1.一种随机失谐型轨道减振系统,其特征在于,包括:轨件(1),所述轨件(1)成组间隔布置在轨道板(3)上,所述轨件(1)与轨道板(3)之间布置有扣件系统(2);减振单元(4),所述减振单元(4)有多组,多组所述减振单元(4)布置在所述轨件(1)的内外两侧或者轨道板上,所述轨件(1)同侧的多组减振单元(4)对应轨件(1)的纵向呈类周期性分布,所述轨件(1)两侧的减振单元对称布置或者错位布置,所述减振单元(4)的主频与轨道结构带隙频率接近,且减振单元振动模式与轨道结构振动模式相互耦合,使得减振单元共振结构与无砟轨道结构产生耦合效应,放大带隙范围;所述减振单元(4)包括第一类减振单元(41)和第二类减振单元(42),所述第一类减振单元(41)包括粘弹性体(411)、约束层(412)及散射体(413),所述粘弹性体(411)固定在所述轨件(1)的侧面,所述粘弹性体(411)在轴向上划分了多个子结构部,所述粘弹性体(411)的横截面上划分了第一半区和第二半区,所述第一半区靠近轨件(1)一侧,所述第二半区靠近所述约束层(412)一侧,所述约束层(412)固定在所述粘弹性体(411)远离轨件(1)的外侧,所述粘弹性体(411)的内部设有多个槽腔,所述散射体(413)有多组且分别安装在槽腔内;所述第一半区内上下依次间隔至少设有第一槽腔(4111)、第二槽腔(4112)及第三槽腔(4113),所述第二半区内由上至下依次间隔至少设有第四槽腔(4114)、第五槽腔(4115)及第六槽腔(4116),所述散射体至少包含第一散射体(4131)、第二散射体(4132)、第三散射体(4133)、第四散射体(4134)、第五散射体(4135)及第六散射体(4136)且分别一一对应安装在第一槽腔(4111)、第二槽腔(4112)、第三槽腔(4113)、第四槽腔(4114)、第五槽腔(4115)及第六槽腔(4116)内,多个所述第二散射体(4132)及多个所述第六散射体(4136)将多个子结构部串联起来,所述第一散射体(4131)、第三散射体(4133)、第四散射体(4134)及第五散射体(4135)对应在子结构部内,相邻子结构部内的第一散射体(4131)、第三散射体(4133)、第四散射体(4134)、第五散射体(4135)在轴向上周期性间隔分布。
2.根据权利要求1所述的一种随机失谐型轨道减振系统,其特征在于,所述第一类减振单元(41)布置在所述轨件(1)上,所述第二类减振单元(42)布置在所述轨道板(3)上。
3.根据权利要求1所述的一种随机失谐型轨道减振系统,其特征在于,多个所述槽腔均贯通所述粘弹性体(411)的两端。
4.根据权利要求1所述的一种随机失谐型轨道减振系统,其特征在于,所述轨件(1)同侧的至少两组减振单元(4)构成一个安装组,同一安装组内的减振单元通过第二散射体(4132)或者第六散射体(4136)串联,所述轨件(1)的一侧具有多个安装组,相邻安装组之间的第二散射体(4132)相互抵接。
5.根据权利要求2所述的一种随机失谐型轨道减振系统,其特征在于,所述第二类减振单元(42)包括框架结构(421)、弹性层(422)及质量体(423),所述框架结构(421)为长条形结构且对应轨件(1)的长度方向固定在所述轨道板(3)上,所述框架结构(421)上并排布置有多个方格槽,所述质量体(423)固定在所述方格槽内,所述弹性层(422)布置在所述质量体(423)与方格槽的侧壁之间。
6.根据权利要求5所述的一种随机失谐型轨道减振系统,其特征在于,所述弹性层(422)、质量体(423)分别与轨道板(3)之间预留有10mm的振动缝隙。
7.根据权利要求5所述的一种随机失谐型轨道减振系统,其特征在于,同一排上多个方格槽内的质量体(423)大小尺寸不同,同一排对应的相邻方格槽内的质量体(423)质量满足线性变化规律,相邻排对应的方格槽内的质量体(423)质量相同或者不同。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的随机失谐型轨道减振系统的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:明确无砟轨道自身振动带隙特征开展无砟轨道结构自身周期特征及衰减域分析,基于轨道结构周期特征、扣件参数、无砟道床结构以及轨道板下支承刚度参数,计算得到无砟轨道结构弹性波带隙频率范围;步骤二:设计基本的减振单元减振单元为局域共振结构单元,减振单元由散射体、粘弹性体以及约束层组成,设计减振单元的初始设计参数,包括质量、弹性层模量以及安装位置,首先基于控制目标频率,基于质量-弹簧系统,采用公式 给出各散射体的质量以及弹性层模量的初步设计值,各个质量体的参数通过动力学计算得到,k为弹性系数,然后再建立钢轨-减振单元的精细化的有限元模型,分析质量、刚度和安装位置等参数对控制频段影响,从而确定减振单元的初始设计参数;减振单元主频与轨道结构带隙频率接近,使得附加在轨件或者轨道板上的减振单元结构与无砟轨道结构产生耦合效应,最大程度放大带隙范围;步骤三:设计失谐型减振单元的结构参数将减振单元结构的参数随机失谐设计,包括:散射体重量、粘弹性体刚度以及安装位置等,这些参数服从均值为A 1 ,变异系数为δ 1 的均匀分布;均值就是未考虑失谐之前的初始设计值,由第二步骤获得:对于变异系数,按照经验值可取为0.1~0.5;失谐参数及失谐程度由安装减振单元后不引起结构共振、减振频段范围增大的目标函数决定;步骤四:增加其他需要关注的控制频段根据目标控制频段,设置第二类或第三类减振单元,第二类减振单元或者第三类减振单元同样采用随机失谐设计,设置均值为A 2 或A 3 ,变异系数为δ 2 或δ 3 的均匀分布的关键参数;步骤五:评估减振系统的减振效果分析无砟轨道随机失谐减振系统的振动衰减域范围以及振动响应特征,预测随机失谐型减振系统的减振效果。
9.根据权利要求8所述的一种随机失谐型轨道减振系统的设计方法,其特征在于,所述步骤一中,基于声子晶体弹性波理论,计算无砟轨道结构自身弹性波带隙范围,获取弹性波带隙边界处的频率和振动模式;所述步骤二中,减振单元主频与轨道结构带隙频率接近,且减振单元振动模式与轨道结构显著振动模式相互耦合,使得附加局域共振结构与无砟轨道结构产生耦合效应,最大程度放大带隙范围;所述步骤五中,首先分析无砟轨道随机失谐减振系统的振动衰减域范围,评估减振范围,其次计算简谐荷载作用下轨道结构振动响应,评估结构中未出现明显的共振响应,最后建立车辆-轨道-随机失谐减振系统动力学耦合分析模型,通过轨道结构振动响应以及轨道板下结构振动响应预测随机失谐型减振系统的减振效果。