专利名称：谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法及结构的制作方法
技术领域：
本发明属于轨道减振降噪技术领域，尤其是用在城市地铁、轻轨、城际铁 路及高速铁路交通等新线铺设或旧线改造中的一种谐振式动态轨道减振降噪扣 件设计方法及结构。
背景技术：
目前，采用扣件减振面临一个限制要提高隔振效果，必须要降低扣件系 统的垂向刚度，这种方法可以有效控制轮轨冲击振动和噪声向轨下基础的传播， 但同时也将导致钢轨振动在高频幅度的增加，进而增加了钢轨噪声辐射及钢轨 对车轮的反作用。
在使用扣件减振同时对钢轨进行贴敷阻尼板处理，工艺复杂且减振效果较 差；在使用扣件减振同时采用专门的附加钢轨动力减振器，价格昂贵，安装工 艺复杂并且增加了轨道检修的工作量，难以在实际生产中得到推广应用。
目前，国内外均未见有在轨道减振扣件系统中直接设计动态谐振质量单元 的报道和产品。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种谐振式动态轨道减振降噪扣件设 计方法及结构，该设计方法包含动态谐振质量单元，即在减振扣件主质量弹簧 系统上附加子振动系统，当钢轨振动发生时，动态谐振质量单元产生谐振，从 而实现对钢轨振动的逆制及对其振动能量的转移和吸收，衰减钢轨振幅，以降 低钢轨因振动引起的噪声辐射，同时也设计对应钢轨波浪的谐振频段来逆制钢说明书第2/5页
轨波浪度的产生和增加，从而控制因钢轨波浪度对轮轨的激励及产生的振动和噪声。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案
所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，是设计一个或数个频率可 调的多自由度动态谐振质量单元，该动态谐振质量单元处于轨下弹性垫板和中 间弹性垫板之间并夹持在上铁垫板中间所形成的一个或数个谐振腔，使其设定 频率等于或接近轮轨激励及钢轨波浪度的中心频率，以抑制、转移和吸收钢轨 振动能量，从而衰减钢轨振动幅度，并抑制钢轨波浪度的产生和增加，进而降 低钢轨辐射噪声及钢轨对车轮的反作用。
所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其频率可调的多自由度动 态谐振质量单元包含谐振质量块、轨下橡胶垫板、中间橡胶垫板和高分子弹性 环套。
所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其频率可调的动态谐振质 量单元是指谐振质量块的质量或体积及轨下橡胶垫、中间橡胶垫和高分子弹性 环套的刚度可调。
所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其上铁垫板中间所形成的 一个或数个谐振腔可以是圆形，或椭圆形，或方形，或长方形。
所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其谐振腔在钢轨两侧可以 是对称设置，或是不对称设置。
所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其谐振腔在钢轨一侧可以 设置一个，或是两个及以上，两个及以上的谐振腔结构相同，但谐振质量块质 量或体积不同，或是轨下橡胶垫、中间橡胶垫及高分子弹性环套的刚度不同。
所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其高分子弹性环套采用橡 胶制成，或采用橡塑共混物制成，或采用塑料制成。
所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其高分子弹性环套与谐振 质量块或上铁垫板向的连接方式可以采用硫化或胶粘，或采用不粘接的连接方式。
所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计结构由轨下弹性垫板、上铁垫板、
弹条连接座、谐振腔a、谐振腔b、高分子弹性环套a、高分子弹性环套b、谐 振质量块b、谐振质量块a、中间弹性垫板、下铁垫板、耦合垫板、钉孔、锚固 螺栓、轨枕组成，其中轨下弹性垫板下为上铁垫板，上铁垫板的两侧上有弹条 连接座，弹条连接座连接弹条和轨距块，上铁垫板上设置谐振腔a和谐振腔b， 谐振腔a和谐振腔b内分别填充高分子弹性环套a和高分子弹性环套b与谐振 质量块a和谐振质量块b，上铁垫板下有中间弹性垫板，中间弹性垫板下为下 铁垫板，下铁垫板下为耦合垫板，下铁垫板端部有钉孔，钉孔内设锚固螺栓并 连接在轨枕或基础上。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性
1、 谐振式轨道动态减振降噪扣件基于通用或特制轨道减振扣件设计，在减 振扣件中直接设计了动态谐振质量单元。钢轨振动发生时，动态谐振质量单元 产生谐振，从而实现对振动能量的转移和吸收，衰减钢轨振幅。
2、 动态谐振也设计对应钢轨波浪的谐振频段来逆制钢轨波浪度的产生和增 加，从而控制因钢轨波浪度对轮轨的激励及产牛的振动和噪声。而且谐振式动 态轨道减振降噪扣件的谐振质量单元设计不对正常的轨道施工产生影响，具有 减振降噪效果好、不增加额外系统、性价比高、使用方便等一系列特点，可应 用于轨道减振降噪。
3、 本发明结构简单，使用方便，能有效取代专门的附加钢轨动力减振器， 大大降低成本，方便轨道检修工作，便于推广应用。
图l是本发明的结构示意图，右侧对称部分省略； 图2是图1的俯视图，右侧对称部分省略； 图3是图1A部放大示意图。
上述图中l一弹条；2—轨距块；3—轨下弹性垫板；4—上铁垫板；5—弹 条连接座；6—谐振腔a; 7—谐振腔b; 8—高分子弹性环套a ; 9—高分子弹
性环套b; 10—谐振质量块a; ll—谐振质量块b; 12—中间弹性垫板；13—下 铁垫板；14一耦合垫板；15—钉孔；16—锚固螺栓；17—轨枕或基础。
具体实施例方式
本发明的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法是设计一个或数个频率可 调的多自由度动态谐振质量单元，该动态谐振质量单元处于轨下弹性垫板和中 间弹性垫板之间并夹持在上铁垫板中间所形成的一个或数个谐振腔，使其设定 频率等于或接近轮轨激励及钢轨波浪度的中心频率，以抑制、转移和吸收钢轨
振动能量，从而衰减钢轨振动幅度，并抑制钢轨波浪度的产生和增加，进而降 低钢轨辐射噪声及钢轨对车轮的反作用。
本发明的频率可调的多自由度动态谐振质量单元包含谐振质量块、轨下橡 胶垫板、中间橡胶垫板和高分子弹性环套。
本发明的频率可调的动态谐振质量单元是指谐振质量块的质量或体积及轨 下橡胶垫、中间橡胶垫和高分子弹性环套的刚度可调。
本发明的上铁垫板中间所形成的一个或数个谐振腔可以是圆形，或椭圆形， 或方形，或长方形。
本发明的谐振腔在钢轨两侧可以是对称设置，或是不对称设置D
本发明的谐振腔在钢轨一侧可以设置一个，或是两个及以上，两个及以上 的谐振腔结构相同，但谐振质量块质量或体积不同，或是轨下橡胶垫、中间橡 胶垫及高分子弹性环环套的刚度不同。
本发明的高分子弹性环套采用橡胶制成，或采用橡塑共混物制成，或采用 塑料制成。
本发明的高分子弹性环套与谐振质量块或上铁垫板间的连接方式可以采用
硫化或胶粘，或采用不粘接的连接方式。
结合图1、 2、 3，本发明的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计结构由轨下 弹性垫板3、上铁垫板4、弹条连接座5、谐振腔a6、谐振腔b7、高分子弹性 环套a8、高分子弹性环套b9、谐振质量块b10、谐振质量块all、中间弹性垫 板12、下铁垫板13、耦合垫板14、钉孔15、锚固螺栓16、轨枕17组成，其 中轨下弹性垫板3下为上铁垫板4，上铁垫板4的两侧上有弹条连接座5，弹条 连接座5连接弹条1和轨距块2，上铁垫板4上设置谐振腔a6和谐振腔b7，谐 振腔a6和谐振腔b7内分别填充高分子弹性环套a8和高分子弹性环套b9与谐 振质量块alO和谐振质量块bll，上铁垫板4下有中间弹性垫板12，中间弹性 垫板12下为下铁垫板13，下铁垫板13下为耦合垫板14，下铁垫板14端部有 钉孔15，钉孔15内设锚固螺栓16并连接在轨枕或基础17上。
轨下弹性垫板3、中间弹性垫板12及高分子弹性环套a8和高分子弹性环 套b9与谐振质量块a10和谐振质量块bll构成频率可调的多自由度动态谐振质 量单元，钢轨振动发生时，其两侧的动态谐振质量单元分别对不同频率范围的 振动发生谐振，从而抑制、转移和吸收钢轨振动能量，衰减钢轨振动幅度，并 降低钢轨辐射噪声及钢轨对车轮的反作用，同时也设计对应钢轨波浪的谐振频 段来抑制钢轨波浪度的产生和增加，从而控制因钢轨波浪度对轮轨的激励及产 生的振动和噪声。
本发明不仅是为解决减振扣件系统的垂向刚度变低，引起钢轨振动幅度的 增大的问题，可有效降低钢轨振动和辐射噪声，进而降低轨道运输系统总体振 动和噪声，同时设计对应钢轨波浪的谐振频段来逆制钢轨波浪度的产生和增加， 从而控制因钢轨波浪度对轮轨的激励及产生的振动和噪声。对于不改扣件系统 刚度的降噪要求，本发明能有效取代专门的附加钢轨动力减振器，大大降低成 本，方便轨道检修工作，便于推广应用。
权利要求
1.一种谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其特征在于是设计一个或数个频率可调的多自由度动态谐振质量单元，该动态谐振质量单元处于轨下弹性垫板和中间弹性垫板之间并夹持在上铁垫板中间所形成的一个或数个谐振腔，使其设定频率等于或接近轮轨激励及钢轨波浪度的中心频率，以抑制、转移和吸收钢轨振动能量，从而衰减钢轨振动幅度，并抑制钢轨波浪度的产生和增加，进而降低钢轨辐射噪声及钢轨对车轮的反作用。
2、 根据权利要求1所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其特征 在于其频率可调的多自由度动态谐振质量单元包含谐振质量块、轨下橡胶垫 板、中间橡胶垫板和高分子弹性环套。
3、 根据权利要求1所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其特征 在于其频率可调的动态谐振质量单元是指谐振质量块的质量或体积及轨下橡 胶垫、中间橡胶垫和高分子弹性环套的刚度可调。
4、 根据权利要求1所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其特征 在于其上铁垫板中间所形成的一个或数个谐振腔可以是圆形，或椭圆形，或 方形，或长方形。
5、 根据权利要求1所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其特征 在于其谐振腔在钢轨两侧可以是对称设置，或是不对称设置。
6、 根据权利要求1所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其特征 在于其谐振腔在钢轨一侧可以设置一个，或是两个及以上，两个及以上的谐 振腔结构相同，但谐振质量块质量或体积不同，或是轨下橡胶垫、中间橡胶垫 及高分子弹性环套的刚度不同。
7、 根据权利要求1所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其特征 在于其高分子弹性环套采用橡胶制成，或采用橡塑共混物制成，或采用塑料制成。
8、 根据权利要求1所述的谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法，其特征 在于其高分子弹性环套与谐振质量块或上铁垫板间的连接方式可以采用硫化 或胶粘，或采用不粘接的连接方式。
9、 一种谐振式动态轨道减振降噪扣件设计结构，其特征在于该结构由轨下弹性垫板(3)、上铁垫板(4)、弹条连接座(5)、谐振腔a (6)、谐振腔b (7)、 高分子弹性环套a (8)、高分子弹性环套b (9)、谐振质量块b (10)、谐振质 量块a (11)、中间弹性垫板(12)、下铁垫板(13)、耦合垫板(14)、钉孔(15)、 锚固螺栓(16)、轨枕(17)组成，其中轨下弹性垫板(3)下为上铁垫板(4)，上铁 垫板(4)的两侧上有弹条连接座(5)，弹条连接座(5)连接弹条(1)和轨距块(2)， 上铁垫板(4)上设置谐振腔a (6)和谐振腔b (7)，谐振腔a (6)和谐振腔b (7)内分别填充高分子弹性环套a (8)和高分子弹性环套b (9)与谐振质量 块a (11)和谐振质量块b (10)，上铁垫板(4)下有中间弹性垫板(12)，中间弹 性垫板(12)下为下铁垫板(13)，下铁垫板(13)下为耦合垫板(14)，下铁垫板(14) 端部有钉孔(15)，钉孔(15)内设锚固螺栓(16)并连接在轨枕或基础(17)上。
全文摘要
一种谐振式动态轨道减振降噪扣件设计方法是设计一个或数个频率可调的多自由度动态谐振质量单元，该动态谐振质量单元处于轨下弹性垫板和中间弹性垫板之间并夹持在上铁垫板中间所形成的一个或数个谐振腔，使其设定频率等于或接近轮轨激励及钢轨波浪度的中心频率，以抑制、转移和吸收钢轨振动能量，从而衰减钢轨振动幅度，并抑制钢轨波浪度的产生和增加，进而降低钢轨辐射噪声及钢轨对车轮的反作用。结构由轨下弹性垫板3、上铁垫板4、弹条连接座5、谐振腔a6、谐振腔b7、高分子弹性环套a8、高分子弹性环套b9、谐振质量块b10、谐振质量块a11、中间弹性垫板12、下铁垫板13、耦合垫板14、钉孔15、锚固螺栓16、轨枕17组成。
文档编号E01B19/00GK101372823SQ200810230529
公开日2009年2月25日 申请日期2008年10月14日 优先权日2008年10月14日
发明者姜晓彤, 瞿连辉, 斌 蔡, 闫作为 申请人:中国船舶重工股份有限公司洛阳分公司