城市軌道交通減震降噪技術發(fā)展現(xiàn)狀

1、精選文檔城市軌道交通減震降噪技術進呈現(xiàn)狀與將來 摘 要：對城市軌道交通振動與噪聲把握設計的相關規(guī)范進行了梳理，介紹并分析了目前主要的軌道減振措施的特點與優(yōu)缺點，對目前減振效果最好的浮置板道床進行了經(jīng)濟性對比分析。關鍵詞：軌道交通；軌道結(jié)構；減振； 截至2012年12月，北京、天津、上海、廣州、深圳、長春、大連、沈陽、重慶、成都、南京、武漢、杭州、蘇州、西安和昆明16個城市的70條軌道交通線路投入運營，運營里程2 081.13 km，車站1 378座；北京、上海、廣州、深圳和南京等城市逐步進入網(wǎng)絡化運營。隨著一些大城市軌道交通網(wǎng)絡的漸漸形成，越來越多的城市軌道交通線路不行避開地近距離下穿城市功能

2、建筑物，城市軌道交通運營產(chǎn)生的振動污染引起公眾和有關部門的關注。國外從20世紀60年月開頭重視城市軌道交通減振降噪問題。1966年，英國的阿爾貝民事法院6層建筑物即接受疊層橡膠減振技術，解決城市軌道交通對建筑物的影響；8090年月德國、英國進行了無砟軌道減振降噪的大量試驗爭辯。我國軌道減振爭辯起步較晚，早期修建北京和天津地鐵時未考慮環(huán)境振動問題，投入運營后減振改造工程干擾運營，鋪張人力和物力。為避開環(huán)境振動超標，上海地鐵1號線于1994年首次接受軌道減振設施軌道減振器扣件。隨著我國各地城市軌道交通建設間續(xù)開展，各種類型的軌道減振產(chǎn)品在城市軌道交通建設工程中相繼得到應用。隨著城市軌道交通的快速進

3、展，在人口密集、科研院所、醫(yī)院、學校等城市公共區(qū)域，車輛噪音越來越多的引起人們的關注。城市軌道車輛噪音依據(jù)生源的不同大致分為以下幾種：輪軌噪聲：由輪軌相互作用引起的噪音；設備噪聲：由空調(diào)、電機等車輛設備工作產(chǎn)生的噪音；空氣動力噪聲：車體與空氣摩擦而產(chǎn)生的噪聲；集電系統(tǒng)噪聲：由受電弓和電線相互摩擦引起的噪音；構造物二次噪聲：列車振動引起橋梁、隧道或四周建筑物的二次振動而產(chǎn)生的噪聲。1 我國城市區(qū)域環(huán)境振動標準城市軌道交通環(huán)境振動防治作為環(huán)境愛護產(chǎn)業(yè)的一部分，在城市軌道交通環(huán)境建設，以及經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)進展方面具有重要而獨特的意義。為貫徹中華人民共和國環(huán)境愛護法，把握環(huán)境振動污染，我國制定了相

4、應的環(huán)境振動標準?，F(xiàn)行地鐵設計規(guī)范2規(guī)定，地鐵振動污染防治設計應符合國家現(xiàn)行城市區(qū)域環(huán)境振動標準，環(huán)境評價猜測超標地段應實行減振措施，以滿足國家環(huán)境愛護及相關規(guī)范要求。近年來，我國很多城市進行了大規(guī)模的城市軌道交通和基礎設施建設，消滅了一些新的城市軌道交通振動源和振動問題，而人們對城市環(huán)境要求更為嚴格，尤其是在夜間，對于地鐵運行產(chǎn)生的振動響應更為敏感。爭辯發(fā)覺，即使振動水平處于65 dB “特殊住宅區(qū)”振動限值之下，人們?nèi)阅芨械秸駝硬a(chǎn)生厭惡感；當振動水平處于62 dB以下時，大部分居民感覺不到振動。現(xiàn)行城市區(qū)域環(huán)境振動標準中的一些計權方式和測量方法嚴峻滯后于相關學科爭辯進展。為此，國家環(huán)境愛

5、護部科技標準司組織修訂環(huán)境振動標準（征求意見稿）。修訂后其緊密結(jié)合國際現(xiàn)行標準，體現(xiàn)了以人為本的社會進展要求。2 我國城市軌道交通軌道減振現(xiàn)狀特征目前，我國城市軌道交通軌道減振領域現(xiàn)狀特征是需求總量大、產(chǎn)品種類多、占全線比例高、減振要求簡單。2.1 產(chǎn)品種類多軌道減振技術的通常做法是在組成軌道的各個剛性部件之間插入彈性層，按插入位置的不同可分為扣件減振、軌枕減振和道床減振。彈性層所處的位置越靠下，懸浮的質(zhì)量就越大，越能獲得較好的減振效果。依據(jù)減振效果的不同，地鐵設計規(guī)范（征求意見稿）5將減振措施分為一般減振措施、中等減振措施、高等減振措施和特殊減振措施4個等級。 （1） 一般減振措施。2012

6、年4月正式實施的北京市地方標準地鐵噪聲與振動把握規(guī)范6對Z振級插入損失作出定義：在其他條件相同的狀況下，使用減振措施與使用一般扣件（DT-2）線路，隧道壁Z振級之間的差值記為VLZmax；單位為分貝，dB。這里提到的一般扣件即一般減振措施，其主要作用是固定鋼軌，以及在列車運行時為軌道供應必要的緩沖，包括廣泛應用于北京城市軌道交通的DT-2型和DT-2型扣件、在上海地鐵與北京地鐵普遍使用的WJ-2型扣件及廣州地鐵普遍使用的單趾彈簧扣件。 （2）中等減振措施。中等減振措施的減振力量（即使用減振措施與一般扣件線路隧道壁Z振級插入損失）為510 dB，常用的中等減振措施主要有雙剛度剪切型軌道減振器扣件

7、（型、型軌道減振器扣件）、壓縮型軌道減振器扣件（ALT.1扣件、Lord扣件）、Vanguard扣件、彈性短軌枕和彈性長枕式等。 （3）高等減振措施。高等減振措施的減振力量為1015 dB，主要減振原理是在軌枕下或道床下鋪設彈性墊層，形成質(zhì)量彈簧體系，通過增加參振質(zhì)量，降低軌道結(jié)構的自振頻率，從而得到較好的減振效果。高等減振措施有梯形軌枕軌道結(jié)構和縱向軌枕軌道結(jié)構，以及橡膠浮置板道床和固體阻尼鋼彈簧浮置板道床等。梯形軌枕由PC制成的縱梁和鋼管制成的橫向聯(lián)結(jié)桿構成，軌枕下放置彈性墊層起緩沖減振作用，目前廣泛應用于我國地鐵；縱向軌枕利用橫向混凝土縱梁代替梯形軌枕的混凝土鋼管結(jié)構。國內(nèi)外常用的橡膠浮

8、置板道床有整體支撐、線性支撐與點支撐等支撐形式。橡膠浮置板道床減振材料除了傳統(tǒng)的橡膠材料外，還包括阻尼橡膠材料及聚氨酯微孔彈性材料，其減振性能和工作年限與材料性質(zhì)親密相關。 圖1 梯形軌枕軌道結(jié)構 圖2 縱向軌枕軌道結(jié)構（4） 特殊減振措施。液體阻尼鋼彈簧浮置板道床（見圖3）是城市軌道交通行業(yè)內(nèi)公認減振性能最好的軌道形式，是現(xiàn)行唯一的特殊減振措施。液體阻尼鋼彈簧浮置板道床利用液體阻尼鋼彈簧隔振器支撐鋼筋混凝土道床板，形成一個高質(zhì)量、低剛度的“質(zhì)量-彈簧”系統(tǒng)，其固有頻率為57 Hz，減振力量在15 dB以上。液體阻尼鋼彈簧浮置板道床成本和工程造價很高，不具備大面積鋪設條件，目前大多應用于線路近

9、距離下穿建筑物，以及對減振要求較高的古建筑、爭辯機構、醫(yī)院、博物館和音樂廳等場所。 圖3 液體阻尼鋼彈簧浮置板道床2.2 占全線比例高近年來，新建城市軌道交通線路各等級減振措施區(qū)段占總線路比例逐步上升，這與人們對把握地鐵振動產(chǎn)生的環(huán)境影響需求密不行分。2.3 要求簡單現(xiàn)代城市是人們學習、生活、工作、休閑、療養(yǎng)的綜合功能區(qū)，密集的軌道交通線網(wǎng)不行避開地對城市功能建筑產(chǎn)生環(huán)境振動影響。因此，要將敏感目標振級把握在標準限值內(nèi)，并對低頻段振動把握提出嚴苛的簡單要求。環(huán)境振動標準（征求意見稿）頒布實施后，軌道減振應用范圍將調(diào)整，原接受中等或高等減振措施的地段，將接受高等或特殊減振措施，以滿足綜合功能區(qū)振

10、動限值，高等級減振措施所占全線比例將會連續(xù)增加。3 現(xiàn)階段我國城市軌道交通軌道減振存在的問題3.1 軌道減振產(chǎn)品設計缺乏技術儲備目前，我國城市軌道交通軌道結(jié)構的設計總體沿用鐵路軌道結(jié)構設計標準。而城市軌道交通減振型軌道結(jié)構設計僅留意產(chǎn)品自身的技術性能，缺乏對整個減振型軌道結(jié)構系統(tǒng)性能的生疏，特殊是在穩(wěn)定性和耐久性方面，不能滿足鐵路軌道設計標準要求，造成投入運營后因軌道結(jié)構穩(wěn)定性差、耐久性低、剛度不連續(xù)等問題引起軌道病害頻發(fā)。軌道減振設計單位缺乏必要的技術儲備，對軌道減振原理生疏不夠全面和深刻。部分設計人員陷入了軌道剛度越低減振性能越好的誤區(qū)，未生疏到質(zhì)量、剛度、阻尼等指標的合理匹配，使大量低剛

11、度減振扣件使用后導致鋼軌非正常波磨嚴峻。軌道減振設計單位在引進、消化吸取國外軌道減振產(chǎn)品時，過分依靠爭辯單位的技術和生產(chǎn)廠商的制造閱歷，缺少對我國城市軌道交通運營特點和施工質(zhì)量等國情的考慮，并未將產(chǎn)品制造、施工與維護納入設計階段進行全過程分析，致使先鋒扣件、減振器扣件、彈性短軌枕等很多國外成熟的軌道減振產(chǎn)品在我國應用中消滅各種問題。3.2 缺乏統(tǒng)一的軌道減振產(chǎn)品評價體系和認證機構城市軌道交通軌道工程的標準與規(guī)范是軌道設計、施工、驗收和修理養(yǎng)護的重要依據(jù)。我國在制定軌道減振產(chǎn)品標準工作上尚未建立統(tǒng)一、完善的檢測與評價方法, 權威性和前瞻性的城市軌道交通減振產(chǎn)品標準體系尚未形成。相關技術標準和產(chǎn)品

12、認證體系及機構缺失，且無嚴格的市場準入制度，導致新型減振產(chǎn)品往往沒有經(jīng)過嚴格質(zhì)量檢驗和性能評定即投入使用。由于缺乏對運營線路實行減振措施后的評估方法和標準，軌道減振工程是按一般整體道床軌道工程竣工進行驗收，沒有考核減振設計的關鍵指標，無法通過標準化工作驗證軌道工程是否滿足減振設計要求。3.3 環(huán)境評價工作局限性我國于2003年頒布實施中華人民共和國環(huán)境影響評價法，提出軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃和建設項目需要開展環(huán)境影響評價工作。環(huán)境評價報告結(jié)論是軌道減振設計和選型依據(jù)，目的是確保列車運行引起的環(huán)境振動不會引起沿線居民的投訴，滿足國家環(huán)境愛護部對軌道交通項目環(huán)境愛護批復要求。我國環(huán)境影響評價技術導則城市軌

13、道交通接受閱歷鏈式公式作為環(huán)境振動猜測計算方法，由于全國各地地質(zhì)差異及沿線建筑物結(jié)構動力特性千差萬別，閱歷鏈式公式得出的環(huán)境評價猜測值與實際環(huán)境振動值偏差較大；線路及沿線敏感目標環(huán)境振動要求發(fā)生變化時，補充環(huán)境評價工作不到位，造成軌道減振設計選型與實際環(huán)境振動要求脫節(jié)，線路運營后振動超標問題嚴峻。4 城市軌道交通軌道減振進展趨勢4.1 加強軌道工程整體平安性利用軌道系統(tǒng)解決環(huán)境振動問題的同時，不應忽視軌道穩(wěn)定性及耐久性。在經(jīng)濟允許狀況下，建議優(yōu)先選用平安等級與減振效果好的道床減振形式。為了提高線路平順性，線路中相同的軌道減振等級宜實行相同的減振形式，全線減振軌道形式不宜超過3種。減振地段應建立

14、長效檢測機制，跟蹤產(chǎn)品減振效果，把握軌道減振產(chǎn)品使用年限和維護周期等，確保軌道減振效果與行車平安。4.2 建立軌道減振產(chǎn)品評價體系和認證機構爭辯制定我國城市軌道交通技術政策和標準規(guī)范，盡快轉(zhuǎn)變目前城市軌道交通標準化工作滯后現(xiàn)狀。開展軌道減振產(chǎn)品減振性能認定爭辯工作，統(tǒng)一產(chǎn)品減振性能測試方法及減振性能評價指標，劃分軌道減振產(chǎn)品減振等級，確定減振產(chǎn)品適用范圍，以適應環(huán)境評價工作及對振動頻譜有特殊要求的振動敏感目標需要。建立行業(yè)認可的城市軌道交通軌道產(chǎn)品認證檢驗機構和城市軌道交通減振產(chǎn)品的市場準入制度，督促生產(chǎn)廠商加大研發(fā)投入，優(yōu)化軌道減振產(chǎn)品性能，重視自主創(chuàng)新，促進我國自主學問產(chǎn)權的軌道減振產(chǎn)品和

15、產(chǎn)業(yè)鏈進展，降低軌道工程建設成本。 4.3 爭辯切合實際的環(huán)境振動猜測方法精確猜測地鐵引起的環(huán)境振動方法應從理解振動傳播方式動身，全面考慮振源特性（車輛、軌道類型、隧道結(jié)構）、地層特性（巖土類型、線路埋深、水平距離）、建筑物動力特性（整體固有頻率、各層樓板結(jié)構的局部振動特性）對振動產(chǎn)生和傳播影響，可以通過現(xiàn)場原位測試得到振源與敏感建筑物內(nèi)振動響應傳遞函數(shù)，結(jié)合實測的地鐵運營振源數(shù)據(jù)，猜測地鐵運營引起的敏感建筑物振動響應5. 城市軌道減震降噪的新技術5.1車輪降噪技術5.1.1彈性車輪彈性車輪能明顯降低輪軌噪聲，主要是通過橡膠能吸取高頻振動、降低沖擊，并使輪軌問的摩擦得到改善。同時，彈性車輪降低

16、簧下質(zhì)量，致使輪軌沖擊動作用降低，也是彈性車輪運行噪音降低的重要緣由。另外，接受剛性車輪時，由于輪箍在軌道上滾動而消滅的噪聲會通過輪心的膜片作用而大大強化，并以體噪聲的形式傳至車體，而接受彈性車輪時，該噪聲可以被橡膠層隔絕，彈性車輪結(jié)構參見圖 4所示。 圖 4彈性車輪結(jié)構圖接受彈性車輪后，踏面垂向激勵下彈性車輪的噪聲比剛性車輪可降低 4.4dB。經(jīng)對比分析，剛性車輪輻射的噪聲總功率中主要成分是由幅板輻射的，而彈性車輪接受橡膠彈性元件將輪箍和輪心隔開，輪箍的振動經(jīng)過彈性元件的衰減作用后傳至輪心，高頻成分得到了消退或減弱，因此可以大大削減由幅板輻射的噪聲。雖然彈性車輪比整體車輪能降低 l0dB(A

17、)20dB(A)，但一般只適合軸重較低（10t 左右）的輕軌車輛，對于地鐵車輛效果并不明顯，而且結(jié)構簡單，造價高，在地鐵車輛中通常不建議接受。5.1.2 降噪阻尼器目前，國內(nèi)地鐵車輛通常在車輪上接受層疊式寬頻降噪消音器。如圖 5，此種消音器為一種三明治結(jié)構，三層鋼板和兩層高阻尼特種橡膠，然后用不銹鋼空心鉚釘鉚接。它利用彈粘性橡膠作為彈性元件，它的彈性力為非線性，因此能起到吸取多個頻峰振動的作用。層疊式降噪阻尼器結(jié)構簡潔，安裝便利，通常安裝在接受踏面制動裝置的轉(zhuǎn)向架車輪上。 圖 5消音器結(jié)構圖 圖 6 消音器安裝圖經(jīng)實測試證明，S 形幅板車輪安裝消音器后降噪量可以達到15.30dB，降噪效果明顯

18、。5.1.3 降噪阻尼環(huán)針對安裝輪盤制動城軌車輛車輪結(jié)構特點，通常在車輪上可安裝降噪阻尼環(huán)。通過相關模態(tài)分析，車輪沿徑向變形有越來越大的趨勢，因此，在滿足車輪強度要求時，阻尼環(huán)安裝在車輪變形較大的位置降噪效果會更好。降噪阻尼環(huán)如圖 7，為鋼制開口圓環(huán)結(jié)構，其尺寸和機械性能參數(shù)與車輪模態(tài)相匹配，通過壓縮安裝在車輪輪輞內(nèi)側(cè)槽內(nèi)，圓環(huán)通過本身彈性緊貼輪輞，并接受特殊設計的高阻尼彈性連接件封閉其接口，確保阻尼環(huán)在長周期使用下的良好降噪性能，同時確保應用時的平安牢靠性，安裝效果圖見圖 8。降噪阻尼環(huán)使用過程中不需要更換零件，免維護。車輪降噪阻尼環(huán)在車輪發(fā)生振動時，通過阻尼環(huán)與車輪輪輞之間摩擦產(chǎn)生界面阻尼

19、耗能，能起到抑制車輪徑向和橫向模態(tài)振動的作用，削減車輪向外輻射噪聲，從而獲得良好的降噪效果。 圖 7降噪阻尼環(huán)安裝圖 圖 8降噪阻尼盤安裝機5.1降噪阻尼盤車輪降噪阻尼盤的降噪機理是基于粘彈阻尼材料降噪技術，接受約束阻尼層結(jié)構，利用高耗能阻尼材料來減振降噪。降噪阻尼環(huán)安裝方式參見圖 9，降噪阻尼盤由鋼質(zhì)約束層和阻尼材料層組成，各層通過高性能壓敏膠與車輪幅板粘接在一起。由于車輪輪緣最外位置是車輪行駛時振動最大的位置，因此，降噪阻尼盤的設計盡量靠近邊緣，假如阻尼盤有翻邊部分來約束振動，則具有更好的降噪效果。車輪降噪阻尼盤為鋼板整體沖壓成型，復合阻尼材料粘接在車輪上，簡單外形成型較難，因此，降噪盤更

20、適于直幅板車輪。直幅板車輪安裝阻尼盤后降噪量可達 13.95dB，降噪效果明顯，安裝降噪盤在整個頻率范圍內(nèi)都有比較明顯的降噪作用，尤其在800Hz-5000Hz 中高頻之間降噪效果最好，在 3150Hz 時可達 20dB。5.2迷宮式約束阻尼器阻尼車輪由鋼質(zhì)車輪本體、聯(lián)結(jié)板、阻尼層和約束板組成。聯(lián)結(jié)板的表面為曲面，和車輪的內(nèi)表面相協(xié)作，通過高強度粘結(jié)膠和車輪內(nèi)表面粘貼在一起，其上部結(jié)構為凸凹結(jié)構。約束板的外表面為平面，內(nèi)表面也為凸凹結(jié)構，扣在聯(lián)結(jié)板之上與聯(lián)結(jié)板一起構成迷宮式結(jié)構空腔，空腔內(nèi)填充阻尼材料，即組成迷宮式約束阻尼車輪。車輪、聯(lián)結(jié)板和約束板的模型和相互關系圖 5所示。通過加貼約束阻尼板

21、增加其阻尼，降噪效果很好。通過滾振試驗顯示，車輪加貼迷宮式約束阻尼板后噪音降低 7dB。5.3 軌道降噪措施通過對鋼軌增加阻尼、抑制鋼軌振動，接受約束阻尼在寬頻域內(nèi)增加鋼軌阻尼，減小鋼軌的振動加速度及表面聲輻射，降低輪軌噪音。迷宮式約束阻尼結(jié)構由聯(lián)結(jié)板和約束板及兩者之間的阻尼層組成，聯(lián)結(jié)板與約束板上設有相互協(xié)作的、實心或空心的凸凹結(jié)構或翅片，構成曲折曲折的阻尼空腔，阻尼空腔內(nèi)布滿高性能的阻尼材料，連接體的表面外形同待粘貼的鋼軌表面的外形全都，通過高強度、高剛性粘結(jié)膠粘貼在鋼軌的非工作表面上。當鋼軌振動時，振動通過剛性的粘結(jié)膠傳至聯(lián)結(jié)板，試圖帶動約束板一起振動，由于約束板的剛度較高，造成約束板與

22、聯(lián)結(jié)板的變形不全都，強迫阻尼層發(fā)生剪切變形，從而吸取消耗振動能量，有效地降低了軌道所產(chǎn)生的振動，提高了車輪和軌道的使用壽命。由于振動為噪聲之源，噪聲也大幅降低，尤其是一般方法很難消退的一次噪聲，減輕了鋼軌噪聲對四周的影響。這種阻尼減振對于各種頻率都有較好的減振效果，因此具有寬頻帶減振效果，對高頻噪聲如曲線囂叫、制動囂叫效果更好。相關單位在上海地鐵 10 號線進行了對比試驗，分別測試了未安裝阻尼板和已安裝阻尼板的兩個區(qū)段，以及同一測點加貼阻尼板前后等幾種工況，測試數(shù)據(jù)見圖 10。 圖 9 迷宮式約束車輪 圖 10 阻尼鋼軌噪音測試對比表5.4扣件類減振措施常 見 的 減 振 扣 件 有 先 鋒（

23、Vanguard）扣件、軌道減振器、洛德（Lord）扣件、Z系列扣件等（(1）先鋒扣件在軌頭下顎及軌腰支撐鋼軌，鋼軌呈懸空狀態(tài)，利用懸空鋼軌和軌座底板縫隙，解決振動和噪聲把握問題。因其獨特的設計理念，同其他高彈性扣件相比，其減振效果具有明顯優(yōu)勢，可達1216d B。缺點是其靜剛度較低，施加荷載后軌道垂向變形較大 ， 軌 距 控 制 能 力 較差。(2）軌道減振器又稱為科隆蛋（Cologne-egg），為硫化粘結(jié)型扣件，利用橡膠剪切變形供應彈性。一般應用于減振要求較高的地段。軌道減振器軌道結(jié)構減振效果在9dB左右。(3）洛德扣件也是硫化粘結(jié)型，由2塊上下黏貼在一起的鐵墊板及彈條扣壓件組成，利用橡

24、膠壓縮變形供應彈性。洛德扣件在國外應用較廣泛，但由于橡膠與鐵墊板接受硫化工藝，不易更換，國內(nèi)應用較少。(4）Z系列扣件將洛德扣件的橡膠硫化工藝改為組合式安裝工藝，即橡膠墊板與鐵墊板分開，可適時更換橡膠，鐵墊板可重復利用。洛德扣件與Z系列扣件減振效果均為56dB。5.5軌枕類減振措施彈性軌枕分為彈性長軌枕和彈性短軌枕。彈性短軌枕結(jié)構包括：混凝土短軌枕、橡膠套靴、塊下橡膠墊板。因其結(jié)構較簡潔、施工便利，工程造價較低，在我國城市軌道交通應用較廣泛。其減振效果為1012dB。但彈性短軌枕減振有如下弱點：對地質(zhì)要求高；軌距保持力量差；軌距和軌底坡調(diào)整困難；養(yǎng)護更換困難；橡膠包套易進水，減振性能下降；彎道

25、鋼軌波磨嚴峻。目前廣州地鐵已發(fā)覺因橡膠老化、橡膠套靴減薄而消滅的短枕吊空現(xiàn)象。上海地鐵則由于軟土地基隧道結(jié)構局部不均勻沉降引起了短枕吊空。彈性長軌枕所接受的軌枕與一般混凝土軌枕相同，通過在軌枕端部、枕端兩側(cè)和枕下3個方向設置彈性墊層，構成減振箱。彈性長軌枕質(zhì)量較彈性短軌枕大，因此，其減振效果相對更好，目前在日本應用較多。5.6道床類減振措施道床類減振措施主要接受質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)，基本原理是在軌道上部建筑與基礎之間插入一固有頻率遠低于激振頻率的線性諧振器，通過質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的慣性運動，將列車運營產(chǎn)生的振動進行較大衰減后，再傳遞給隧道主體結(jié)構，達到減振目的。梯形軌枕軌道系統(tǒng)屬于輕型質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)；梯

26、形軌枕由預應力縱梁和鋼管制的橫向連接桿構成，在其下面和側(cè)面分別安裝底部防振墊、側(cè)面緩沖墊，并利用防振墊、緩沖墊支承在鋼筋混凝土臺座上。目前在北京4、5號線及廣州地鐵中有應用。減振效果8dB左右。一般道床類減振措施專指浮置板道床，包括鋼彈簧浮置板和橡膠浮置板道床。橡膠浮置主要為預制浮置板，依據(jù)橡膠支座支承方式可分為整體支承、線性支承、分布式支承3種（圖6）。橡膠浮置板可以滿足1015dB的中檔減振要求。缺點是橡膠支承塊隱蔽于浮置板下面，很難調(diào)平、檢修和更換，尤其是無法從浮置道床側(cè)面或頂面檢修；橡膠本身阻尼太小，不能有效吸取浮置板的振動能量，對于軟土地基及人們較敏感的振源低頻部分隔振效果并不抱負；

27、此外，橡膠對材料和工藝要求高，易老化，壽命有限，更換橡膠支承塊對列車運營和市民的出行影響較大。廣州地鐵曾接受分布式支承的預制浮置板；國內(nèi)有肯定應用的道床隔振墊屬于整體支承橡膠浮置板。鋼彈簧浮置板道床隔振技術由隔而固（GERB）公司于10年前引入中國。該技術通過鋼彈簧隔振器將軌道及浮置板與底部及側(cè)面結(jié)構相隔離，兩者之間僅通過隔振器相接，使隔振器上部結(jié)構所受的車輛動擾力通過隔振器傳遞到結(jié)構底部。與橡膠浮置板相比，鋼彈簧浮置板的主要優(yōu)點是固有頻率低，隔振效果好，隔振壽命長，便利修理。其隔振效果達1835dB，可接受現(xiàn)場澆筑或預制短板現(xiàn)場拼裝方案，適應不同減振等級與施工進度要求，目前基本在國內(nèi)各城市地

28、鐵中均有應用。5.7 減振措施對比鋼彈簧浮置板是目前公認的效果最好的技術。北京地鐵噪聲與振動把握措施應用規(guī)范在編制過程中，對北京市城市軌道交通線路常用的減振措施進行了實地測量，利用插入損失將軌道減振器、梯形軌枕、先鋒扣件、鋼彈簧浮置板與一般DT-VI2扣件進行比較，得到各減振措施的修正量。鋼軌波磨使得軌道結(jié)構振動加強，噪聲增大，減振地段的減振效果也會快速降低，甚至放大振動。依據(jù)調(diào)查，各種減振措施中，只有一般道床及鋼彈簧浮置板軌道沒有產(chǎn)生過鋼軌波磨現(xiàn)象。浮置板道床是目前全國特殊減振地段首選措施。一般狀況下減振措施的選用應滿足減振目標值并考慮3dB以上的裕量，具體分級規(guī)定見表 表16.國外振動與噪

29、聲的主要把握措施由于直線電機軌道交通坡度較大、曲線半徑較小,使得其運營條件相對苛刻,距離居民、辦公場所較近,而輪軌接觸為主要的振源及噪聲源,因此對軌道結(jié)構的減振降噪要求較高。此外,由于直線電機牽引系統(tǒng)對感應板與電機間的氣隙把握要求較高,而軌道的平順性對氣隙的把握影響又較大,因此這對軌道結(jié)構的減振提出了更高的要求。以加拿大及日本的直線電機軌道交通軌道結(jié)構方面的減振降噪措施為例分析如下。6.1加拿大加拿大溫哥華直線電機地鐵實行了多種減振降噪措施。除了常規(guī)的接受徑向轉(zhuǎn)向架結(jié)構、彈性車輪結(jié)構、聲屏障技術、橋上兩側(cè)的短墻結(jié)構以外,軌道上的主要措施有:接受較為平整、不易變形的無碴軌道;接受可動心軌道岔結(jié)構

30、;減振型的高彈性扣件(如空心式軌下膠墊、雙層膠墊式墊板結(jié)構等)、高彈性的PANDROL扣件等;鋪設了無縫線路結(jié)構;接受了伸縮調(diào)整器結(jié)構等。加拿大肯士頓試驗線正在研制新型的軌道減振結(jié)構方式?？鲜款D試驗線上的新型連接一起(枕減振型軌道結(jié)構式)。這種結(jié)構的優(yōu)點是感應板與軌面一起變形,對感應板與直線電機的氣隙保持、減緩軌面動力不平順的影響是格外有利的,同時也可以接受剛度較小的減振型軌下材料。這種結(jié)構的特點是將減振與良好的氣隙把握技術較好地結(jié)合起來。6.2日本以日本的福崗3號線為例,在振動與噪音把握方面實行了多種措施,除了在車輛制造方面接受雙層鋁車外皮中間填充吸音材料,車窗、車輛連接處密封,使用彈性車輪

31、等措施外,在軌道方面也接受了大量的減振措施。主要的措施有:接受無縫線路結(jié)構及伸縮調(diào)整器結(jié)構,削減了接頭沖擊等作用;鋼軌定期打磨及涂油;為了便于保證施工的精度,接受了長枕埋人式軌道結(jié)構,提高了線路的初始平順性;使用了彈性較好的扣件及墊板結(jié)構,還有一些防止螺栓松脫的部件;全線鋪設了浮置式彈性軌枕整體道床結(jié)構等。道岔區(qū)接受合成樹脂軌枕結(jié)構,提高了軌道的彈性和平順性,且易于施工。在曲線及岔區(qū)接受了較短的感應板結(jié)構,較好地適應了軌道結(jié)構的線型,又避開了可能的牽引偏轉(zhuǎn)造成的列車振動及噪聲的加大。還有其他的一些措施,此處略。6.3軌道結(jié)構減振降噪措施的主要爭辯思路由上述的分析可知,直線電機軌道交通,軌道結(jié)構

32、必需接受一些特殊的減振降噪措施,才能降低振動與噪聲對四周環(huán)境的影響,延長軌道結(jié)構的使用壽命,保證列車的平安、舒適的運行。因此,盡管我國在直線電機軌道交通方面才剛剛起步,但仍需要加大對此問題的爭辯。在接受軌道結(jié)構的減振降噪措施時,除了像傳統(tǒng)的地鐵軌道結(jié)構需要關注減振的效果外,還必需考慮直線電機的牽引特性、考慮感應板與直線電機氣隙把握等問題,這正是直線電機軌道交通與傳統(tǒng)地鐵系統(tǒng)在軌道減振方面的最大不同之處事實上,常規(guī)的軌道結(jié)構減振通常是接受降低軌下的剛度、提高線路的平順性等來實現(xiàn)的,但是若彈性的加大不能與電機上的氣隙把握結(jié)合起來、或者對不平順的要求不合理(如在制定線路的不平順管理標準時,沒有考慮列

33、車上直線電機的作用長度與感應板氣隙的影響),則可能不但不能起到減振降噪的作用,甚至可能導致電機與感應板刮擦,危及列車的運行平安、平穩(wěn)性等,還有可能會衍生出更大的振動與噪聲。因此,應結(jié)合直線電機軌道結(jié)構的特點,加大列車與軌道。5 結(jié)束語由于軌道減振方式最直接、效果最好、成本最低，軌道工程長期以來擔負城市軌道交通減振重任。城市軌道交通減振是一個系統(tǒng)工程，不能陷入單一的“軌道減振”誤區(qū)。軌道結(jié)構減振一般會降低軌道剛度，造成輪軌疲憊損傷。因此，應加強對城市軌道交通減振措施的科研力度，樂觀探究減振新技術，城市軌道交通減振設計應綜合線路規(guī)劃、車輛系統(tǒng)、軌道工程、隧道結(jié)構、路徑隔振、精密儀器隔振臺等環(huán)節(jié)，對

34、各項環(huán)境愛護措施效果進行跟蹤監(jiān)測和評價。對軌道減振措施的選擇應慎之又慎。一方面要節(jié)省投資，另一方面要考慮環(huán)境等因素又不得不增加投資; 不能只考慮節(jié)省投資而忽視環(huán)境、以后運營等問題。一旦建成，要對其整改，所花的費用可能是一次性投資的幾倍。通過對以上減振降噪措施的分析比選，初步得出城市軌道交通設計中較為經(jīng)濟、合理的減振方案。( 1) 城市軌道交通所實行的軌道減振降噪措施。一般減振地段，實行使用鋪設無縫線路、重型鋼軌、彈性分開式扣件、小半徑曲線定期涂油、打磨等措施。中等減振地段?？紤]到彈性短軌枕的彈性套靴失效性、以及損壞后不易更換，目前推舉接受軌道減振器扣件，如 GJ-型減振降噪扣件。高等減振地段。

35、由于 VANGUARD 扣件具有良好的減振性能和可更換性，推舉接受 VANGUARD 扣件。特殊減振地段。由于橡膠浮置板道床損壞后不易更換，推舉接受鋼彈簧浮置板整體道床。( 2) 建議。城市軌道交通軌道減振降噪工程是一項簡單的系統(tǒng)工程，需要相關專業(yè)共同協(xié)作、綜合治理才能取得滿足的效果。減振降噪型軌道結(jié)構的比選，需要依據(jù)具體的環(huán)評要求，進行具體的設計。只有合理的選擇減振降噪型軌道結(jié)構型式，才能既經(jīng)濟、又合理地實現(xiàn)軌道的減振降噪，從而真正解決城市軌道交通給城市帶來的振動與噪聲問題。參考文獻：1崔應港.藺高.城軌交通輪軌降噪措施現(xiàn)狀分析.科技技術與創(chuàng)新.2014 年第 30 期2王起功.城市軌道公共

36、交通進展戰(zhàn)略_城市軌道公共電車的應用與進展模式.山東省重點學術爭辯成果.20083王曰凡.城市軌道交通車輛選型.百家論壇.第四期4高亮.直線電機軌道交通軌道減振降噪技術.都市快軌交通.第19卷第2期.2006年4月5王文斌.我國城市軌道交通軌道減振現(xiàn)狀與進展趨勢,中國鐵路.2013/04.90-946張勇.上海市軌道交通減振降噪技市的應用與進展.經(jīng)理人視野·溝通7笹倉実.改進既有線車輪外形及利用減振材料等的減振降噪對策.道緶研報告.，8張曉娟.地鐵軌道減振技術綜述.市政技術.2 0 14 No.29張勇.對軌道交通減振降噪問題的爭辯與思考.經(jīng)理人視野·溝通10李江.淺談城市軌道交通現(xiàn)狀及將來進展方向.企業(yè)改革與管理.2014年2月下.11孫洪強.簡析城市軌道交通減振降噪措施.現(xiàn)代軌道交通.2012/412白廷輝.城市軌道交通減振降噪綜合技術.13李建斌.城市軌道交通軌道減振降