Устройство для гашения транспортной вибрации в зданиях Советский патент 1986 года по МПК E02D31/08 

Изобретение относится к защите оснований и фундаментов от передачи сотрясений, например, при прохождении поездов метрополитена в тоннеле мелкого заложения для защиты населения в близлежащих жилых зданиях от повьппенного уровня вибрации.

Цель изобретения - повыщение надежности работы устройства.

На чертеже представлено устройство для гащения транспортной вибрации в зданиях.

Предлагаемое устройство содержит вибродатчик 1, первый усилитель 2, сумматор 3, фильтр 4, формирователь 5, дифференцирующую цепь 6, генератор 7, первый фазовый модулятор 8, компаратор 9, второй фазовый детектор 10, второй усилитель 11, фазовращатель 12, усилитель 13 мощности, первый элемент 14 задержки, второй элемент 15 задержки, основной виброкомпенсатор 16, дополнительный виброкомпенсатор 17,18 и 19, дополнительные усилители 20, 21 и 22, дополнительные элементы 23 и 24 задержки, дополнительные усилители 23, 26 и 27 мощности и дополнительные вибродатчики 28, 29 и 30.

Устройство работает следующим образом.

При проходе поезда метрополитена в тоннеле создаются колебания бетонного основания пути широкого диапазона частот, распространяющиеся через грунт и вызывающие повышенные (по сравнению с предельно допустимыми значениями уровней вибрации по СН № 1304-75) уровни вибрации в близлежащих к линии метрополитена зданиях.

Вибродатчики 1, 28, 29 и 30, расположенные в месте установки виброкомпенсаторов 16-19, преобразуют механические колебания бетонного основания пути при проходе поезда в электрические сигналы, которые поступают на соответствующие усилители 2,20,21 и 22, вьтолняющие функцию предварительных усилителей заряда, согласующие высокое выходное сопротивление. Таким образом, широкополосный полезный сигнал с выходов усилителей поступает на , соответствующие входы сумматора 3, имеющего общий выход, последовательно пропускает полезньпЧ сигнал с вибродатчика 1,возникающего при проходе поезда метро

5

0

5

0

5

0

5

0

5

политена, и далее последовательно до последнего вибродатчика по длине защищаемого участка тоннеля. Фильтр 4 представляет собой полосовой фильтр с частотой пропускания 31 Гц (именно на этой частоте имеет место значительное превышение уровней вибрации в близлежащих жилых зданиях по сравнению с нормативными значениями). Полезный сигнал требуемой частоты (в данном случае оптимальная частота 31 Гц) далее поступает с выхода фильтра 4 на вход формирователя 5, а с выхода формирователя 5 - на вход дифференцирующей цепи 6. Основная функция формирователя 5 и дифференцирующей цепи 6 состоит в том, чтобы выходное напряжение было пропорционально скорости движения или частоте импульсов, возникающих при прохождении колес поезда над вибродатчиками 1. Выход дифференциальной цепи 6 соединен с входом генератора 7, представляющего собой генератор треугольного напряжения, который выдает сигнал треугольной формы, смешивающийся с полезным сигналом, поступающим с выхода дифференциальной цепи 6, напряжение которого пропорционально скорости движения поезда. После этого суммарный сигнал поступает на управляющий вход фазового модулятора 8, в котором происходит качание в небольших пределах фазы в зависимости от амплитуды сигнала, т.е. определяется величина сигнала, зависящего от фазы относительно оптимального сдвига фазы, которая необходима для оптимального подавления вибрации, возникающей при проходе поезда над вибродатчиками. Основной функцией фазового модулятора 8 является определение добавочного сдвига фазы сигнала, поступающего с- вибродатчиков для получения оптимального подавления вибрации, поэтому на управляющий вход фазового модулятора 8 поступает сигнал с генератора 7 треугольного напряжения, а на другой вход поступает сигнал с другого выхода полосового фильтра 4. В компараторе 9 происходит сравнение двух сигналов: первого, поступающего с выхода фазового модулятора 8, и втогого, поступающего с выхода фазовращателя 12, т.е. сравнение фаз и амплитуд для получения сигнала ошибки, который после фазового

детектора 10 и усилителя 11, выполненного как усилитель постоянного тока, поступает на первый управляющий вход фазовращателя 12. Таким образом, генератор 7, фазовый модулятор 8, компаратор 9, фазовый детектор 10, усилитель 11 предназначены дпя автоматического управления и подстройки фазы для фазовращателя 12, где происходит сдвиг фазы полезного сигнала на оптимальную величину. Далее сигнал, усиленный по мощности в усилителях 13,25,26,27 мощности,- поступает на входы исполнительных элементов - виброкомпенсаторов (электромагнитных или электродинамических), которые и создают вибрацию на частоте 31 Гц, противоположную по фазе вибрации, вызываемой прохождением поезда метрополитена над виброкомпенсатором и рядом расположенным вибродатчиком 1. В результате сложения двух виброколебаний, противоположных по фазе, общий уровень уменьшается, что приводит к уменьще- нию по величине полезного сигнала на выходе вибродатчиков 1, а это в свою очередь вызывает уменьшение ошибки по фазе на входе компенсатора и приводит к более точной автоматической подстройке фазовращателя 12, что ведет к еще большему подавлению вибрации в местах расположения виброкомпенсаторов и по всей длине защищаемого участка тоннеля. С выходов усилителей 2,20,21 и 22 полезный сигнал поступает на соответствующие входы элементов 14,15,23 и 24 задержек, представляющих собой усилитель с детектированием и последовательным

10

15

250617

ЙС-фильтром. На выходе RC-фильтра появляется сигнал лишь в том случае, когда имеется сигнал .с соответствующего вибродатчика, который поступа- 5 ет далее на управляющий вход соответствующего усилителя мощности, вырабатывающего усиленный по мощности полезный сигнал для соответствующего виброкомпенсатора только тогда, когда вагон проходит над ним.

Количество виброкомпенсаторов,вибродатчиков, первых усилителей 2,20, 21 и 22, усилителей 13,25, 26 и 27 мощности, линий 14,15,23-24 задержек зависит от длины защищаемого участка территории жилой застройки. Вибродатчики 1,28,29 и 30, усилители 2, 20, 21 и 22, виброкомпенсаторы 15-19 располагаются в тоннеле в траншее бетонного основания пути, а сумматор 3, фильтр 4, формирователь 5, дифференциальная цепь 6, генератор 7, фазовый модулятор 8, компаратор 9, фазовый детектор 10, второй усилитель 11, фазовращатель 12, элемент 14 задержек могут быть смонтированы на печатных платах в виде небольшого по размерам пульта, расположенного для удобства контроля в любом помещении на ближайшей станции.

Предложенное устройство позволит эффективно гасить колебания бетонного основания пути при проходе транспортных средств, уменьшить вибрационные нагрузки на фундаменты близлежащих зданий, что приведет к увеличению срока службы зданий, а также созданию более комфортных условий дпя проживания населения в . этих зданиях.

20

25

30

35

I

&