城市轨道交通轨道减振设计和探究

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1、城市轨道交通轨道减振设计和探究　　摘要针对城市轨道交通振动问题对人及周边环境的影响,主要从轨道交通振动产生机理、轨道减振原理入手，研究城市轨道交通的轨道减振设计及其减振措施。关键词：城市轨道交通振动控制中图分类号：C913.32文献标识码：A文章编号：一、振动与噪声对人的影响振动对人的影响取决于人的力学效应与心理效应。从力学效应来看,低频振动对人的影响较大。它不但使人感到不舒适,严重时还会使人呕吐、头晕,甚至损害人体心脏。噪声不仅影响车上乘客的舒适度,影响司乘人员的健康和心态,危及行车安全,而且还会影响线路附近人们的生活、工作和学习。长期受到噪声的影响，会严重损害人们的身体健康,出现生理

2、和心理的不良变化。二、城市轨道交通振动的产生机理及影响因素1、产生机理9城市轨道交通振动主要是由列车运行时轮轨相互撞击产生的。振动的传播途径是从轨道传到轨道扣件和道床,再传递到隧道(或高架桥梁)和岩土,引发地面建筑物的振动,从而影响地面建筑物各项功能的正常使用。导致振动的因素有以下几种:轨道不平顺等随机性激振源;车轮偏心等周期性的激振源;车轮与道岔、钢轨的碰撞等。在振动的传播过程中,高频部分比低频部分衰减得快,振动的频谱随距离而改变,水平向振动比铅垂向振动衰减得快,因此对地面的影响主要是铅垂向振动。2、影响因素（1）大地因素影响城市轨道交通振动的大地因素有土壤和岩石类型、密度、剪切系数和

3、损失因子、传播距离、地形条件等;（2）隧道和建筑物因素隧道因素有隧道结构尺寸和断面形状、隧道结构厚度、隧道埋深等;建筑物因素有建筑物类型和结构细节、地板的固有频率、房间尺寸等。三、城市轨道交通振动的防治措施1、轨道结构方面的减震降噪措施（1）采用较大半径曲线线路。资料显示，曲率半径在400m以下的线路会产生较大的振动和噪声，在进行城市轨道交通规划设计时，应尽量采用较大的曲线半径，以减小列车的冲击振动与噪声。（2）采用轨枕减振。9弹性轨枕分为弹性长轨枕和弹性短轨枕。弹性短轨枕因其结构较简单、施工方便，工程造价较低，在我国城市轨道交通应用较广泛。弹性长轨枕所采用的轨枕与一般混凝土轨枕相同，通

4、过在轨枕端部、枕端两侧和枕下3个方向设置弹性垫层，构成减振箱。弹性长轨枕质量较弹性短轨枕大，因此，其减振效果相对更好。如图1-1,1-2所示图1-1弹性长枕轨图1-2弹性短枕轨（3）采用重型、无缝化的钢轨。重型钢轨在受列车冲击时稳定性好、振动相对较小，随着钢轨重量的增加，钢轨的垂向刚度增大，因而采用重型钢轨可有效抑制钢轨的垂向振动。目前，我国轨道交通多采用60kg/m钢轨，以增大钢轨质量和截面刚度，减少振动。无缝线路是将标准长度的钢轨焊接成长钢轨，减少钢轨接头数量，可大大减少钢轨接头冲击引起的振动和噪声，大量的测试结果表明，在钢轨接头处，轮轨噪声比非接头部位增加5-7dB。(4)采用阻尼

5、钢轨。阻尼钢轨对抑制钢轨的振动有一定效果。阻尼钢轨是在钢轨两侧和轨底设置由高阻尼材料和约束层组成的阻尼复合板。阻尼钢轨的原理是将钢轨振动能量转化成了热能，从而吸收消耗了振动能量。如图2所示9图2阻尼钢轨（5）采用合理的轨道结构。如浮置板式轨道结构和减振降噪型钢轨。浮置板式轨道结构是用扣件把钢轨固定在钢筋混凝土浮置板上，浮置板置于可调的橡胶支座上，浮置板两侧用弹性材料固定，形成的一种质量—弹簧隔振系统。减振降噪型钢轨在钢轨腹部粘贴减振橡胶，最大限度地减小钢轨腹板振动引起的噪声，一般在钢轨腹部粘上橡胶后再粘上一钢板，以增加钢轨质量，起到衰减作用，达到降噪目的。如图3所示图3橡胶浮置板轨道（6

6、）采用减振型扣件。常见的减振扣件有先锋扣件、轨道减振器、洛德扣件、Z系列扣件等。如图4所示9先锋扣件在轨头下颚及轨腰支撑钢轨，钢轨呈悬空状态，利用悬空钢轨和轨座底板缝隙，解决振动和噪声控制问题。轨道减振器又称为科隆蛋，为硫化粘结型扣件，利用橡胶剪切变形提供弹性。洛德扣件也是硫化粘结型，由2块上下黏贴在一起的铁垫板及弹条扣压件组成，利用橡胶压缩变形提供弹性。Z系列扣件将洛德扣件的橡胶硫化工艺改为组合式安装工艺，即橡胶垫板与铁垫板分开，可适时更换橡胶，铁垫板可重复利用。图4轨道减震器扣件（7）加强轨道的养护维修，控制轨道的不平顺。钢轨波浪磨耗、高低不平顺、钢轨接头、轨距突变等是导致轮轨冲击振

7、动和噪音的主要原因之一，减少轮轨作用的不平顺可以减小钢轨振动的加速度和频率，有效地降低振动和噪声、减小磨耗、增长轨道使用寿命。2、车辆上的减振降噪措施。（1）改善车身结构，根据空气动力学的理论，优化其流线型。（2）进行车辆轻量化设计。减小车辆自重,从而减小轮轨间的相互作用力,降低噪声。（3）改变车轮结构,改变噪声的发射性能，降低轮轨噪声。如把制动盘放在轮辐上来减少噪声的发射。（4）在机车车辆上使用新型减振器。如采用金属—橡胶复合把制