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浮置板轨道横向振动的谐响应分析11

文章编号：1006-1355(2012)04-0011-05

浮置板轨道横向振动的谐响应分析

苏云，吴天行
（上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240）

摘要：建立浮置板轨道横向运动的数值模型，并考虑钢轨的扭转变形，得到钢轨轨头部以及浮置板在谐振作用下
的横向位移响应以及钢轨扣件、钢弹簧的支承力。同时在ANSYS中建立浮置板轨道的有限元模型，与数值模型相对
比，得到的结果相吻合。对数值模型在不同激励力和不同的支承条件下进行谐响应分析，得到钢轨和浮置板在
0-500Hz频段内的横向运动状态。
关键词：振动与波；横向振动；浮置板轨道；数值分析；谐响应
中图分类号：O32；U213.2文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2012.04.003

HarmonicAnalysisofLateralVibrationofFloatingSlabTrack

SUYun,WUTian-xing
(StateKeyLaboratoryofMechanicalSystemandVibration,ShanghaiJiaotongUniversity,
Shanghai200240,China)

Abstract:Thenumericalmodelofthefloatingslabtrack(FST)lateralmovementwasestablished.Considering
thetorsionaldeformationofrail,thetransversedisplacementresponseaswellasrailfastenersandsteelspringsupported
forceofrailheadandFSTexcitedbyharmonicforcewereobtained.Theresultsofnumericalmodelwereinagreementwith
theoneobtainedfromthefiniteelementmodelinANSYS.Basedontheharmonicresponseanalysistothenumericalmodel
underthedifferentexcitingforceandthedifferentsupportingcondition,thelateralmovementstatusoftherailandESTin
0～500Hzfrequencybandwereobtained.
Keyword:vibrationandwave;lateralvibration;floatingslabtrack;numericalanalysis;harmonicresponse

浮置板轨道在轨道交通线路中应用于隔振要求次为钢轨(两根)、钢轨扣件、浮置板及其弹性支承。
较高的路段，在国内外得到广泛应用。西南交通大相对于浮置板弹性支承，轨道基础的质量和刚度通
学的翟婉明教授提出了车辆―轨道空间耦合系统动常大很多；因此，将其视为刚体。钢轨简化为无限长

[1]
力学模型，对不同轨道模型在时域内进行了分Euler-Bernoulli梁，参数为杨氏弹性模量Er，密度
析。但是浮置板的长度不同，其质量惯性比也不
/ρr，单位面积质量mr，横向弯曲转动惯量Ir，截面积
同，在车辆横向载荷作用下可能发生侧向运动，本文
Ar，损耗因子ηr，剪切模量Gr，扭转惯量Jr，截面的
建立了浮置板轨道横向振动的频域模型，求解钢轨
极惯性矩I0，钢轨高度hr(hr=hr1+hr2，hr1、hr2分别
轨头和浮置板的谐响应。然后对不同激励力和不同对应扣件的横向力和轮轨横向力在钢轨高度方向上
支承条件下的浮置板轨道进行谐响应分析，可以得到扭转中心的距离)。不考虑钢轨扭转的翘曲，钢轨
到浮置板轨道在频域内的振动响应。与从ANSYS
扣件视为带结构阻尼的线性弹簧。横向刚度为kp，
中建立的有限元模型得到的结构吻合。
损耗因子为ηp，扭转刚度为kt，损耗因子为ηt，沿
轨道方向间距为，横向间距为，扣件宽度为
1浮置板轨道模型d2Wp
2p；浮置板在横向运动时，抗弯刚度很大，可以视为
二维浮置板轨道模型如图1所示，自上而下依
刚体模拟，长，宽，高分别为Ls、Ws和Hs，杨氏弹性

收稿日期：2011-11-05；修改日期：2012-01-05模量为Es，密度为ρs，单块浮置板的质量为

作者简介：苏云(1986-)，湖北人，硕士研究生，目前从事机Ms(Ms=ρsLsWsHs)，损耗因子为ηs。浮置板弹性支承
械振动控制。采用钢弹簧隔振器，简化为带结构阻尼的线性弹簧，
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