质量

2．6 动力学模型的实验验证

2．6．1 实验平台

2．6．2 实验架构

2．6．3 数据采集控制系统的改进及参数设置

2．6．4 测试平台的实验参数设置

2．6．5 数据处理与实验结果

2．7 双端质量的力学符号

2．8 本章小结

第三章 基于双端质量的高架桥墩最优隔振仿真分析

3．1 引言

3．2 振动系统力学模型的建立

3．3 环境振动的基本评价量

3．4 计算方法—极大极小点法

3．5 高架桥墩的二自由度动力学模型

3．6 桥墩支座的参数对振动传递控制性能的影响计算

3．6．1 传统桥墩支座的分析

3．6．2 新型桥墩支座的分析

3．7 振动传递控制性能分析

3．7．1 传统高架支座结构最优振动传递控制性能仿真

3．7．2 新型高架支座结构最优振动传递控制性能仿真

3．8 结果与讨论

3．9 本章小结

第四章 基于双端质量的轻轨车辆悬架的振动控制方法

4．1 引言

4．2 轻轨车辆的概述

4．3 车辆悬架

4．4 传统的轻轨车辆悬架的二自由度动力学模型

4．5 应用双端质量后新型的轻轨车辆悬架隔振模型

4．6 基于双端质量的轻轨车辆振动控制单目标优化分析

4．6．1 传统悬架结构最优隔振控制性能仿真

4．6．2 新型悬架结构最优隔振控制性能仿真

4．6．3 结果与讨论

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

附录