CN109056429B - 浮置板轨道基频半主动减振方法与装置 - Google Patents

浮置板轨道基频半主动减振方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种浮置板轨道基频半主动减振方法与装置，涉及轨道交通领域。该浮置板轨道基频半主动减振方法与装置，通过分析出浮置板轨道振动参数，其中，所述浮置板轨道振动参数至少包括浮置板的振动垂向位移和速度、第j个隔振器支点力、第j个磁流变阻尼力；然后对第j个磁流变阻尼力进行选定，以使选定后的第j个磁流变阻尼力满足使得浮置板在固有频率振动的情况下，减小了浮置板的振动垂向位移、速度以及隔振器支点力有效值，从而在降低基频的振动情况下，保证较高质量的高频的减振效果。

Description

浮置板轨道基频半主动减振方法与装置
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，具体而言，涉及一种浮置板轨道基频半主动减振方法与装置。
背景技术
近年来，我国城市轨道交通迅猛发展，地铁运营产生的环境振动问题也日趋严重。目前，针对轨道结构所采用的减振措施主要包括减振扣件、减振轨枕以及减振道床。其中，钢弹簧浮置板轨道是目前减振效果最好的轨道结构。然而，由于钢弹簧内置阻尼液阻尼比较小，导致浮置板在基频10Hz附近振动产生明显的放大现象，同时，对人体危害最大的频率范围内(4～10Hz)的减振效果也不尽如意。浮置板轨道振动的主频位于浮置板基频处，若一味通过增加隔振***的阻尼比虽然可以降低基频的振动，但是高频的减振效果也将会因此受到影响，因此如何在保证较高质量的高频的减振效果情况下，降低基频的振动，是目前有待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种浮置板轨道基频半主动减振方法与装置，以改善上述的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种浮置板轨道基频半主动减振方法，应用于磁流变阻尼隔振浮置板轨道，所述磁流变阻尼隔振浮置板轨道包括浮置板，所述浮置板的下方设置有磁流变阻尼元件，所述浮置板轨道基频半主动减振方法包括：
接收智能终端发送的轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力；
依据轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力以及预设定的轨道板的自由梁垂向振动方程分析出浮置板轨道振动参数，其中，所述浮置板轨道振动参数至少包括浮置板的振动垂向位移和速度、第j个隔振器支点力、第j个磁流变阻尼力；
对第j个磁流变阻尼力进行选定，以使选定后的第j个磁流变阻尼力满足
其中，Fcj为第j个磁流变阻尼力；Fcmax为最大磁流变阻尼力；Fcmin为最小磁流变阻尼力；xj为第j个隔振器处浮置板的垂向振动位移；为第j个隔振器处浮置板的垂向振动速度；[x]为位移阈值。
第二方面，本发明实施例还提供了一种浮置板轨道基频半主动减振装置，应用于磁流变阻尼隔振浮置板轨道，所述磁流变阻尼隔振浮置板轨道包括浮置板，所述浮置板的下方设置有磁流变阻尼元件，所述浮置板轨道基频半主动减振装置包括：
信息接收单元，用于接收智能终端发送的轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力；
振动参数分析单元，用于依据轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力以及预设定的轨道板的自由梁垂向振动方程分析出浮置板轨道振动参数，其中，所述浮置板轨道振动参数至少包括浮置板的振动垂向位移和速度、第j个隔振器支点力、第j个磁流变阻尼力；
参数选定单元，用于对第j个磁流变阻尼力进行选定，以使选定后的第j个磁流变阻尼力满足
其中，Fcj为第j个磁流变阻尼力；Fcmax为最大磁流变阻尼力；Fcmin为最小磁流变阻尼力；xj为第j个隔振器处浮置板的垂向振动位移；为第j个隔振器处浮置板的垂向振动速度；[x]为位移阈值。
与现有技术相比，本发明提供的浮置板轨道基频半主动减振方法与装置，通过分析出浮置板轨道振动参数，其中，所述浮置板轨道振动参数至少包括浮置板的振动垂向位移和速度、第j个隔振器支点力、第j个磁流变阻尼力；然后对第j个磁流变阻尼力进行选定，以使选定后的第j个磁流变阻尼力满足使得浮置板在固有频率振动的情况下，减小了浮置板的振动垂向位移、速度以及隔振器支点力有效值，从而在降低基频的振动情况下，保证较高质量的高频的减振效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例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例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的服务器与智能终端的交互示意图；
图2为本发明实施例提供的服务器的结构框图；
图3为本发明实施例提供的浮置板轨道基频半主动减振方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的达尔模型的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的浮置板轨道基频半主动减振装置的功能模块示意图。
图标：100-服务器；200-浮置板轨道基频半主动减振装置；300-智能终端；101-处理器；102-存储器；103-存储控制器；104-外设接口；501-信息接收单元；502-振动参数分析单元；503-参数选定单元；504-查找单元；505-计算单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例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例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明较佳实施例所提供的浮置板轨道基频半主动减振方法与装置可应用于服务器100，该服务器100应用于浮置板轨道基频半主动减振***，如图1所示，浮置板轨道基频半主动减振***包含服务器100与智能终端300，服务器100与智能终端300之间建立通信连接。该服务器100可以是，但不限于，网络服务器、数据库服务器、云端服务器等等。图2示出了一种可应用于本发明实施例中的服务器的结构框图。其中，服务器100包括浮置板轨道基频半主动减振装置200、外设接口104、存储器102、存储控制器103及处理器101。
外设接口104、所述存储器102、存储控制器103及处理器101，各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述浮置板轨道基频半主动减振装置200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器102中或固化在服务器中的软件功能模块。所述处理器101用于执行存储器102中存储的可执行模块，例如，所述浮置板轨道基频半主动减振装置200包括的软件功能模块或计算机程序。
其中，存储器102可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器102Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器102用于存储程序，所述处理器101在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的服务端所执行的方法可以应用于处理器101中，或者由处理器101实现。
处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器101也可以是任何常规的处理器101等。
外设接口104将各种输入/输出装置耦合至处理器101以及存储器102。在一些实施例中，外设接口104、处理器101以及存储控制器103可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
请参阅图3，本发明实施例提供了一种浮置板轨道基频半主动减振方法，应用于磁流变阻尼隔振浮置板轨道，所述磁流变阻尼隔振浮置板轨道包括浮置板，浮置板的下方设置有磁流变阻尼元件以及修正后的达尔模型，其中，修正后的达尔模型，如图4所示。可以理解地，k0为磁流变阻尼器自身的刚度系数、c0为磁流变阻尼器自身的粘滞阻尼系数，Fd为可控库仑阻尼力，x为磁流变阻尼器的位移，为磁流变阻尼器的速度，f0为浮置板未受外接因素影响的初始力，Zc为库仑摩擦力的无量纲滞回量。可以理解地，经过多次试验，采集磁流变阻尼器的位移及速度，可以求出k0为磁流变阻尼器自身的刚度系数、c0为磁流变阻尼器自身的粘滞阻尼系数，Fd为可控库仑阻尼力，f0为浮置板未受外接因素影响的初始力，Zc为库仑摩擦力的无量纲滞回量。所述浮置板轨道基频半主动减振方法包括：
步骤S301：接收智能终端发送的轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力。
步骤S302：依据轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力以及预设定的轨道板的自由梁垂向振动方程分析出浮置板轨道振动参数，其中，所述浮置板轨道振动参数至少包括浮置板的振动垂向位移和速度、第j个隔振器支点力、第j个磁流变阻尼力。
步骤S302具体可以为依据预设定的轨道板的自由梁垂向振动方程其中，Es为轨道板弹性模量、Is为截面极惯性矩、t为时刻、x表示浮置板上沿着长度方向的位置、Zs(x，t)为t时刻浮置板在位置x处的垂向振动位移；Ms为轨道板质量参数、Ls为轨道板长度；δ为Dirac函数、xi为第i个钢轨扣件相对于浮置板沿着长度方向的位置、Frsi(t)为第i个钢轨扣件处的钢轨支点反力、N为每个浮置板上的钢轨扣件数量、Fssj(t)为第j个隔振器支点力、n为每个浮置板下的隔振器数量、Fcj(t)为第j个磁流变阻尼力；Kpi为第i个钢轨扣件刚度、Cpi为粘滞阻尼系数、Zr(xi，t)为t时刻第i个钢轨扣件处钢轨的垂向振动位移、Zs(xi，t)为t时刻第i个钢轨扣件处浮置板的垂向振动位移、为t时刻第i个钢轨扣件处钢轨的垂向振动速度、为t时刻第i个钢轨扣件处浮置板的垂向振动速度；Ksj为第j个隔振器弹簧的刚度、Csj为第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、Zs(xj，t)为t时刻第j个隔振器处浮置板的垂向振动位移、为t时刻第j个隔振器处浮置板的垂向振动速度；Fcj(t)为t时刻第j个磁流变阻尼力，其中，k0为磁流变阻尼器自身的刚度系数、c0为磁流变阻尼器自身的粘滞阻尼系数，Fd为可控库仑阻尼力，x为磁流变阻尼器的位移，为磁流变阻尼器的速度，f0为浮置板未受外接因素影响的初始力，Zc为库仑摩擦力的无量纲滞回量。
步骤S303：对第j个磁流变阻尼力进行选定，以使选定后的第j个磁流变阻尼力满足
磁流变阻尼属于强非线性的库伦摩擦阻尼，必须配合使用适宜的半主动控制算法，才能有效减小浮置板固有频率处的振动，否则容易出现适得其反的效果。本实施例中，采用改进的Bang-Bang半主动控制策略，同时增加了位移阈值控制，可以避免在结构位移较小的情况下，磁流变阻尼器提供较大的阻尼力，导致浮置板产生不利振动。根据改进的Bang-Bang半主动控制策略，当结构位移和速度方向相同(远离平衡位置)且位移超过位移阈值时，磁流变输出最大阻尼力，否则磁流变施加最小阻尼力，从而可以使磁流变阻尼器只施加抑制结构振动的力，不施加使结构振动加剧的力。即是说，当结构位移和速度方向相同(远离平衡位置)且位移超过位移阈值时，磁流变阻尼器进入工作状态，否则磁流变阻尼器停止工作，从而避免在浮置板位移较小的情况下产生附加的主动荷载，继而引发负面作用。
步骤S304：查找出浮置板的最小的极限振动垂向位移以及最小的极限振动垂向位移对应的磁流变阻尼力。
步骤S305：将满足的条件下的浮置板的最小的极限振动垂向位移以及最小的极限振动垂向位移对应的磁流变阻尼力发送至所述智能终端显示。
另外，所述轨道振动参数还包括浮置板振动加速度，所述浮置板轨道基频半主动减振方法还包括：依据浮置板的振动垂向位移、速度以及时间计算浮置板的振动加速度；在将分析出的轨道振动参数发送至所述智能终端显示同时将浮置板的振动加速度发送至智能终端显示。
下面结合具体案例，来阐述本发明实施例的效果：
以我国额定负载的地铁A型车与常用的钢弹簧浮置板轨道结构为案例，本发明实施例提供的一种浮置板轨道基频半主动减振方法，仿真分析地铁车辆-磁流变阻尼半主动隔振钢弹簧浮置板轨道垂向耦合***的非线性振动响应特征，从轮轨安全性与轨道减振性能两个方面，综合评价改进Bang-Bang半主动控制对钢弹簧浮置板轨道基频(主频)振动的减振效果，并确定浮置板轨道下磁流变阻尼器半主动控制的关键参数。在本算例中，采用80km/h车速与波长0.1m～30m美国5级高低不平顺谱的运营条件。
显然，在磁流变阻尼浮置板轨道基频减振用改进Bang-Bang半主动控制的数值模拟中，需探讨磁流变出力大小、半主动控制必要性以及位移阈值大小三种情况。为此，共设计6个计算工况，如表1所示。工况1～3研究了在没有控制策略下，磁流变阻尼器不同出力大小对浮置板轨道轮轨安全性和基频减振效果的影响；工况1、2、4研究了在磁流变阻尼器出力相同情况下，控制算法对浮置板轨道轮轨安全性和基频减振效果的影响；工况1、5、6研究了在半主动控制策略下不同阈值设置情况下对浮置板轨道轮轨安全性和基频减振效果的影响。
表1
当磁流变阻尼力分别为0kN、1kN、2kN时，磁流变阻尼器对于钢轨和浮置板位移最大值影响较小，在磁流变阻尼器输出力为1kN和2kN时,钢轨最大位移分别减小了0.11mm和0.10mm，浮置板最大位移分别减小了0.30mm和0.34mm。对于列车未到和离开时，磁流变阻尼器对钢轨和浮置板的振动位移影响不大。磁流变阻尼器出力大小对地铁列车的轮重减载率影响较小，均保持在0.52左右，满足轮重减载率小于0.8的规定，属于安全范围。
当磁流变阻尼力分别为0kN、1kN、2kN时，浮置板支点反力1/3倍频有效值。不同磁流变阻尼器出力大小对浮置板轨道结构的支点反力的最大值影响较小。但在列车未到和离开的时刻，磁流变阻尼器有效抑制了支点反力的振幅。磁流变阻尼出力1kN、2kN相比无磁流变阻尼出力，在浮置板基频10Hz(主频)处，支点反力的有效值分别降低了66.7％、70.0％。然而在25Hz以上，支点反力的幅值都有明显的增大。综上所述，磁流变阻尼可有效减小浮置板轨道基频处的振动，然而过大的磁流变阻尼力会严重影响高频减振效果。
磁流变阻尼器出力为1kN时，在1～200Hz范围内减振效果较优。为了消除引入磁流变阻尼后高频减振效果降低的影响，采用本专利算法对磁流变阻尼出力进行控制，优化其减振效果。当磁流变阻尼器出力为1kN时，采用本专利算法与不采用本专利算法情况下，磁流变阻尼浮置板轨道采用本专利算法对钢轨和浮置板轨道的位移几乎没有影响，均能满足浮置板轨道设计规范要求。采用本专利算法对轮重减载率无明显影响，满足轮重减载率小于0.8的规定，属于安全范围。
当磁流变阻尼力为1kN时，当磁流变阻尼器出力大小一定时，采用本专利算法对浮置板轨道结构的支点反力最大值无较大影响。在未采用本专利算法时，在列车未到和离开时刻，磁流变阻尼器将会因浮置板轨道产生微小振动位移而一直保持工作状态。采用本专利算法相比无磁流变出力，在浮置板基频10Hz处支点反力的有效值减小了51.6％。综上所述，采用半主动控制不仅可以有效降低浮置板轨道基频10Hz(主频)处的振动，同时有效解决了浮置板轨道引入磁流变阻尼隔振器后高频减振效果减弱的问题。
磁流变阻尼器出力为1kN，并采用本专利算法可有效减小支点反力在浮置板基频10Hz(主频)处的振动，同时有效保持了浮置板本身在高频良好的减振效果。为防止磁流变阻尼器在浮置板微小振动位移的影响下，持续保持工作状态，分别设置不同阈值的分析其减振效果。不同位移阈值情况下，钢轨和浮置板垂向振动位移最大值基本不变。然而，阈值设置过大会导致钢轨在列车未到和离开时刻产生震颤现象。不同位移阈值对轮重减载率无明显影响，满足轮重减载率小于0.8的规定，属于安全范围。因此，为了有效控制浮置板和钢轨垂向振动，位移阈值设置不宜过大。
位移阈值分别为0mm、0.5mm、1mm情况下，不同位移阈值对浮置板轨道结构的支反力的最大值无较大影响，但通过设置阈值可有效控制在列车未到和离开时刻浮置板支反力的震颤现象。然而，位移阈值过大磁流变阻尼器对支点反力幅值的抑制效果将减小。设置位移阈值可保持浮置板轨道高频良好的减振效果，同样可降低浮置板轨道基频10Hz处的振动。位移阈值分别为0mm、0.5mm、1mm情况下，磁流变阻尼器能够降低频率范围在2.5Hz以上的浮置板垂向振动加速度振级，并且位移阈值越小浮置板垂向振级越小振动加速度。综上所述：位移阈值过小，浮置板轨道高频减振效果将会降低；位移阈值过大，无法有效抑制列车未到和离开时刻浮置板支反力的震颤现象。故应根据不同线路运营情况，合理选择位移阈值。
请参阅图5，本发明实施例还提供了一种浮置板轨道基频半主动减振装置，应用于磁流变阻尼隔振浮置板轨道。需要说明的是，本实施例所提供的浮置板轨道基频半主动减振装置200，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。所述磁流变阻尼隔振浮置板轨道包括浮置板，所述浮置板的下方设置有磁流变阻尼元件，所述浮置板轨道基频半主动减振装置包括信息接收单元501、振动参数分析单元502、参数选定单元503、查找单元504、计算单元505以及信息发送单元506。
信息接收单元501用于接收智能终端发送的轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力。
振动参数分析单元502用于依据轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力以及预设定的轨道板的自由梁垂向振动方程分析出浮置板轨道振动参数，其中，所述浮置板轨道振动参数至少包括浮置板的振动垂向位移和速度、第j个隔振器支点力、第j个磁流变阻尼力。
所述振动参数分析单元502具体用于
依据预设定的轨道板的自由梁垂向振动方程其中，
Es为轨道板弹性模量、Is为截面极惯性矩、t为时刻、x表示浮置板上沿着长度方向的位置、Zs(x，t)为t时刻浮置板在位置x处的垂向振动位移；Ms为轨道板质量参数、Ls为轨道板长度；δ为Dirac函数、xi为第i个钢轨扣件相对于浮置板沿着长度方向的位置、Frsi(t)为第i个钢轨扣件处的钢轨支点反力、N为每个浮置板上的钢轨扣件数量、Fssj(t)为第j个隔振器支点力、n为每个浮置板下的隔振器数量、Fcj(t)为第j个磁流变阻尼力；Kpi为第i个钢轨扣件刚度、Cpi为粘滞阻尼系数、Zr(xi，t)为t时刻第i个钢轨扣件处钢轨的垂向振动位移、Zs(xi，t)为t时刻第i个钢轨扣件处浮置板的垂向振动位移、为t时刻第i个钢轨扣件处钢轨的垂向振动速度、为t时刻第i个钢轨扣件处浮置板的垂向振动速度；Ksj为第j个隔振器弹簧的刚度、Csj为第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、Zs(xj，t)为t时刻第j个隔振器处浮置板的垂向振动位移、为t时刻第j个隔振器处浮置板的垂向振动速度；Fcj(t)为t时刻第j个磁流变阻尼力，其中，k0为磁流变阻尼器自身的刚度系数、c0为磁流变阻尼器自身的粘滞阻尼系数，Fd为可控库仑阻尼力，X为磁流变阻尼器的位移，为磁流变阻尼器的速度，f0为浮置板未受外接因素影响的初始力，Zc为库仑摩擦力的无量纲滞回量。
参数选定单元503用于对第j个磁流变阻尼力进行选定，以使选定后的第j个磁流变阻尼力满足
其中，Fcj为第j个磁流变阻尼力；Fcmax为最大磁流变阻尼力；Fcmin为最小磁流变阻尼力；xj为第j个隔振器处浮置板的垂向振动位移；为第j个隔振器处浮置板的垂向振动速度；[x]为位移阈值。
信息发送单元506用于将满足的条件下的浮置板的振动垂向位移和速度、第j个隔振器支点力与第j个磁流变阻尼力的和发送至所述智能终端显示。
查找单元504用于查找出浮置板的最小的极限振动垂向位移以及最小的极限振动垂向位移对应的磁流变阻尼力。
所述信息发送单元506具体用于将浮置板的最小的极限振动垂向位移以及最小的极限振动垂向位移对应的磁流变阻尼力发送至所述智能终端显示。
计算单元505用于依据浮置板的振动垂向位移、速度以及时间计算浮置板的振动加速度。
所述信息发送单元506还用于在将分析出的轨道振动参数发送至所述智能终端显示同时将浮置板的振动加速度发送至智能终端显示。
综上所述，本发明提供的浮置板轨道基频半主动减振方法与装置，通过分析出浮置板轨道振动参数，其中，所述浮置板轨道振动参数至少包括浮置板的振动垂向位移和速度、第j个隔振器支点力、第j个磁流变阻尼力；然后对第j个磁流变阻尼力进行选定，以使选定后的第j个磁流变阻尼力满足使得浮置板在固有频率振动的情况下，减小了浮置板的振动垂向位移、速度以及隔振器支点力有效值，从而在降低基频的振动情况下，保证较高质量的高频的减振效果，可有效节约地铁长期运营半主动控制的耗能成本。并且控制策略简单实用，易于浮置板轨道结构实现。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.一种浮置板轨道基频半主动减振方法，应用于磁流变阻尼隔振浮置板轨道，所述磁流变阻尼隔振浮置板轨道包括浮置板，其特征在于，所述浮置板的下方设置有磁流变阻尼元件，所述浮置板轨道基频半主动减振方法包括：
接收智能终端发送的轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力；
依据轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力以及预设定的轨道板的自由梁垂向振动方程分析出浮置板轨道振动参数，其中，所述浮置板轨道振动参数至少包括浮置板的振动垂向位移和速度、第j个隔振器支点力、第j个磁流变阻尼力；
对第j个磁流变阻尼力进行选定，以使选定后的第j个磁流变阻尼力满足
其中，Fcj为第j个磁流变阻尼力；Fcmax为最大磁流变阻尼力；Fcmin为最小磁流变阻尼力；xj为第j个隔振器处浮置板的垂向振动位移；为第j个隔振器处浮置板的垂向振动速度；[x]为位移阈值。
2.根据权利要求1所述的浮置板轨道基频半主动减振方法，其特征在于，所述依据轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力以及预设定的轨道板的自由梁垂向振动方程分析出浮置板轨道振动参数的步骤包括：依据预设定的轨道板的自由梁垂向振动方程其中，Es为轨道板弹性模量、Is为截面极惯性矩、t为时刻、x表示浮置板上沿着长度方向的位置、Zs(x,t)为t时刻浮置板在位置x处的垂向振动位移；Ms为轨道板质量参数、Ls为轨道板长度；δ为Dirac函数、xi为第i个钢轨扣件相对于浮置板沿着长度方向的位置、Frsi(t)为第i个钢轨扣件处的钢轨支点反力、N为每个浮置板上的钢轨扣件数量、Fssj(t)为第j个隔振器支点力、n为每个浮置板下的隔振器数量、Fcj(t)为第j个磁流变阻尼力；Kpi为第i个钢轨扣件刚度、Cpi为粘滞阻尼系数、Zr(xi,t)为t时刻第i个钢轨扣件处钢轨的垂向振动位移、Zs(xi,t)为t时刻第i个钢轨扣件处浮置板的垂向振动位移、为t时刻第i个钢轨扣件处钢轨的垂向振动速度、为t时刻第i个钢轨扣件处浮置板的垂向振动速度；Ksj为第j个隔振器弹簧的刚度、Csj为第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、Zs(xj,t)为t时刻第j个隔振器处浮置板的垂向振动位移、为t时刻第j个隔振器处浮置板的垂向振动速度；Fcj(t)为t时刻第j个磁流变阻尼力，其中，k0为磁流变阻尼器自身的刚度系数、c0为磁流变阻尼器自身的粘滞阻尼系数，Fd为可控库仑阻尼力，X为磁流变阻尼器的位移，为磁流变阻尼器的速度，f0为浮置板未受外接因素影响的初始力，Zc为库仑摩擦力的无量纲滞回量。
3.根据权利要求1所述的浮置板轨道基频半主动减振方法，其特征在于，所述浮置板轨道基频半主动减振方法还包括：
将满足的条件下的浮置板的振动垂向位移和速度、第j个隔振器支点力与第j个磁流变阻尼力的和发送至所述智能终端显示。
4.根据权利要求3所述的浮置板轨道基频半主动减振方法，其特征在于，在将分析出的轨道振动参数发送至所述智能终端显示的步骤之前，所述浮置板轨道基频半主动减振方法还包括：
查找出浮置板的最小的极限振动垂向位移以及最小的极限振动垂向位移对应的磁流变阻尼力；
所述将分析出的轨道振动参数发送至所述智能终端显示的步骤包括：将浮置板的最小的极限振动垂向位移以及最小的极限振动垂向位移对应的磁流变阻尼力发送至所述智能终端显示。
5.根据权利要求3所述的浮置板轨道基频半主动减振方法，其特征在于，所述轨道振动参数还包括浮置板振动加速度，所述浮置板轨道基频半主动减振方法还包括：
依据浮置板的振动垂向位移、速度以及时间计算浮置板的振动加速度；
在将分析出的轨道振动参数发送至所述智能终端显示同时将浮置板的振动加速度发送至智能终端显示。
6.一种浮置板轨道基频半主动减振装置，应用于磁流变阻尼隔振浮置板轨道，所述磁流变阻尼隔振浮置板轨道包括浮置板，其特征在于，所述浮置板的下方设置有磁流变阻尼元件，所述浮置板轨道基频半主动减振装置包括：
信息接收单元，用于接收智能终端发送的轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力；
振动参数分析单元，用于依据轨道板弹性模量、截面极惯性矩、轨道板质量参数、轨道板长度、第i个钢轨扣件刚度、第i个粘滞阻尼系数、每块浮置板的钢轨扣件数量、每块浮置板的隔振器数量、第j个隔振器弹簧的刚度、第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、磁流变阻尼器的刚度系数、磁流变阻尼器的粘滞阻尼系数、可控库仑阻尼力、轨道未被施加外力的初始力以及预设定的轨道板的自由梁垂向振动方程分析出浮置板轨道振动参数，其中，所述浮置板轨道振动参数至少包括浮置板的振动垂向位移和速度、第j个隔振器支点力、第j个磁流变阻尼力；
参数选定单元，用于对第j个磁流变阻尼力进行选定，以使选定后的第j个磁流变阻尼力满足
其中，Fcj为第j个磁流变阻尼力；Fcmax为最大磁流变阻尼力；Fcmin为最小磁流变阻尼力；xj为第j个隔振器处浮置板的垂向振动位移；为第j个隔振器处浮置板的垂向振动速度；[x]为位移阈值。
7.根据权利要求6所述的浮置板轨道基频半主动减振装置，其特征在于，所述振动参数分析单元具体用于
依据预设定的轨道板的自由梁垂向振动方程其中，Es为轨道板弹性模量、Is为截面极惯性矩、t为时刻、x表示浮置板上沿着长度方向的位置、Zs(x,t)为t时刻浮置板在位置x处的垂向振动位移；Ms为轨道板质量参数、Ls为轨道板长度；δ为Dirac函数、xi为第i个钢轨扣件相对于浮置板沿着长度方向的位置、Frsi(t)为第i个钢轨扣件处的钢轨支点反力、N为每个浮置板上的钢轨扣件数量、Fssj(t)为第j个隔振器支点力、n为每个浮置板下的隔振器数量、Fcj(t)为第j个磁流变阻尼力；Kpi为第i个钢轨扣件刚度、Cpi为粘滞阻尼系数、Zr(xi,t)为t时刻第i个钢轨扣件处钢轨的垂向振动位移、Zs(xi,t)为t时刻第i个钢轨扣件处浮置板的垂向振动位移、为t时刻第i个钢轨扣件处钢轨的垂向振动速度、为t时刻第i个钢轨扣件处浮置板的垂向振动速度；Ksj为第j个隔振器弹簧的刚度、Csj为第j个隔振器弹簧的粘滞阻尼系数、Zs(xj,t)为t时刻第j个隔振器处浮置板的垂向振动位移、为t时刻第j个隔振器处浮置板的垂向振动速度；Fcj(t)为t时刻第j个磁流变阻尼力，其中，k0为磁流变阻尼器自身的刚度系数、c0为磁流变阻尼器自身的粘滞阻尼系数，Fd为可控库仑阻尼力，X为磁流变阻尼器的位移，为磁流变阻尼器的速度，f0为浮置板未受外接因素影响的初始力，Zc为库仑摩擦力的无量纲滞回量。
8.根据权利要求7所述的浮置板轨道基频半主动减振装置，其特征在于，所述浮置板轨道基频半主动减振装置还包括信息发送单元，用于将满足的条件下的浮置板的振动垂向位移和速度、第j个隔振器支点力与第j个磁流变阻尼力的和发送至所述智能终端显示。
9.根据权利要求8所述的浮置板轨道基频半主动减振装置，其特征在于，所述浮置板轨道基频半主动减振装置还包括：
查找单元，用于查找出浮置板的最小的极限振动垂向位移以及最小的极限振动垂向位移对应的磁流变阻尼力；
所述信息发送单元具体用于将浮置板的最小的极限振动垂向位移以及最小的极限振动垂向位移对应的磁流变阻尼力发送至所述智能终端显示。
10.根据权利要求8所述的浮置板轨道基频半主动减振装置，其特征在于，所述轨道振动参数还包括浮置板振动加速度，所述浮置板轨道基频半主动减振装置还包括：
计算单元，用于依据浮置板的振动垂向位移、速度以及时间计算浮置板的振动加速度；
所述信息发送单元还用于在将分析出的轨道振动参数发送至所述智能终端显示同时将浮置板的振动加速度发送至智能终端显示。
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