CN107476144A - 一种道床板下垫层及减振轨道 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种道床板下垫层及减振轨道，属于轨道交通降噪设备，其中道床板下垫层，用于安装在道床板下方，包括多个垒叠的波阻层，每个波阻层包括多个固定连接的波阻单元；波阻单元包括基体，基体为盒体，基体内设置有散射体，基体和散射体之间设置有用于固定散射体的包覆层；道床板下垫层包括靠近或远离道床板的第一面，以及与第一面相对的第二面；基体包括开口，道床板下垫层的各波阻单元的开口均朝向第一面。通过这种道床板下垫层可以有效降低轨道交通的振动。减振轨道中使用了这种道床板下垫层，可以降低减振轨道的振动传递。

Description

一种道床板下垫层及减振轨道

技术领域

本发明涉及轨道交通减振设备领域，具体而言，涉及一种道床板下垫层及减振轨道。

背景技术

采用橡胶减振垫减振轨道是目前在地铁减振设计中一种行之有效的方法，其基本原理是在轨道与基础之间加入一个固有频率很低的质量-弹簧系统，减小列车运行对基础结构产生的振动影响。

板下减振垫主要有减振效果好、适用范围广、铺设速度快、使用寿命长、经济指标佳、结构设计优、运营维护少、绝缘性能高、动态硬化低等优点，主要表现在：橡胶减振垫系统可用于碎石道床板、整体道床板、道岔等多种形式的轨道结构，不受边界条件制约；橡胶减振垫采用了无缝化搭接设计，安装简单，质量易控制，橡胶减振垫每天铺设长度可达到75m，隔振垫绝缘性能高。

但是在目前提速的大趋势下，不仅高速运行的列车对板下减振垫的强度提出了要求，同时列车运行引起振动的增强对板下减振垫的减振效果提出了更高的要求。固体物理领域提出的声子晶体概念为振动控制提供了新的设计思路，因此基于声子晶体理论对板下减振垫的结构进行设计以实现强度和减振双重标准的板下减振垫。

发明内容

本发明提供了一种道床板下垫层及减振轨道，旨在解决现有技术中道床板下垫层及减振轨道存在的上述问题。

本发明是这样实现的：

一种道床板下垫层，用于安装在道床板下方，包括多个垒叠的波阻层，每个波阻层包括多个固定连接的波阻单元；

所述波阻单元包括基体，所述基体为盒体，所述基体内设置有散射体，所述基体和所述散射体之间设置有用于固定所述散射体的包覆层；

所述道床板下垫层包括靠近或远离所述道床板的第一面，以及与所述第一面相对的第二面；

所述基体包括开口，所述道床板下垫层的各所述波阻单元的所述开口均朝向所述第一面。

在本发明较佳的实施例中，所述基体外形为四棱柱，所述基体的内部空间为容置空间，所述容置空间为四棱柱。

在本发明较佳的实施例中，所述散射体为四棱柱，所述散射体各面到所述容置空间对应内壁面的距离相等。

在本发明较佳的实施例中，所述基体为长方体，所述基体包括平行于所述开口所在面的第一边和第二边，所述第一边长度为11mm，所述第二边长度为20mm。

在本发明较佳的实施例中，所述散射体为长方体，所述长方体包括相互垂直的第四边、第五边和第六边，所述第四边长度为7mm，所述第五边长度为16mm。

在本发明较佳的实施例中，所述基体为长方体，所述基体包括平行于所述开口所在面的第一边和第二边，所述第一边长度为11mm，所述第二边长度为21mm，所述散射体为长方体，所述长方体包括相互垂直的第四边、第五边和第六边，所述第四边长度为7mm，所述第五边长度为17mm。

在本发明较佳的实施例中，所述基体的材料包括橡胶。

在本发明较佳的实施例中，所述散射体的材料包括不锈钢。

在本发明较佳的实施例中，所述包覆层的材料包括橡胶。

一种减振轨道，包括地基、道床板和上述的道床板下垫层；

所述道床板下垫层铺设在所述地基上，所述道床板安装在所述道床板下垫层上。

本发明的有益效果是：该道床板下垫层可用于轨道交通，且能够通过具有较低带隙起始频率和较宽带隙宽度的波阻单元，实现阻隔振动传递，从而达到降低振动的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的波阻单元的尺寸分割图；

图2是本发明实施例提供的道床板下垫层的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的波阻层的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的波阻单元的结构示意图。

图标：001-道床板下垫层；010-波阻层；011-波阻单元；100-基体；110-开口；101-第一边；103-第二边；105-第三边；130-容置空间；200-散射体；201-第四边；203-第五边；205-第六边；300-包覆层；310-外棱角；330-内棱角；0011-第一面；0013-第二面；013-第三面；015-第四面。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

本实施例提供了一种道床板下垫层001，请参阅图2、图3和图4，这种道床板下垫层001由多个固定连接的波阻单元011构成。

波阻单元011包括基体100，基体100为具有两个同轴开口110的筒体，在本实施例中，基体100使用橡胶制成。基体100的外形为长方体，包括平行于开口110所在面的第一边101和第二边103。第一边101长度为11mm，第二边103长度为20mm，基体100的壁度为1mm，因此在基体100内形成一边长为9mm，另一边长为18mm的容置空间130。

在基体100内设置有散射体200，在本实施例中，散射体200为不锈钢制成的实心长方体，散射体200包括相互垂直的第四边201、第五边203和第六边205，第四边201的长度为7mm，第五边203的长度为16mm。第四边201平行于第一边101设置，第五边203平行于第二边103设置，散射体200设置在容置空间130的中间位置，因此散射体200各面到容置空间130对应内壁面的距离都为1mm。

在散射体200和波阻单元011之间设置有包覆层300，包覆层300使用软质橡胶制成。包覆层300包括外棱角310和内棱角330。外棱角310配合容置空间130的角部轮廓，内棱角330配合散射体200的角部轮廓。在本实施例中，包覆层300有八个，分别设置在散射体200的八个顶点处。包覆层300可以缓冲散射体200和基体100之间的振动传递。

在本实施例中，基体100还包括垂直于第一边101和第二边103的第三边105，第三边105长度为10mm，散射体200的第六边205为8mm，散射体200设置于基体100中间，因此散射体200靠近开口110的一面倒开口110的距离均为1mm。

道床板下垫层001包括靠近道床板设置的第一面0011，以及与第一面0011相对的第二面0013。在本实施例中道床板下垫层001由三层波阻层010组成。

波阻层010包括多个并列设置的波阻单元011，波阻层010包括相对设置的第三面013和第四面015，波阻层010内各个波阻单元011的容置空间130的轴向均平行。在不受外力的情况下，一个波阻层010的各个波阻单元011同一方向的开口110在同一平面内。

相邻的四个波阻单元011呈田字形分布。

在本实施例中对第一边101和第二边103的取值通过将波阻单元011尺寸分割后，使用Box－Behnken设计法则计算得到。

在尺寸分割后，A、B、C、D、E、F对应的距离如图1所示，A、B、C、D、E、F的变量范围涉及如表1所示。

表1.变量范围设计表

使用“响应面法”进行各变量数据组的起始频率和截止频率拟合，拟合结果数据显示有两个尺寸数据下较符合道床板下垫层001的带隙要求，其中一个尺寸数据为A＝3mm，B＝7.5mm，C＝1mm，D＝0.5mm，E＝1mm，F＝1mm。在该尺寸数据下，声子晶体带隙的起始频率为41.2Hz，截止频率为122.8Hz。即在这个尺寸下，具有81.6Hz的带隙宽度，该宽度在各个尺寸取值相对较宽，且在这个尺寸下，起始频率41.2Hz也相对较低。在起始频率较低，且带隙宽度较大的情况下，波阻单元011不易发生共振，可以有效阻断振动传递，降低振动。

在得到A、B、C、D、E、F后，反推得到上述的第一边101长度为11mm，第二边103长度为20mm，第四边201的长度为7mm，第五边203的长度为17mm。

在本实施例中，道床板下垫层001中一个波阻层010的第一面0011与相邻波阻层010的第二面0013固定连接。

在本实施例中，基体100采用橡胶、散射体200采用不锈钢，包覆层300采用软橡胶，其材料参数如表2所示。

表2材料参数表

使用该数据进行模拟得到道床板下垫层001的上表面设计刚度满足17MPa/m的要求。

该道床板下垫层001可用于轨道交通，且能够通过波阻单元011的带隙具有较低的起始频率和较宽的宽度，从而阻隔振动传递，降低共振，从而达到降低振动的作用。

实施例二

本实施例提供了一种道床板下垫层001，请参阅图2、图3和图4，这种道床板下垫层001由多个固定连接的波阻单元011构成。

波阻单元011包括基体100，基体100为具有两个同轴开口110的筒体，在本实施例中，基体100使用橡胶制成。基体100的外形为长方体，包括平行于开口110所在面的第一边101和第二边103。第一边101长度为11mm，第二边103长度为21mm，基体100的壁度为1mm，因此在基体100内形成一边长为9mm，另一边长为19mm的容置空间130。

在基体100内设置有散射体200，在本实施例中，散射体200为不锈钢制成的实心长方体，散射体200包括相互垂直的第四边201、第五边203和第六边205，第四边201的长度为7mm，第五边203的长度为17mm。第四边201平行于第一边101设置，第五边203平行于第二边103设置，散射体200设置在容置空间130的中间位置，因此散射体200各面到容置空间130对应内壁面的距离都为1mm。

在散射体200和波阻单元011之间设置有包覆层300，包覆层300使用软质橡胶制成。包覆层300包括外棱角310和内棱角330。外棱角310配合容置空间130的角部轮廓，内棱角330配合散射体200的角部轮廓。在本实施例中，包覆层300有八个，分别设置在散射体200的八个顶点处。包覆层300可以缓冲散射体200和基体100之间的振动传递。

在本实施例中，基体100还包括垂直于第一边101和第二边103的第三边105，第三边105长度为10mm，散射体200的第六边205为8mm，散射体200设置于基体100中间，因此散射体200靠近开口110的一面倒开口110的距离均为1mm。

道床板下垫层001包括靠近道床板设置的第一面0011，以及与第一面0011相对的第二面0013。在本实施例中道床板下垫层001由三层波阻层010组成。

波阻层010包括多个并列设置的波阻单元011，波阻层010包括相对设置的第三面013和第四面015，波阻层010内各个波阻单元011的容置空间130的轴向均平行。在不受外力的情况下，一个波阻层010的各个波阻单元011同一方向的开口110在同一平面内。

相邻的四个波阻单元011呈田字形分布。

在本实施例中对第一边101和第二边103的取值通过将波阻单元011尺寸分割后，使用Box－Behnken设计法则计算得到。

在尺寸分割后，A、B、C、D、E、F对应的距离如图1所示，A、B、C、D、E、F的变量范围涉及如下表3所示。

表3变量范围设计表

使用“响应面法”进行各变量数据组的起始频率和截止频率拟合，拟合结果数据显示有两个尺寸数据下较符合道床板下垫层001的带隙要求，其中一个尺寸数据为A＝3mm，B＝8mm，C＝1mm，D＝0.5mm，E＝1mm，F＝1mm。在该尺寸数据下，波阻单元带隙的起始频率为38.8Hz，截止频率为116.8Hz。即在这个尺寸下，具有78.0Hz的带隙宽度，该宽度在各个尺寸取值相对较宽，且在这个尺寸下，起始频率38.8Hz也相对较低。在起始频率较低，且带隙宽度较大的情况下，波阻单元011可实现低频、宽频范围内的振动控制。

在得到A、B、C、D、E、F后，反推得到上述的第一边101长度为11mm，第二边103长度为21mm，第四边201的长度为7mm，第五边203的长度为17mm。

在本实施例中，道床板下垫层001中一个波阻层010的第一面0011与相邻波阻层010的第二面0013固定连接。

在本实施例中，基体100采用橡胶、散射体200采用不锈钢，包覆层300采用软橡胶，其材料参数如表4所示。

表4材料参数表

使用该数据进行模拟得到道床板下垫层001的上表面设计刚度满足17MPa/m的要求。

该道床板下垫层001可用于轨道交通，且能够通过波阻单元011的带隙具有较低的起始频率和较宽的宽度，从而阻隔振动传递，从而达到降低振动的作用。

实施例三

本实施例提供了一种减振轨道，这种减振轨道包括地基、道床板和实施例一中的道床板下垫层001。

将道床板下垫层001铺设在地基和道床板之间，且波阻单元011的开口110朝向道床板的一面。使得道床板上传来的振动经过道床板下垫层001的控制而迅速减弱。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种道床板下垫层，其特征在于，用于安装在道床板下方，包括多个垒叠的波阻层，每个波阻层包括多个固定连接的波阻单元；

所述波阻单元包括基体，所述基体内设置有容置空间，所述基体内设置有散射体，所述基体和所述散射体之间设置有用于固定所述散射体的包覆层；

所述道床板下垫层包括靠近或远离所述道床板的第一面，以及与所述第一面相对的第二面；

所述基体包括开口，所述道床板下垫层的各所述波阻单元的所述开口均朝向所述第一面。

2.根据权利要求1所述的道床板下垫层，其特征在于，所述基体外形为四棱柱的筒体，所述容置空间为四棱柱，所述开口为两个，其中一个所述开口朝向所述第一面。

3.根据权利要求2所述的道床板下垫层，其特征在于，所述散射体为四棱柱，所述散射体各面到所述容置空间对应内壁面的距离相等。

4.根据权利要求2所述的道床板下垫层，其特征在于，所述基体外形为长方体，所述基体包括平行于所述开口所在面的第一边和第二边，所述第一边长度为11mm，所述第二边长度为20mm。

5.根据权利要求4所述的道床板下垫层，其特征在于，所述散射体为长方体，所述散射体包括相互垂直的第四边、第五边和第六边，所述第四边长度为7mm，所述第五边长度为16mm。

6.根据权利要求2所述的道床板下垫层，其特征在于，所述基体为长方体，所述基体包括平行于所述开口所在面的第一边和第二边，所述第一边长度为11mm，所述第二边长度为21mm，所述散射体为长方体，所述长方体包括相互垂直的第四边、第五边和第六边，所述第四边长度为7mm，所述第五边长度为17mm。

7.根据权利要求1所述的道床板下垫层，其特征在于，所述基体的材料包括橡胶。

8.根据权利要求1所述的道床板下垫层，其特征在于，所述散射体的材料包括不锈钢。

9.根据权利要求1所述的道床板下垫层，其特征在于，所述包覆层的材料包括橡胶。

10.一种减振轨道，其特征在于，包括地基、道床板和如权利要求1-9任一项所述的道床板下垫层；

所述道床板下垫层铺设在所述地基上，所述道床板安装在所述道床板下垫层上。