常 健 耿传智

重型钢轨质量调谐系统振动特性研究

常 健 耿传智

为了探明新型重型钢轨质量调谐系统（HTMD）的振动特性，为既有轨道减振改造提供参考，利用ANSYS软件建立HTMD轨道三维有限元模型，分析HTMD轨道的振动响应和减振特性。研究结果表明，HTMD轨道的低阶模态分布比较密集，随着扣件刚度增大，轨道结构固有频率增大；当扣件刚度为6 kN/mm时，HTMD轨道固有频率为18.821 Hz；HTMD轨道在10～100 Hz频段，钢轨垂向加速度Z振级有20 dB左右的减小，比普通轨道有很大程度的降低，道床振动有15 dB左右的降低，与普通浮置板轨道结构相当。

HTMD轨道；质量调谐系统；振动响应；减振特性；研究

1 HTMD轨道结构设计

H T M D轨道是在2根钢轨中间及两侧悬放安置重型混凝土块，钢轨与混凝土块之间用粘弹性材料粘结，从而构成1个典型的质量-弹簧隔振系统（图1）。该质量块与钢轨一起参与振动，较大地提高了系统的参振质量，从而有效地降低系统的振幅及固有频率，实现减振的目的。同时，H T M D轨道通过自身的振动，消耗一部分的振动能量，成为一种耗能机构，对振动的控制有一定的积极作用。

图1 HTMD轨道结构示意图

2 结构有限元模型及参数

本论文对HTMD轨道从结构有限的空间出发，针对既有轨道结构进行质量调谐系统的设计，建立有限元三维模型（图2），选择合理的模型参数，分析HTMD轨道对钢轨及道床固有频率、动力响应和减振性能的影响。

图2 HTMD轨道有限元模型

（1）钢轨采用标准6 0轨，质量m=60.64 k g/m，截面面积A=77.45 cm2，弹性模量E=210 GPa，泊松比μ=0.3，有限元模型中采用Solid45单元模拟钢轨实体，计算长度25 m。……