城市轨道交通减震降噪技术发展现状

1、降低城市轨道交通减震噪声技术的发展现状未来与摘要：整理了城市轨道交通振动和噪音控制设置规范，介绍和分析了目前主要轨道减振措施的特点和优缺点，并对目前减振效果最好的上浮道床进行经济性比较分析。牛鼻子字：轨道交通轨道结构减震截至2012年12月，北京牌、天津、上海、广州、深圳、长春、大连、沈阳、重庆、成都、南京、武汉、杭州、苏州、西安和昆明等16个城市的70条轨道交通线路投入运营，运营距离为2012的北京牌、上海、广州、深圳、南京等城市进入网络化运营。随着一些大城市轨道交通网络的形成，越来越多的城市轨道交通路线必然导致城市功能建筑物近距离佩戴，城市轨道交通运营造成的振动污染引起公众和有关部门的关注

2、。 国外重视来自六零年代的城市轨道交通减振降噪问题。 1966年，英吉利阿尔贝民事裁判所的6层建筑物采用层合橡胶减震技术，在解决城市轨道交通对建筑物影响的8090年代进行了德意志、英吉利降低无砟轨道减震噪声的大量试验研究。 我国轨道减振研究星空卫视缓慢，在早期建设北京牌和天津地下铁时不考虑环境振动问题，投入运营后减振改造工程妨碍运营，浪费人力和物资。 为防止环境振动超标，上海地铁1号线于1994年首次采用了轨道减振设施轨道减振器拉链。 随着我国各地城市轨道交通建设的不断开展，各类轨道减振产品陆续应用于城市轨道交通建设工程。 随着城市轨道交通的迅速发展，在人口密集、科研院所、医院、学校等城市公共

3、区域，车辆噪声越来越受到关注。 城市铁元素道车辆的噪音根据生源大致分为以下几类轨道噪声：轨道相互作用产生的噪声设备噪音：由空调、电机等车辆设备的运行产生的噪音空气动力噪音：车身和空气摩擦产生的噪音集电系统噪音：集电弓和电线相互摩擦产生的噪音结构的二次噪声：动车组振动引起桥梁、隧道或周围建筑物的二次振动而产生的噪声。1我国城镇环境振动标准城市轨道交通环境振动防治作为环境保护产业的一部分，在城市轨道交通环境建设以及经济与环境协调永续发展方面具有重要而独特的意义。 为了贯彻中华人民共和国环境保护法，控制环境振动污染，我国制定了相应的环境振动标准。 现行的地铁设计规范 2规定，地下铁震动污染防治设置符

4、合国家现行的城市区域环境振动标准，超过环境影响评估预测标准的区域应当采取减震措施，满足国家环境保护和有关规范的要求。 近年来，我国许多城市进行了大规模的城市轨道交通和基础设施建设，出现了一些新的城市轨道交通振动源和振动问题，人们对城市环境要求更为严格，特别是夜间对地下铁运行引起的振动响应更为敏感。 研究表明，即使振动水平在65 dB的“特殊住宅地辖区”的振动界限值以下，人们也会感到振动并产生厌恶感。 振动水平在62 dB以下时，大部分居民感觉不到振动。 现行的城市区域环境振动标准的一些订正权方式和测定方法严重落后于相关学科的研究发展。 为此，国家环境保护部科学技术标准司组织修订了环境振动标准

5、(征求意见稿)。 修改后，与国际现行标准紧密结合，体现了以人为本的社会发展要求。2我国城市轨道交通轨道减振现状特征目前我国城市轨道交通轨道减振领域的现状特点是需求总量大、产品种类多、全线所占比例高、减振要求复杂。2.1变化很多轨道减振技术的一般做法是在构成轨道的各个刚性部件之间插入弹性层，可以根据插入位置分为拉链减振、枕头减振和道床减振。 弹性层的位置越靠下，浮动的质量越大，可获得越高的减振效果。 根据减振效果，将地铁设计规范 (意见听取稿) 5减振对策分为一般减振对策、中等减振对策、高等减振对策和特殊减振对策4个阶段。(1)一般的减振对策。 2012年4月正式实施的北京牌市地方标准地铁噪声与

6、振动控制规范 6定义了z振动水平的插入损失：在其他条件相同的情况下，使用减振措施和普通紧固件(DT-2)线路，将隧道壁的z振动水平的差记为VLZmax。 单位是分贝，数据库。 这里提到的普通紧固件是一般的减振措施，其主要作用是固定导轨和为动车组运行时导轨提供必要的缓冲，广泛应用于北京牌轨道交通的dt-VI2型和dt-VII2型紧固件，上海地铁和北京地铁的WJ-2型紧固件和广州地铁(2)中等程度的减振对策。 中等减振措施的减振能力(即减振措施和普通拉链线路的隧道壁z振动水平的插入损失)为510 dB，常用的中等减振措施主要是双刚性剪切型钢轨减震器(型、型钢轨减震器)、压缩型钢轨减震器(3)高等减

7、振对策。 高等减震措施的减震能力为1015 dB，主要的减震原理是在枕头下或路基下铺设弹性减震垫层，形成质量弹簧系统，通过增加减震质量，降低轨道结构的自激振荡频率，达到较高的减震效果。 高等减振措施包括梯形枕头轨道结构和纵向枕头轨道结构、橡胶浮动大板块道床和固体衰减钢浮动大板块道床等。 梯形枕头由PC制的纵南朝梁和受钢限制的横连接棒构成，在枕头下放置弹性减震垫层发挥缓冲减振作用，目前广泛应用于中国地铁的纵枕头是用横混凝土纵南朝梁代替梯形枕头的混凝土钢管结构。 国内外常用的橡胶浮动大板块道床有整体支撑、直线支撑和点支撑等支撑形式。 橡胶浮动大板块道床阻尼片除传统橡胶材料之外还包括减振橡胶材料和乌

8、拉坦微孔弹性材料，其减振性能和可靠寿命与材料性质密切相关。图1梯形枕头导轨结构图2纵向枕头导轨结构(4)特殊减振对策。 液体减振钢弹簧浮起道床(参见图3 )是城市轨道交通行业公认的减振性能最好的轨道形式，也是目前唯一的特殊减振措施。 液体减振钢弹簧浮板道床利用液体减振钢弹簧防振器来支撑钢筋混凝土地板，形成高质量、低刚性的“质量-弹簧”系统，其固有振动频率为57 Hz，减振能力在15 dB以上。 液体减振钢弹簧浮置板道床成本和工程成本高，不具备大面积铺设条件，目前多用于线路近距离穿建筑物，减振要求高的古建筑、研究机构、医院、博物馆和音乐厅等场所。图3液体阻尼钢弹簧浮动大板块道床2.2在全线中所占

9、的比例很高近年来，新的城市轨道交通线路各级减振措施区间在总路线中所占比例逐渐提高，这与人们对控制地下铁振动的环境影响的需求密切相关。2.3要求复杂现代城市是人们学习、生活、工作、结账台、疗养的综合功能区，密集的轨道交通线网必然会对城市功能建筑产生环境振动的影响。 因此，将灵敏度目标z的振动水平控制在基准限制值内，对低频振动控制提出严格的复杂要求。 环境振动标准 (征求意见的原稿)公布实施后，轨道减振的应用范围进行调整。 原本采用中等或高等减振措施的地辖区，为了满足综合功能区的振动极限值而采用了高等或特殊减振措施，高水平减振措施在全线中所占的比例将继续增加。3现阶段我国城市轨道交通轨道减振存在问

10、题3.1轨道减振产品的设置修订在技术储备不足的今天，中国城市轨道交通轨道结构的设置修订总体上沿袭了铁元素轨道结构设置修订标准。 城市轨道交通减振型轨道构造设定只重视产品自身的技术性能，缺乏对减振型轨道结构体系整体性能的认识，特别是在稳定性和耐久性方面，不满足铁元素道轨道设定标准的要求，投入运行后由于轨道构造的稳定性差、耐久性低、刚性不连续等问题，轨道病害频发。 轨道减振设置修订单位缺乏必要的技术储备，对轨道减振原理的认识全面而深入。 有些修订者陷入轨道刚度越低减振性能越好的误区，没有认识到质量、刚度、减振等指标的合理匹配，使用大量低刚度减振拉链后，轨道的异常波磨越严重。 轨道减震设置单位在引进

11、消化吸收国外的轨道减震产品时，过于依赖研究单位的技术和生产厂家的制造经验，缺乏对我国城市轨道交通运营特点和施工质量等国情的考虑，没有将产品的制造、施工和维护纳入设置阶段进行全过程分析3.2缺乏统一的轨道减振产品评价系统和身份验证机构城市轨道交通轨道工程标准和规范，是轨道建设、施工、验收和维修保养的重要依据。 我国在制定轨道减振产品标准工作上没有建立统一、完善的检测和评价方法，权威性和前瞻性的城市轨道交通减振产品标准体系尚未形成。 由于缺乏相关技术标准、产品身份验证系统和机构，没有严格的市场渗透制度，新型减振产品往往未经严格的质量检验和性能评价就被使用。 由于对运行线路采取减振措施后的评价方法和

12、标准不够，轨道减振工程根据普通整体道床轨道工程的竣工化学基进行验收，而没有做评估减振设置修订的重要指标，不能通过标准化作业来验证轨道工程是否满足减振设置修订要求。3.3环境评价工作的极限我国2003年公布实施中华人民共和国环境影响评价法，提出轨道交通线网修订计划和建设项目需要开展环境影响评价工作。 环境评价报告的结论是轨道减震设置修订和选型的依据，旨在防止动车组运行引起的环境振动引起沿线居民的抱怨，满足国家环境保护部的轨道交通项目工程的环境保护批准要求。 我国环境影响评价技术导则城市轨道交通采用经验链式作为环境振动预测纠正计算方法，全国各地地质差异及沿线建筑物结构动力特性千差万别，因此对经验链

13、式得到的环境评价预测值与实际环境振动值偏差较大的线路及沿线敏感当目标环境振动要求发生变化时，补充环境评价工作不足，轨道减振设定的选定和实际环境振动要求背离，线路运营后的振动超标问题变得严重。4城市轨道交通轨道减振的发展趋势4.1加强轨道工程总体安全性在利用轨道系统解决环境振动问题的同时，不要忽视轨道的稳定性和耐久性。 如果经济允许，建议优先选择安全等级和减振效果好的道床减振形式。 为了提高线路的平平整整性，线路中的相同轨道减振水平优选采用相同的减振形式，全线减振轨道形式不优选超过3种。 支持减振扇区建立长期检测反应历程，跟踪产品减振效果，掌握轨道减振产品的可靠寿命和维护周期等，确保轨道减振效果

14、和行驶安全。4.2建构轨道减振产品评价系统和身份验证机构研究制定中国的城市轨道交通技术政策和标准规范，尽快改变目前城市轨道交通标准化作业落后的现状。 开展了轨道减振产品减振性能认证研究，将产品减振性能试验方法与减振性能评价指标统一，划分轨道减振产品的减振等级，确定减振产品的适用范围，以满足对环境评价作业和振动谱有特殊要求的振动敏感目标的需要。 建立行业认可的城市轨道交通轨道产品身份验证检测机构和城市轨道交通减振产品市场渗透制度，促进生产厂家加大研发投入，优化轨道减振产品性能，注重自主创新，促进和降低中国自主知识产权轨道减振产品和产业链的发展轨道工程建设成本。4.3研究切合实际的环境振动预测方法

15、精确预测地下铁环境振动的方法从了解振动传播方式出发，可以全面考虑和通过振动源特性(车辆、轨道类型、隧道结构)、地层特性(岩土类型、线路埋深、水平距离)、建筑物动力特性(整体固有频率、各楼层结构的局部振动特性)对振动的影响5 .城市轨道减震降噪新技术5.1车轮噪音降低技术5.1.1弹性车轮弹性车轮可以显着降低轨道噪声，主要靠橡胶来吸收射频波振动，降低冲击，改善轨道问题的摩擦。 在云同步中，弹性车轮降低弹簧下的品质，降低轨道冲击动作用，也是弹性车轮行驶噪声降低的主要原因。 另外，在采用刚性车轮的情况下，由于轮带在轨道上滚动而产生的噪声通过轮心的隔膜作用而被大幅强化，并作为车身噪声向车身传递，而在采

16、用弹性车轮的情况下，该噪声被橡胶层隔断，弹性车轮的构造如图4所示。图4的弹性车轮结构图采用弹性车轮，踏面垂直激励下的弹性车轮噪声比刚性车轮降低4.4dB。 根据比较分析，刚性车轮放射的噪声的总功率的主要成分从扩散板放射，但弹性车轮使用橡皮子弹性要素隔开环带和环心，环带的振动经由弹性要素的衰减作用传递到环心，去除或衰减射频波成分，因此能够大幅减少从扩散板放射的噪声。 弹性车轮比整体车轮可降低l0dB(A)20dB(A )，但一般只适合轴重低(10t左右)的轻轨车辆，对地下铁车辆的效果不明显，而且结构复杂，成本高，地下铁车辆一般不推荐采用。5.1.2降噪阻尼器目前，国内的地下铁车辆通常在车轮上采用

17、层叠型宽带降噪器。 如图5所示，该消音器采用三明治构造，有三层钢板和二层高衰减特种橡胶，并采用不锈钢抽芯铆钉进行铆接。 利用弹性粘性橡胶作为弹性要素，其弹力为非线性，因此可以起到吸收多个频率峰值振动的作用。 层叠型降噪阻尼器结构简单，安装方便，通常安装在采用踏面制动装置的转向架车轮上。图5消音器构造图6消音器安装图实际测试证明，s形板车轮安装消声器后的降噪量可达15.30dB，降噪效果显着。5.1.3降噪环对于装有盘形制动器的城市铁元素道路车辆的车轮结构的特点，通常可以在车轮上安装降噪减震装置。 根据相关模态分析，由于车轮向径向的变形有越来越大的倾向，在满足车轮的强度要求时，在车轮变形大的位置安装减震器，降噪效果更好。 降噪减震器如图7所示为钢制的开口圆环结构，其尺寸和机械性能残奥节表按照车轮模式，压缩安装在车轮轮圈的内侧槽内，圆环通过自身的弹性与轮圈紧贴，用特殊修订的高阻尼弹性连结件封闭其连接口，确保减震器长周期使用中的良好的降噪性能使用降噪环时无需更换零配件，无需维护。 车轮噪声降低阻尼