本發(fā)明涉及地鐵軌道隔振技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種浮置板軌道中磁流變隔振器的隔振參數(shù)的優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)：
近年來，地鐵軌道交通得到了迅猛發(fā)展，這給現(xiàn)代生活帶來了許多的便捷。但是，地鐵列車大都穿越人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市中心，列車車輪與鋼軌之間會產(chǎn)生撞擊等振動，這種振動經(jīng)過軌枕、道床傳遞至地基，會誘發(fā)鄰近建筑、設(shè)備和人員等的二次振動，產(chǎn)生不良影響和危害。因此，人們提出了多種用于對地鐵軌道進(jìn)行隔振處理的地鐵軌道結(jié)構(gòu)，這其中隔振效果最好的無疑是浮置板軌道(FloatingSlatTrack，簡稱“FST”)結(jié)構(gòu)。浮置板軌道主要由混泥土制成的浮置板和支承該浮置板的隔振器構(gòu)成，并配以防沙石、塵土的側(cè)向、縱向墊板。目前，浮置板軌道按照隔振器的類型的不同主要分為橡膠支承式浮置板軌道和鋼彈簧支承式浮置板軌道，這兩種浮置板軌道均為被動隔振方式，即隔振器的剛度和阻尼均難以調(diào)節(jié)，因此限制了該兩種浮置板軌道的應(yīng)用效果。為此，有學(xué)者提出了采用磁流變隔振器支撐浮置板的浮置板軌道結(jié)構(gòu)，由于磁流變隔振器可以改變阻尼或剛度來使系統(tǒng)的隔振頻率范圍更寬、隔振效果更好，因此可以預(yù)見的是，采用磁流變隔振器的浮置板軌道結(jié)構(gòu)將會成為未來研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。由于采用磁流變隔振器的浮置板軌道結(jié)構(gòu)的剛度和阻尼可調(diào)，因此研究如何在不同的激振條件下，確定磁流變隔振器的剛度和阻尼具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種浮置板軌道中磁流變隔振器的隔振參數(shù)的優(yōu)化方法及裝置。可以得到滿足性能指標(biāo)的磁流變隔振器的最佳隔振參數(shù)。本發(fā)明提供的一種浮置板軌道中磁流變隔振器的隔振參數(shù)的優(yōu)化方法，包括：對由浮置板、磁流變隔振器和地基建立的隔振模型的隔振方程和所述隔振模型的性能指標(biāo)方程進(jìn)行無量綱化分析，得到所述磁流變隔振器的無量綱化的最佳隔振參數(shù)，并將所述無量綱化的最佳隔振參數(shù)轉(zhuǎn)化為有量綱的最佳隔振參數(shù)。進(jìn)一步，所述隔振參數(shù)包括：剛度和阻尼。進(jìn)一步，在所述隔振模型中，所述浮置板表面的中心安裝有加速度傳感器，所述磁流變隔振器有四個，分別支撐所述浮置板的四頂角，所述四個磁流變隔振器的下方均安裝有力傳感器。進(jìn)一步，所述隔振方程包括：垂向振動狀態(tài)子方程：其中，為磁流變隔振器上的隔振力，為磁流變隔振器所承受的靜載力，u1為隔振模型的總體剛度，u2為隔振模型的總體阻尼，m為浮置板軌道的質(zhì)量，F(xiàn)pt(t)為列車輪軌對軌道的垂向振動載荷，G為浮置板軌道的重力，x為浮置板的振動位移，為浮置板的振動速度，為浮置板的振動加速度；激振力子方程：其中，A0為靜載荷，Ai為角頻率ωi下的典型荷載幅值；所述磁流變隔振器的隔振力子方程：FR＝Fk+Fμ+Fsq,η+Fsq,τ，其中Fk為彈性力、Fμ為橡膠圈的阻尼、Fsq,η為磁流變材料的粘滯阻尼力，F(xiàn)sq,τ為庫侖阻尼力。進(jìn)一步，所述性能指標(biāo)方程包括：所述浮置板的最大振動幅值：傳遞到所述地基上的振動力的最小有效值：所述浮置板的振動加速度的最小有效值：其中，u＝(u1u2)T為隔振模型的優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)向量，u1為隔振系統(tǒng)的目標(biāo)剛度，u2為隔振系統(tǒng)的目標(biāo)阻尼，T為激振力的一個公共周期，T0為列車經(jīng)過一塊浮置板所需的時間，D為磁流變隔振器所允許振動的最大行程。進(jìn)一步，對隔振模型的隔振方程和性能指標(biāo)方程進(jìn)行無量綱化分析，得到所述磁流變隔振器的無量綱化的最佳隔振參數(shù)，包括：將垂向振動狀態(tài)子方程：無量綱化為：其中，F(xiàn)為無量綱化過程中的常力，T為激振力的一個公共周期，D是隔振器的最大行程；將激振力子方程：無量綱化為：其中，將磁流變隔振器的隔振力子方程：FR＝Fk+Fμ+Fsq,η+Fsq,τ無量綱化為：其中，將所述浮置板的最大振動幅值：無量綱化為：將所述傳遞到所述地基上的振動力的最小有效值：無量綱化為：將所述浮置板的振動加速度的最小有效值：無量約綱化為：其中，為隔振系統(tǒng)的無量綱目標(biāo)參數(shù)向量，為無量綱目標(biāo)剛度，為無量綱目標(biāo)阻尼，為列車經(jīng)過一塊浮置板所需的無量綱時間，為隔振器無量綱化的最大行程，為無量綱化靜載力；根據(jù)上述各式，計算所述磁流變隔振器的無量綱化的最佳隔振參數(shù)。進(jìn)一步，所述方法還包括：在確定所述磁流變隔振器的最佳隔振參數(shù)之后，根據(jù)所述確定的最佳隔振參數(shù)，計算所述磁流變隔振器的最佳驅(qū)動電流。進(jìn)一步，所述計算所述磁流變隔振器的最佳驅(qū)動電流之后，還包括：采用所述最佳驅(qū)動電流驅(qū)動所述磁流變隔振器；獲取采用所述最佳驅(qū)動電流驅(qū)動所述磁流變隔振器前后的性能評價指標(biāo)，并根據(jù)獲取的性能評價指標(biāo)，對所述磁流變隔振器的隔振效果進(jìn)行分析。進(jìn)一步，所述性能評價指標(biāo)包括：力傳遞率為在激振頻率為ωi時傳遞到地基上的力幅值與激振力幅值的比值；浮置板振動相對加速度傳遞率為在激振頻率為ωi時浮置板振動加速度幅值與激振加速度幅值的比值。本發(fā)明提供的浮置板軌道中磁流變隔振器的隔振參數(shù)的優(yōu)化裝置，包括：隔振模型，所述隔振模型包括：浮置板、磁流變隔振器和地基，所述磁流變隔振器位于所述浮置板和地基之間；處理模塊，用于所述隔振模型的隔振方程和所述隔振模型的性能指標(biāo)方程進(jìn)行無量綱化分析，得到所述磁流變隔振器的無量綱化的最佳隔振參數(shù)，并將所述無量綱化的最佳隔振參數(shù)轉(zhuǎn)化為有量綱的最佳隔振參數(shù)。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明實(shí)施例在一定激振條件下，采用無量綱化分析的方法對隔振模型的隔振方程和隔振模型的性能指標(biāo)方程進(jìn)行分析，據(jù)此可以得到該激振條件下的滿足性能指標(biāo)的磁流變隔振器的最佳隔振參數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步的根據(jù)得到的最佳隔振參數(shù)計算磁流變隔振器的最佳驅(qū)動電流，并用該最佳驅(qū)動電流驅(qū)動磁流變隔振器，以獲得該磁流變隔振器的性能評價指標(biāo)，通過分析該性能評價指標(biāo)可以得到隔振模型的隔振效果。將該方法應(yīng)用于臺架實(shí)驗(yàn)中，可以客觀評價當(dāng)其應(yīng)用于大型工程系統(tǒng)中的隔振效果，這樣既節(jié)約了試驗(yàn)成本，又提高了試驗(yàn)的安全性。附圖說明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：圖1是本發(fā)明提供的采用磁流變隔振器的隔振模型的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明提供的基于擠壓模式的磁流變脂隔振器結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明提供的浮置板軌道中磁流變隔振器的隔振參數(shù)的優(yōu)化方法的實(shí)施例的流程示意圖具體實(shí)施方式請參考圖1，是本發(fā)明提供的采用磁流變隔振器的隔振模型的結(jié)構(gòu)示意圖。該隔振模型采用單塊浮置板-磁流變隔振器-地基為基礎(chǔ)，其中磁流變隔振器的數(shù)目共四個，分別支撐浮置板的一個頂角。圖示的原點(diǎn)G代表浮置板的中心位置，X軸代表浮置板的垂向振動方向，Z軸代表軌道方向，Y軸依據(jù)右手定則確定。ki、ci(i＝1、2、3、4)分別表示相應(yīng)磁流變隔振器的剛度和阻尼。另外，在浮置板的中心安裝有加速度傳感器，用于測量在一定的激振條件下的浮置板振動的加速度；在每個磁流變隔振器的正下方均安裝有一支力傳感器，用于測量在一定的激振條件下的傳遞到地基上的力；在浮置板軌道上安裝多個振動電機(jī)，通過調(diào)整偏心輪的重合角調(diào)整激振力大小，通過變頻器調(diào)整激振頻率。請參考圖2，是本發(fā)明提供的基于擠壓模式的磁流變脂隔振器結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)給線圈通以電流時，改變電磁場的強(qiáng)度，進(jìn)而改變磁流變脂的粘度，使庫侖阻尼力得以改變。請參考圖3，是本發(fā)明提供的浮置板軌道中磁流變隔振器的隔振參數(shù)的優(yōu)化方法的實(shí)施例的流程示意圖。該方法主要包括：步驟S21、建立如圖1所示的隔振模型，獲取該隔振模型的隔振方程。其中，隔振模型的隔振方程包括：垂向振動狀態(tài)子方程：其中，為磁流變隔振器上的隔振力，為磁流變隔振器所承受的靜載力，u1為隔振模型的總體剛度，u2為隔振模型的總體阻尼，m為浮置板軌道的質(zhì)量，F(xiàn)pt(t)為列車輪軌的垂向激振力，G為浮置板軌道的重力，x為浮置板的振動位移，為浮置板的振動速度，為浮置板的振動加速度；激振力子方程：其中，A0為靜載荷，Ai為角頻率ωi下的典型荷載幅值；磁流變隔振器的隔振力子方程：FR＝Fk+Fμ+Fsq,η+Fsq,τ，其中Fk為彈性力、Fμ為橡膠圈(圖2所示)的阻尼、Fsq,η為磁流變材料的粘滯阻尼力，F(xiàn)sq,τ為庫侖阻尼力。步驟S22、對該隔振模型進(jìn)行性能指標(biāo)確定，獲取該隔振模型的性能指標(biāo)方程。其中，所述性能指標(biāo)方程包括：為了保證列車運(yùn)行的安全性，浮置板振動的幅值不能超過磁流變隔振器的最大行程，因此性能指標(biāo)方程一為：浮置板的最大振動幅值：為了減少對地鐵周圍居民及建筑環(huán)境的影響，要求傳遞到地基上的振動力的有效值最小，因此性能指標(biāo)方程二為：傳遞到地基上的振動力的最小有效值：在振動耦合系統(tǒng)中，浮置板既是振動的傳播途徑，又是振源，因此為了減少浮置板對車輛耦合系統(tǒng)的影響，要求浮置板的振動加速度有效值應(yīng)最小，以提高列車的舒適性，因此性能指標(biāo)方程三為：浮置板的振動加速度的最小有效值：其中，u＝(u1u2)T為隔振模型的優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)向量，u1為隔振系統(tǒng)的目標(biāo)剛度，u2為隔振系統(tǒng)的目標(biāo)阻尼，T為激振力的一個公共周期，T0為列車經(jīng)過一塊浮置板所需的時間，D為磁流變隔振器所允許振動的最大行程。步驟S23、在一定的激振條件下，對隔振方程和性能指標(biāo)方程進(jìn)行無量綱化分析，得到磁流變隔振器的最佳隔振參數(shù)。其中，隔振參數(shù)包括：剛度和阻尼。對隔振方程的無量綱化分析包括：將垂向振動狀態(tài)子方程：無量綱化為：其中，F(xiàn)為無量綱化過程中的常力，T為激振力的一個公共周期，D是隔振器的最大行程；將激振力子方程：無量綱化為：其中，將磁流變隔振器的隔振力子方程：FR＝Fk+Fμ+Fsq,η+Fsq,τ無量綱化為：其中，對性能指標(biāo)方程進(jìn)行無量綱化分析包括：將所述浮置板的最大振動幅值：無量綱化為：將所述傳遞到所述地基上的振動力的最小有效值：無量綱化為：將所述浮置板的振動加速度的最小有效值：無量約綱化為：其中，為隔振系統(tǒng)的無量綱目標(biāo)參數(shù)向量，為無量綱目標(biāo)剛度，為無量綱目標(biāo)阻尼，為列車經(jīng)過一塊浮置板所需的無量綱時間，為隔振器無量綱化的最大行程，為無量綱化靜載力。在完成無量綱化后，依據(jù)上述各式計算磁流變隔振器的無量綱化的最佳隔振參數(shù)，并將無量綱化的最佳隔振參數(shù)轉(zhuǎn)化為有量綱的最佳隔振參數(shù)。步驟S24、根據(jù)步驟S23得到的最佳隔振參數(shù)，計算磁流變隔振器的最佳驅(qū)動電流，并采用該最佳驅(qū)動電流驅(qū)動磁流變隔振器。其中，由于磁流變材料的阻尼是用電流控制的，因此根據(jù)磁流變隔振器的最佳阻尼和不同的磁流變材料的輸入輸出特性，可反解求得磁流變隔振器中的驅(qū)動電流大小。步驟S25、獲取采用最佳驅(qū)動電流驅(qū)動磁流變隔振器時的性能評價指標(biāo)，并根據(jù)性能評價指標(biāo)，分析隔振效果。其中，性能評價指標(biāo)包括：力傳遞率為在激振頻率為ωi時傳遞到地基上的力幅值與激振力幅值A(chǔ)i的比值，其中傳遞到地基上的力FT通過力傳感器測量獲得，激振力Fpt為激振電機(jī)所提供的激振力；浮置板振動相對加速度傳遞率為在激振頻率為ωi時浮置板振動加速度幅值與激振加速度幅值的比值，其中浮置板振動加速度通過加速度傳感器測量獲得，激振加速度ai為激振力Fpt與浮置板質(zhì)量m的比值。本發(fā)明實(shí)施例在一定激振條件下，采用無量綱化分析的方法對隔振模型的隔振方程和隔振模型的性能指標(biāo)方程進(jìn)行分析，據(jù)此可以得到該激振條件下的滿足性能指標(biāo)的磁流變隔振器的最佳隔振參數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步根據(jù)得到的最佳隔振參數(shù)計算磁流變隔振器的最佳驅(qū)動電流，并用該最佳驅(qū)動電流驅(qū)動磁流變隔振器，以獲得該磁流變隔振器的性能評價指標(biāo)，通過分析該性能評價指標(biāo)可以得到隔振模型的隔振效果。將該方法應(yīng)用于臺架實(shí)驗(yàn)中，可以客觀評價當(dāng)其應(yīng)用于大型工程系統(tǒng)中的隔振效果，這樣既節(jié)約了試驗(yàn)成本，又提高了試驗(yàn)的安全性。本發(fā)明實(shí)施例還公開了浮置板軌道中磁流變隔振器的隔振參數(shù)的優(yōu)化裝置。該裝置與上述的方法實(shí)施例相對應(yīng)，其具體包括：隔振模型，所述隔振模型包括：浮置板、磁流變隔振器和地基，所述磁流變隔振器位于所述浮置板和地基之間。處理模塊，用于所述隔振模型的隔振方程和所述隔振模型的性能指標(biāo)方程進(jìn)行無量綱化分析，得到所述磁流變隔振器的無量綱化的最佳隔振參數(shù)，并將所述無量綱化的最佳隔振參數(shù)轉(zhuǎn)化為有量綱的最佳隔振參數(shù)。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。