地下铁道结构长效服役

轨下压电叠堆俘能器安装对车轨系统动力性能的影响

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王建军教授师从北京交通大学石志飞教授，长期从事压电俘能方面的研究。这些年，王教授基于专业优势，拓展轨道振动能量俘获研究，取得了很多研究成果。
我一直从事轨道振动噪声控制研究，因为轨道交通结构病害研究的需求，从2018年开始轨道振动能量俘获及利用研究。以浮置板及道床为对象，由我的研究生李政做了一些研究，比如：橡胶弹簧浮置板轨道俘能器设计研究。
大概在2019年，王教授与我联系，咨询扣件有关的问题（主要是钢轨与轨道板之间的悬空距离）。在“一来二往”中，大家专业互补，拟共同推进轨道振动能量俘获及利用的研究。
这篇文章主要由王建军教授团队完成，我在其中的作用，主要就是解答车轨耦合动力计算模型是否准确。
摘要：压电俘能技术已经在轨道交通领域受到广泛关注，但目前主要侧重于压电俘能器的结构设计。俘能器的安装会在轨道结构中附加新的装置，可能会对车轨系统动力性能产生一定影响，甚至会威胁行车安全。然而，俘能器的安装对车轨系统动力性能的影响鲜有报道。以轨下压电叠堆俘能器为研究对象，建立了车辆⁃轨道⁃俘能器耦合系统的动力分析模型，构建了安装单个或多个俘能器下钢轨和道床的垂向振动方程，采用MATLAB软件编写了新型预测⁃校正积分法程序，给出了理论解答。通过与已有文献的结果对比，验证了程序的正确性。进一步，探究了采用单个和多个安装方式时俘能器的等效刚度对车轨系统动力性能（钢轨位移、钢轨加速度、扣件力和车体加速度）的影响，并评估了等效刚度与列车舒适度的关系。结果表明：当俘能器等效刚度在０~60×１０^６ Ｎ/ｍ 变化时，随着俘能器等效刚度的增加，两种安装方式的最大钢轨位移减小，钢轨加速度减少，车体加速度几乎保持不变，扣件力减小，列车行驶的舒适度呈现微小变化；当俘能器的等效刚度在０~２×１０^６ Ｎ/ｍ 选取时，俘能器的安装对车轨系统动力性能影响很小。研究成果为轨下压电叠堆俘能器的设计与安装提供了理论指导。

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