轨道结构的减振

1、轨道结构的减振，主要包括以下几种方式:(1)采用较重的钢轨：比如说，与50kg/m轨相比，采用60kg/m轨可降低振动强度24dB;(2)采用无缝线路(3)定期研磨钢轨和车轮保持其平顺性(4)弹性支承块轨道结构(LVT)弹性支承块式轨道(LowVibrationTrack,简称LVT)结构由弹性支承块、道床板和混凝土底座及配套扣件构成这种轨道结构减振降噪的效果较为明显，对于城市轨道交通中对振动和噪声敏感的地段，特别是高架结构，弹性支承块式无硝轨道结构是一种比较理想的减振方案。我国秦沈客运专线高速试验段也部分铺设了这种轨道，通过试验验证了其减振性高架桥上LVT结构图中国铁道科学研究院对弹性支承块

2、式轨道结构进行了室内1:1模型试验，结果表明其阻尼值比刚性整体道床提高30.8%50.7%。北京地铁东四十条站、广州地铁1号线和秦岭铁路隧道内均铺设了这种弹性轨道结构。现场测试表明，弹性支承块式轨道结构的振动衰减特性接近于有硝轨道。(5)Edilon钢轨埋置式板式轨道结构荷兰Edilon公司研制了一种以纵向连续支承取代传统的分散点支承、增加了轨底支承系统应力水平的埋置式轨道结构。从1976年开始，荷兰就铺设了埋置式轨道结构(EmbeddedRailStructure,简称ERS)。实践证明，由于这种轨道结构在钢轨周围使用了一种称为EdilonCorkelast的材料，取得了较好的隔声和隔振效果

3、。钢轨埋置式板式轨道在布鲁塞尔、巴黎、雅典、马德里等城市地铁和地面有轨电车的轨道上应用，效果很好,而且养护维修工作量相当少。埋入式轨道结构(6)浮置板式轨道结构浮置板轨道的基本原理是在轨道上部结构和基础之间插入一个固有频率很低的线性谐振器，防止振动渗入基础。浮置板轨道系统主要包括浮置板、板下弹性阻尼元件、侧向垫板和纵向垫板。浮置板式轨道结构按板下弹性阻尼元件可采用橡胶板或钢弹簧，钢弹簧支承浮置板减振效果更好，但造价较贵，通常作为高等级减振措施在一些特殊敏感地段实用。弹性支承浮置板轨道在所有减振降噪型轨道结构中，浮置板轨道结构具有最好的减振降噪效果。据联邦德国有关部门测试，有道硝下垫层和浮置板式

4、的轨道结构其阻尼效应可减振达30dB,且在垂直荷载20%100%变化范围内其隔振效果几乎保持不变。最早采用浮置板式轨道结构的是联邦德国。德国先开发的是有道硝的浮置板轨道，在多特蒙德的一座轻轨铁路隧道内铺设了试验段。此后，在科隆地铁以及波鸿至穆尔海姆轻轨和多塞尔多夫的轻轨上铺设了无硝浮置板式轨道。由于其良好的减振降噪性能，这种结构在华盛顿、亚特兰大、多伦多、布鲁塞尔等地均有铺设。我国城市轨道交通首次采用浮置板式轨道是在广州地铁1号线，目前已在北京、上海等其它城市的轨道交通中作为一种重要的减振措施使用。(7)弹性减振轨枕一些国家也在研究弹性减振轨枕。下图是比利时CDM公司研制的一种新型的安静式轨枕

5、”，适用于多种类型的轨道。这种轨枕用钢管和弹性材料制成，具有良好的阻尼性能，能够在31.5Hz125Hz频段提供大于20dBV的插入损失，从而有效地减轻传给道床的车辆动荷载。这种轨枕在布鲁塞尔、安特卫普等城市轨道交通线路上应用，取得了很好的减振降噪效果。弹性减振轨枕(8)弹性支承的梯形轨枕轨道弹性支撑的梯形轨枕轨道是一种新型的低振动、低噪声的轨道系统，它由梯形轨枕、弹性支墩、混凝土底座构成。梯形轨枕由PC轨枕和钢管连接件构成，形状似梯子。在这种轨道中，PC轨枕起到在钢轨之外的第2纵梁的作用，钢轨和PC轨枕共同承载列车荷重，起到了刚性较大的复合轨道”的作用，提高了轨道的分散动载荷性能，因而具有良

6、好的减振降噪性能。梯式轨道起源于日本，在日本已成功地应用于羽田机场线、空港联络线和常磐新线等需要减振降噪的地铁和高架轨道交通中。我国是日本之后第二个采用和生产梯形轨枕的国家，它首先应用在北京地铁5号线天通苑至天通苑北站之间的高架线段，铺设了171m长的试验段；北京地铁4号线铺设梯形轨枕轨道总长度达7.7km;广州地铁2号线和8号线以及上海地铁2号线也部分采用了梯形轨枕减振轨道；北京地铁10号线、6号线也相继进行了大面积采用。而在世界的其他国家，还没有得到完全应用，只有美国福罗里达州铺设了99m长的试验段。梯形枕轨(9) D型可更换式弹性整体道床轨道这种轨道结构大量应用于日本的高速铁路和地铁系统

7、，使用历史已有20多年。一般用于有特殊减振要求的地区，如医院、学校、居民区、商业区域等。这种轨道结构列车的荷载传递路径为：钢轨-轨下胶垫-PC轨枕-枕下月垫-道床。其特点是：可以不破坏周边混凝土方便地进行枕下胶垫的更换及高低调整，可以根据用途来选择各胶垫的弹性。轨枕下胶垫作为地层振动对策和噪声对策所采用的刚度是不同的，减振箱内各侧面的刚度要比枕下胶垫刚度大得多。D型弹性整体道床轨道的振动水平可比普通板式轨道低1316dB。根据实测1/3倍频程分析，这种轨道在500Hz以上时可有30dB左右的减振效果，有利于降低向外传递的振动和噪声，缓解对轨道结构和桥梁结构的损害。(10) 减振扣件常用的具有较

8、高减振效果的扣件主要有轨道减振器扣件系列、ALT.1扣件、Vanguard扣件、Lord(洛德)扣件等。图5是三种典型的减振扣件，表1是几种常用减振扣件的特性参数。几种减振扣件的参数扣件名称标称减振量工作频率I型轨道减振器扣件6-10dB,振动频率较高时可减振25dB15Hz以上W型型轨道减振器扣件10-15dB,振动频率较高时可减振25dB10Hz以上IV型轨道减振器扣件12-15dB25Hz以上ALT.1扣件5-10dB42Hz以上Vanguard扣件8-15dB10Hz以上Lord扣件6-7dB19Hz以上IV型轨道减振器扣件(11)弹性垫层弹性垫层是增加轨道弹性的重要组成部分。轨道隔振

9、的主要形式是分别在轨下、枕下铺设弹性垫层，以缓冲列车的动力作用。日本铁路的试验结果表明，在轨道附近，弹性扣件可使地表振动降低3.56dB;在距轨道中心线12.525m的范围内，道硝下的胶垫与弹性轨枕可减振2dB,而弹性扣件的减振效果不明显。另外根据实测，道硝垫对50Hz以上的振动减振效果明显，在地铁隧道壁测得的振动减少了67dB。隔声屏障的隔声原理声波在传播过程中，遇到隔声屏障时，就会发生反射、透射和绕射三种现象。通常我们认为屏障能够阻止直达声的传播，并使绕射声有足够的衰减，而透射声的影响可以忽略不计。因此，隔声屏障的隔声效果一般可采用减噪量表示，它反映了隔声屏障述两种屏蔽透声的本领。在声源和

10、接收点之间插入一个隔声屏障，设屏障无限长，声波只能从屏障上方绕射过去，而在其后形成一个声影区，就象光线被物体遮挡形成一个阴影那样。在这个声影区内，人们可以感到噪声明显地减弱了，这就是隔声屏障的减噪效果。这个声影区”的大小与声音的频率有关，频率越高，声影区的范围也就越大。一般道床类减振措施专指浮置板道床，包括钢弹簧浮置板和橡胶浮置板道床。橡胶浮置板主要为预制浮置板，按照橡胶支座支承方式可分为整体支承、线性支承、分布式支承3种（图6）。橡胶浮置板可以满足1015dB的中档减振要求。缺点是橡胶支承块隐藏于浮置板下面，很难调平、检修和更换，尤其是无法从浮置道床侧面或顶面检修；橡胶本身阻尼太小，不能有效

11、吸收浮置板的振动能量，对于软土地基及人们较敏感的振源低频部分隔振效果并不理想；此外，橡胶对材料和工艺要求高，易老化，寿命有限，更换橡胶支承块对列车运营和市民的出行影响较大。广州地铁曾采用分布式支承的预制浮置板；国内有一定应用的道床隔振垫属于整体支承橡胶浮置板（图7）。钢弹簧浮置板道床隔振技术由隔而固（GERB公司于10年前引入中国。该技术通过钢弹簧隔振器将轨道及浮置板与底部及侧面结构相隔离，两者之间仅通过隔振器相接，使隔振器上部结构所受的车辆动扰力通过隔振器传递到结构底部弹性轨枕分为弹性长轨枕和弹性短轨枕。弹性短轨枕结构包括：混凝土短轨枕、橡胶套靴、块下橡胶垫板（图3）。因其结构较简单、施工方便，工程造价较低，在我国城市轨道交通应用较广泛。其减振效果为1012。但弹性短轨枕减振有如下弱点：对地质要求高；轨距保持能力差；轨距和轨底坡调整困难；养护更换困难；橡胶包套