鉄道列車-橋梁共振および制振に関する研究総説

WANG Zhilu ,  

CHEN Lei ,  

YANG Yeongbin ,  

TAN Zhongxu ,  

ZENG Qing ,  

WANG Yingjie ,  

摘要

共振は列車と橋梁構造の振動を著しく増大させ、橋梁軌道システムの疲労不安定性を加速するだけでなく、列車運行の安全性と快適性も脅かす。設計段階で共振を効果的に回避し、使用段階で共振を効果的に制御することは、高速鉄道交通の健全で持続可能な発展を確保する上で重要である。鉄道列車と橋梁システムにおける共振および制振問題に関する研究進展を体系的に回顧・整理することにより、共振の発生メカニズムと法則を包括的にまとめ、制振設計と制御方法を明確にした。内容は橋梁共振および制振の基本理論、列車励起モデル、異なる構造形式の橋梁における共振および制振問題、共振および制振に影響を与える主な要因、橋梁共振制御および現地試験研究の6つの側面を含む。結果は、橋梁共振および制振条件が境界条件の影響を大きく受け、その挙動は通常単純支持梁の状態に一致またはわずかに異なることを示す。橋梁のスパン長と列車編成は典型的な二周期性特性を形成する。橋梁が列車の共振速度を引き起こし、列車が橋梁の共振速度を引き起こす速度が一致すると、列車-橋梁の「二重共振」現象が誘発される可能性がある。車両-橋梁の連成効果は橋梁の共振振幅を低減し、その確率性は「確率的共振」の発生をもたらす場合がある。単純支持梁では、第1モードが共振変位応答を主導し、第2モードは共振加速度に顕著な影響を与え、高次モードの影響は通常無視できる。連続梁構造では、第2モードの共振変位への寄与が一般に大きく無視できない。橋梁の減衰は共振振幅を効果的に低減できるが、「制振漏れ効果」を引き起こす可能性がある。橋梁スパン長Lが列車特性長dの1.5倍の時、第1次共振が大幅に減衰し、鉄道橋梁の最適スパン設計に重要な根拠を提供する。さらに、橋梁の周波数下限設定や列車編成構造の調整などの措置により、共振条件を能動的に回避できる。多数の実測結果は、鉄道橋梁の共振は主に第1次垂直曲げモードの共振が支配的であり、列車の走行速度および列車特性長(すなわちv/d)と有意な相関があることを示している。

关键词

車両-橋梁連成; 鉄道橋梁; 共振; 制振

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