城市軌道交通減震降噪技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、精選文檔城市軌道交通減震降噪技術(shù)進(jìn)呈現(xiàn)狀與將來 摘 要：對(duì)城市軌道交通振動(dòng)與噪聲把握設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行了梳理，介紹并分析了目前主要的軌道減振措施的特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)目前減振效果最好的浮置板道床進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析。關(guān)鍵詞：軌道交通；軌道結(jié)構(gòu)；減振； 截至2012年12月，北京、天津、上海、廣州、深圳、長(zhǎng)春、大連、沈陽、重慶、成都、南京、武漢、杭州、蘇州、西安和昆明16個(gè)城市的70條軌道交通線路投入運(yùn)營(yíng)，運(yùn)營(yíng)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(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)。隨著一些大城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)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(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的振動(dòng)污染引起公眾和有關(guān)部門的關(guān)注。國(guó)外從20世紀(jì)60年月開頭重視城市軌道交通減振降噪問題。1966年，英國(guó)的阿爾貝民事法院6層建筑物即接受疊層橡膠減振技術(shù)，解決城市軌道交通對(duì)建筑物的影響；8090年月德國(guó)、英國(guó)進(jìn)行了無砟軌道減振降噪的大量試驗(yàn)爭(zhēng)辯。我國(guó)軌道減振爭(zhēng)辯起步較晚，早期修建北京和天津地鐵時(shí)未考慮環(huán)境振動(dòng)問題，投入運(yùn)營(yíng)后減振改造工程干擾運(yùn)營(yíng)，鋪張人力和物力。為避開環(huán)境振動(dòng)超標(biāo)，上海地鐵1號(hào)線于1994年首次接受軌道減振設(shè)施軌道減振器扣件。隨著我國(guó)各地城市軌道交通建設(shè)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(shè)工程中相繼得到應(yīng)用。隨著城市軌道交通的快速進(jìn)

3、展，在人口密集、科研院所、醫(yī)院、學(xué)校等城市公共區(qū)域，車輛噪音越來越多的引起人們的關(guān)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(shè)備噪聲：由空調(diào)、電機(jī)等車輛設(shè)備工作產(chǎn)生的噪音；空氣動(dòng)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(gòu)造物二次噪聲：列車振動(dòng)引起橋梁、隧道或四周建筑物的二次振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。1 我國(guó)城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)城市軌道交通環(huán)境振動(dòng)防治作為環(huán)境愛護(hù)產(chǎn)業(yè)的一部分，在城市軌道交通環(huán)境建設(shè)，以及經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)進(jìn)展方面具有重要而獨(dú)特的意義。為貫徹中華人民共和國(guó)環(huán)境愛護(hù)法，把握環(huán)境振動(dòng)污染，我國(guó)制定了相

4、應(yīng)的環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)行地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范2規(guī)定，地鐵振動(dòng)污染防治設(shè)計(jì)應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境評(píng)價(jià)猜測(cè)超標(biāo)地段應(yīng)實(shí)行減振措施，以滿足國(guó)家環(huán)境愛護(hù)及相關(guān)規(guī)范要求。近年來，我國(guó)很多城市進(jìn)行了大規(guī)模的城市軌道交通和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，消滅了一些新的城市軌道交通振動(dòng)源和振動(dòng)問題，而人們對(duì)城市環(huán)境要求更為嚴(yán)格，尤其是在夜間，對(duì)于地鐵運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)更為敏感。爭(zhēng)辯發(fā)覺，即使振動(dòng)水平處于65 dB “特殊住宅區(qū)”振動(dòng)限值之下，人們?nèi)阅芨械秸駝?dòng)并產(chǎn)生厭惡感；當(dāng)振動(dòng)水平處于62 dB以下時(shí)，大部分居民感覺不到振動(dòng)。現(xiàn)行城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)中的一些計(jì)權(quán)方式和測(cè)量方法嚴(yán)峻滯后于相關(guān)學(xué)科爭(zhēng)辯進(jìn)展。為此，國(guó)家環(huán)境愛

5、護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司組織修訂環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）。修訂后其緊密結(jié)合國(guó)際現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了以人為本的社會(huì)進(jìn)展要求。2 我國(guó)城市軌道交通軌道減振現(xiàn)狀特征目前，我國(guó)城市軌道交通軌道減振領(lǐng)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(jiǎn)單。2.1 產(chǎn)品種類多軌道減振技術(shù)的通常做法是在組成軌道的各個(gè)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(shè)計(jì)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(gè)等級(jí)。 （1） 一般減振措施。2012

6、年4月正式實(shí)施的北京市地方標(biāo)準(zhǔn)地鐵噪聲與振動(dòng)把握規(guī)范6對(duì)Z振級(jí)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(jí)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(yùn)行時(shí)為軌道供應(yīng)必要的緩沖，包括廣泛應(yīng)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(jí)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(zhǎng)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(shè)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(gòu)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(gòu)和縱向軌枕軌道結(jié)構(gòu)，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(gòu)成，軌枕下放置彈性墊層起緩沖減振作用，目前廣泛應(yīng)用于我國(guó)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(gòu)。國(guó)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(diǎn)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(guān)。 圖1 梯形軌枕軌道結(jié)構(gòu) 圖2 縱向軌枕軌道結(jié)構(gòu)（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(rèn)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(gè)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(jià)很高，不具備大面積鋪設(shè)條件，目前大多應(yīng)用于線路近

9、距離下穿建筑物，以及對(duì)減振要求較高的古建筑、爭(zhēng)辯機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、博物館和音樂廳等場(chǎng)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(jí)減振措施區(qū)段占總線路比例逐步上升，這與人們對(duì)把握地鐵振動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境影響需求密不行分。2.3 要求簡(jiǎn)單現(xiàn)代城市是人們學(xué)習(xí)、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(duì)城市功能建筑產(chǎn)生環(huán)境振動(dòng)影響。因此，要將敏感目標(biāo)振級(jí)把握在標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)，并對(duì)低頻段振動(dòng)把握提出嚴(yán)苛的簡(jiǎn)單要求。環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）頒布實(shí)施后，軌道減振應(yīng)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(dòng)限值，高等級(jí)減振措施所占全線比例將會(huì)連續(xù)增加。3 現(xiàn)階段我國(guó)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(shè)計(jì)缺乏技術(shù)儲(chǔ)備目前，我國(guó)城市軌道交通軌道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)總體沿用鐵路軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。而城市軌道交通減振型軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)僅留意產(chǎn)品自身的技術(shù)性能，缺乏對(duì)整個(gè)減振型軌道結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，造成投入運(yùn)營(yíng)后因軌道結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)單位缺乏必要的技術(shù)儲(chǔ)備，對(duì)軌道減振原理生疏不夠全面和深刻。部分設(shè)計(jì)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(biāo)的合理匹配，使大量低剛

11、度減振扣件使用后導(dǎo)致鋼軌非正常波磨嚴(yán)峻。軌道減振設(shè)計(jì)單位在引進(jìn)、消化吸取國(guó)外軌道減振產(chǎn)品時(shí)，過分依靠爭(zhēng)辯單位的技術(shù)和生產(chǎn)廠商的制造閱歷，缺少對(duì)我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)和施工質(zhì)量等國(guó)情的考慮，并未將產(chǎn)品制造、施工與維護(hù)納入設(shè)計(jì)階段進(jìn)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(guó)外成熟的軌道減振產(chǎn)品在我國(guó)應(yīng)用中消滅各種問題。3.2 缺乏統(tǒng)一的軌道減振產(chǎn)品評(píng)價(jià)體系和認(rèn)證機(jī)構(gòu)城市軌道交通軌道工程的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范是軌道設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收和修理養(yǎng)護(hù)的重要依據(jù)。我國(guó)在制定軌道減振產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)工作上尚未建立統(tǒng)一、完善的檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法, 權(quán)威性和前瞻性的城市軌道交通減振產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系尚未形成。相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品

12、認(rèn)證體系及機(jī)構(gòu)缺失，且無嚴(yán)格的市場(chǎng)準(zhǔn)入制度，導(dǎo)致新型減振產(chǎn)品往往沒有經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量檢驗(yàn)和性能評(píng)定即投入使用。由于缺乏對(duì)運(yùn)營(yíng)線路實(shí)行減振措施后的評(píng)估方法和標(biāo)準(zhǔn)，軌道減振工程是按一般整體道床軌道工程竣工進(jìn)行驗(yàn)收，沒有考核減振設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)，無法通過標(biāo)準(zhǔn)化工作驗(yàn)證軌道工程是否滿足減振設(shè)計(jì)要求。3.3 環(huán)境評(píng)價(jià)工作局限性我國(guó)于2003年頒布實(shí)施中華人民共和國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)法，提出軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目需要開展環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作。環(huán)境評(píng)價(jià)報(bào)告結(jié)論是軌道減振設(shè)計(jì)和選型依據(jù)，目的是確保列車運(yùn)行引起的環(huán)境振動(dòng)不會(huì)引起沿線居民的投訴，滿足國(guó)家環(huán)境愛護(hù)部對(duì)軌道交通項(xiàng)目環(huán)境愛護(hù)批復(fù)要求。我國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則城市軌

13、道交通接受閱歷鏈?zhǔn)焦阶鳛榄h(huán)境振動(dòng)猜測(cè)計(jì)算方法，由于全國(guó)各地地質(zhì)差異及沿線建筑物結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性千差萬別，閱歷鏈?zhǔn)焦降贸龅沫h(huán)境評(píng)價(jià)猜測(cè)值與實(shí)際環(huán)境振動(dòng)值偏差較大；線路及沿線敏感目標(biāo)環(huán)境振動(dòng)要求發(fā)生變化時(shí)，補(bǔ)充環(huán)境評(píng)價(jià)工作不到位，造成軌道減振設(shè)計(jì)選型與實(shí)際環(huán)境振動(dòng)要求脫節(jié)，線路運(yùn)營(yíng)后振動(dòng)超標(biāo)問題嚴(yán)峻。4 城市軌道交通軌道減振進(jìn)展趨勢(shì)4.1 加強(qiáng)軌道工程整體平安性利用軌道系統(tǒng)解決環(huán)境振動(dòng)問題的同時(shí)，不應(yīng)忽視軌道穩(wěn)定性及耐久性。在經(jīng)濟(jì)允許狀況下，建議優(yōu)先選用平安等級(jí)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(jí)宜實(shí)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(yīng)建立

14、長(zhǎng)效檢測(cè)機(jī)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(hù)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(píng)價(jià)體系和認(rèn)證機(jī)構(gòu)爭(zhēng)辯制定我國(guó)城市軌道交通技術(shù)政策和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，盡快轉(zhuǎn)變目前城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)化工作滯后現(xiàn)狀。開展軌道減振產(chǎn)品減振性能認(rèn)定爭(zhēng)辯工作，統(tǒng)一產(chǎn)品減振性能測(cè)試方法及減振性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，劃分軌道減振產(chǎn)品減振等級(jí)，確定減振產(chǎn)品適用范圍，以適應(yīng)環(huán)境評(píng)價(jià)工作及對(duì)振動(dòng)頻譜有特殊要求的振動(dòng)敏感目標(biāo)需要。建立行業(yè)認(rèn)可的城市軌道交通軌道產(chǎn)品認(rèn)證檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和城市軌道交通減振產(chǎn)品的市場(chǎng)準(zhǔn)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(jìn)我國(guó)自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的軌道減振產(chǎn)品和

15、產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展，降低軌道工程建設(shè)成本。 4.3 爭(zhēng)辯切合實(shí)際的環(huán)境振動(dòng)猜測(cè)方法精確猜測(cè)地鐵引起的環(huán)境振動(dòng)方法應(yīng)從理解振動(dòng)傳播方式動(dòng)身，全面考慮振源特性（車輛、軌道類型、隧道結(jié)構(gòu)）、地層特性（巖土類型、線路埋深、水平距離）、建筑物動(dòng)力特性（整體固有頻率、各層樓板結(jié)構(gòu)的局部振動(dòng)特性）對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生和傳播影響，可以通過現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試得到振源與敏感建筑物內(nèi)振動(dòng)響應(yīng)傳遞函數(shù)，結(jié)合實(shí)測(cè)的地鐵運(yùn)營(yíng)振源數(shù)據(jù)，猜測(cè)地鐵運(yùn)營(yíng)引起的敏感建筑物振動(dòng)響應(yīng)5. 城市軌道減震降噪的新技術(shù)5.1車輪降噪技術(shù)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(dòng)、降低沖擊，并使輪軌問的摩擦得到改善。同時(shí)，彈性車輪降低

16、簧下質(zhì)量，致使輪軌沖擊動(dòng)作用降低，也是彈性車輪運(yùn)行噪音降低的重要緣由。另外，接受剛性車輪時(shí)，由于輪箍在軌道上滾動(dòng)而消滅的噪聲會(huì)通過輪心的膜片作用而大大強(qiáng)化，并以體噪聲的形式傳至車體，而接受彈性車輪時(shí)，該噪聲可以被橡膠層隔絕，彈性車輪結(jié)構(gòu)參見圖 4所示。 圖 4彈性車輪結(jié)構(gòu)圖接受彈性車輪后，踏面垂向激勵(lì)下彈性車輪的噪聲比剛性車輪可降低 4.4dB。經(jīng)對(duì)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(dòng)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(duì)于地鐵車輛效果并不明顯，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)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(guó)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(gòu)，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(gè)頻峰振動(dòng)的作用。層疊式降噪阻尼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，安裝便利，通常安裝在接受踏面制動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)向架車輪上。 圖 5消音器結(jié)構(gòu)圖 圖 6 消音器安裝圖經(jīng)實(shí)測(cè)試證明，S 形幅板車輪安裝消音器后降噪量可以達(dá)到15.30dB，降噪效果明顯

18、。5.1.3 降噪阻尼環(huán)針對(duì)安裝輪盤制動(dòng)城軌車輛車輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通常在車輪上可安裝降噪阻尼環(huán)。通過相關(guān)模態(tài)分析，車輪沿徑向變形有越來越大的趨勢(shì)，因此，在滿足車輪強(qiáng)度要求時(shí)，阻尼環(huán)安裝在車輪變形較大的位置降噪效果會(huì)更好。降噪阻尼環(huán)如圖 7，為鋼制開口圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其尺寸和機(jī)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(shè)計(jì)的高阻尼彈性連接件封閉其接口，確保阻尼環(huán)在長(zhǎng)周期使用下的良好降噪性能，同時(shí)確保應(yīng)用時(shí)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(hù)。車輪降噪阻尼環(huán)在車輪發(fā)生振動(dòng)時(shí)，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(dòng)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(jī)5.1降噪阻尼盤車輪降噪阻尼盤的降噪機(jī)理是基于粘彈阻尼材料降噪技術(shù)，接受約束阻尼層結(jié)構(gòu)，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(shí)振動(dòng)最大的位置，因此，降噪阻尼盤的設(shè)計(jì)盡量靠近邊緣，假如阻尼盤有翻邊部分來約束振動(dòng)，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(fù)合阻尼材料粘接在車輪上，簡(jiǎn)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(dá) 13.95dB，降噪效果明顯，安裝降噪盤在整個(gè)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(shí)可達(dá) 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(qiáng)度粘結(jié)膠和車輪內(nèi)表面粘貼在一起，其上部結(jié)構(gòu)為凸凹結(jié)構(gòu)。約束板的外表面為平面，內(nèi)表面也為凸凹結(jié)構(gòu)，扣在聯(lián)結(jié)板之上與聯(lián)結(jié)板一起構(gòu)成迷宮式結(jié)構(gòu)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(guān)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(yàn)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(duì)鋼軌增加阻尼、抑制鋼軌振動(dòng)，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(dòng)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(gòu)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(shè)有相互協(xié)作的、實(shí)心或空心的凸凹結(jié)構(gòu)或翅片，構(gòu)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(qiáng)度、高剛性粘結(jié)膠粘貼在鋼軌的非工作表面上。當(dāng)鋼軌振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)通過剛性的粘結(jié)膠傳至聯(lián)結(jié)板，試圖帶動(dòng)約束板一起振動(dòng)，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(qiáng)迫阻尼層發(fā)生剪切變形，從而吸取消耗振動(dòng)能量，有效地降低了軌道所產(chǎn)生的振動(dòng)，提高了車輪和軌道的使用壽命。由于振動(dòng)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(duì)四周的影響。這種阻尼減振對(duì)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(duì)高頻噪聲如曲線囂叫、制動(dòng)囂叫效果更好。相關(guān)單位在上海地鐵 10 號(hào)線進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，分別測(cè)試了未安裝阻尼板和已安裝阻尼板的兩個(gè)區(qū)段，以及同一測(cè)點(diǎn)加貼阻尼板前后等幾種工況，測(cè)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(cè)試對(duì)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(dòng)和噪聲把握問題。因其獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念，同其他高彈性扣件相比，其減振效果具有明顯優(yōu)勢(shì)，可達(dá)1216d B。缺點(diǎn)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(yīng)彈性。一般應(yīng)用于減振要求較高的地段。軌道減振器軌道結(jié)構(gòu)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(yīng)彈性。洛德扣件在國(guó)外應(yīng)用較廣泛，但由于橡膠與鐵墊板接受硫化工藝，不易更換，國(guó)內(nèi)應(yīng)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(shí)更換橡膠，鐵墊板可重復(fù)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(zhǎng)軌枕和彈性短軌枕。彈性短軌枕結(jié)構(gòu)包括：混凝土短軌枕、橡膠套靴、塊下橡膠墊板。因其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)潔、施工便利，工程造價(jià)較低，在我國(guó)城市軌道交通應(yīng)用較廣泛。其減振效果為1012dB。但彈性短軌枕減振有如下弱點(diǎn)：對(duì)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(hù)更換困難；橡膠包套易進(jìn)水，減振性能下降；彎道

25、鋼軌波磨嚴(yán)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(gòu)局部不均勻沉降引起了短枕吊空。彈性長(zhǎng)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(gè)方向設(shè)置彈性墊層，構(gòu)成減振箱。彈性長(zhǎng)軌枕質(zhì)量較彈性短軌枕大，因此，其減振效果相對(duì)更好，目前在日本應(yīng)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(chǔ)之間插入一固有頻率遠(yuǎn)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(yùn)動(dòng)，將列車運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行較大衰減后，再傳遞給隧道主體結(jié)構(gòu)，達(dá)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(yù)應(yīng)力縱梁和鋼管制的橫向連接桿構(gòu)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(tái)座上。目前在北京4、5號(hào)線及廣州地鐵中有應(yīng)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(yù)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(diǎn)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(dòng)能量，對(duì)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(fù)；

27、此外，橡膠對(duì)材料和工藝要求高，易老化，壽命有限，更換橡膠支承塊對(duì)列車運(yùn)營(yíng)和市民的出行影響較大。廣州地鐵曾接受分布式支承的預(yù)制浮置板；國(guó)內(nèi)有肯定應(yīng)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(shù)由隔而固（GERB）公司于10年前引入中國(guó)。該技術(shù)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(gòu)相隔離，兩者之間僅通過隔振器相接，使隔振器上部結(jié)構(gòu)所受的車輛動(dòng)擾力通過隔振器傳遞到結(jié)構(gòu)底部。與橡膠浮置板相比，鋼彈簧浮置板的主要優(yōu)點(diǎn)是固有頻率低，隔振效果好，隔振壽命長(zhǎng)，便利修理。其隔振效果達(dá)1835dB，可接受現(xiàn)場(chǎng)澆筑或預(yù)制短板現(xiàn)場(chǎng)拼裝方案，適應(yīng)不同減振等級(jí)與施工進(jìn)度要求，目前基本在國(guó)內(nèi)各城市地

28、鐵中均有應(yīng)用。5.7 減振措施對(duì)比鋼彈簧浮置板是目前公認(rèn)的效果最好的技術(shù)。北京地鐵噪聲與振動(dòng)把握措施應(yīng)用規(guī)范在編制過程中，對(duì)北京市城市軌道交通線路常用的減振措施進(jìn)行了實(shí)地測(cè)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(jìn)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(gòu)振動(dòng)加強(qiáng)，噪聲增大，減振地段的減振效果也會(huì)快速降低，甚至放大振動(dòng)。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(guó)特殊減振地段首選措施。一般狀況下減振措施的選用應(yīng)滿足減振目標(biāo)值并考慮3dB以上的裕量，具體分級(jí)規(guī)定見表 表16.國(guó)外振動(dòng)與噪

29、聲的主要把握措施由于直線電機(jī)軌道交通坡度較大、曲線半徑較小,使得其運(yùn)營(yíng)條件相對(duì)苛刻,距離居民、辦公場(chǎng)所較近,而輪軌接觸為主要的振源及噪聲源,因此對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的減振降噪要求較高。此外,由于直線電機(jī)牽引系統(tǒng)對(duì)感應(yīng)板與電機(jī)間的氣隙把握要求較高,而軌道的平順性對(duì)氣隙的把握影響又較大,因此這對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的減振提出了更高的要求。以加拿大及日本的直線電機(jī)軌道交通軌道結(jié)構(gòu)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(jī)地鐵實(shí)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(gòu)、彈性車輪結(jié)構(gòu)、聲屏障技術(shù)、橋上兩側(cè)的短墻結(jié)構(gòu)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(dòng)心軌道岔結(jié)構(gòu)

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(gòu)等)、高彈性的PANDROL扣件等;鋪設(shè)了無縫線路結(jié)構(gòu);接受了伸縮調(diào)整器結(jié)構(gòu)等。加拿大肯士頓試驗(yàn)線正在研制新型的軌道減振結(jié)構(gòu)方式。肯士頓試驗(yàn)線上的新型連接一起(枕減振型軌道結(jié)構(gòu)式)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是感應(yīng)板與軌面一起變形,對(duì)感應(yīng)板與直線電機(jī)的氣隙保持、減緩軌面動(dòng)力不平順的影響是格外有利的,同時(shí)也可以接受剛度較小的減振型軌下材料。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是將減振與良好的氣隙把握技術(shù)較好地結(jié)合起來。6.2日本以日本的福崗3號(hào)線為例,在振動(dòng)與噪音把握方面實(shí)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(gòu)及伸縮調(diào)整器結(jié)構(gòu),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(zhǎng)枕埋人式軌道結(jié)構(gòu),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(gòu),還有一些防止螺栓松脫的部件;全線鋪設(shè)了浮置式彈性軌枕整體道床結(jié)構(gòu)等。道岔區(qū)接受合成樹脂軌枕結(jié)構(gòu),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(yīng)板結(jié)構(gòu),較好地適應(yīng)了軌道結(jié)構(gòu)的線型,又避開了可能的牽引偏轉(zhuǎn)造成的列車振動(dòng)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(gòu)減振降噪措施的主要爭(zhēng)辯思路由上述的分析可知,直線電機(jī)軌道交通,軌道結(jié)構(gòu)

32、必需接受一些特殊的減振降噪措施,才能降低振動(dòng)與噪聲對(duì)四周環(huán)境的影響,延長(zhǎng)軌道結(jié)構(gòu)的使用壽命,保證列車的平安、舒適的運(yùn)行。因此,盡管我國(guó)在直線電機(jī)軌道交通方面才剛剛起步,但仍需要加大對(duì)此問題的爭(zhēng)辯。在接受軌道結(jié)構(gòu)的減振降噪措施時(shí),除了像傳統(tǒng)的地鐵軌道結(jié)構(gòu)需要關(guān)注減振的效果外,還必需考慮直線電機(jī)的牽引特性、考慮感應(yīng)板與直線電機(jī)氣隙把握等問題,這正是直線電機(jī)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(shí)上,常規(guī)的軌道結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)的,但是若彈性的加大不能與電機(jī)上的氣隙把握結(jié)合起來、或者對(duì)不平順的要求不合理(如在制定線路的不平順管理標(biāo)準(zhǔn)時(shí),沒有考慮列

33、車上直線電機(jī)的作用長(zhǎng)度與感應(yīng)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(dǎo)致電機(jī)與感應(yīng)板刮擦,危及列車的運(yùn)行平安、平穩(wěn)性等,還有可能會(huì)衍生出更大的振動(dòng)與噪聲。因此,應(yīng)結(jié)合直線電機(jī)軌道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),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(zhǎng)期以來擔(dān)負(fù)城市軌道交通減振重任。城市軌道交通減振是一個(gè)系統(tǒng)工程，不能陷入單一的“軌道減振”誤區(qū)。軌道結(jié)構(gòu)減振一般會(huì)降低軌道剛度，造成輪軌疲憊損傷。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)城市軌道交通減振措施的科研力度，樂觀探究減振新技術(shù)，城市軌道交通減振設(shè)計(jì)應(yīng)綜合線路規(guī)劃、車輛系統(tǒng)、軌道工程、隧道結(jié)構(gòu)、路徑隔振、精密儀器隔振臺(tái)等環(huán)節(jié)，對(duì)

34、各項(xiàng)環(huán)境愛護(hù)措施效果進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。對(duì)軌道減振措施的選擇應(yīng)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(yùn)營(yíng)等問題。一旦建成，要對(duì)其整改，所花的費(fèi)用可能是一次性投資的幾倍。通過對(duì)以上減振降噪措施的分析比選，初步得出城市軌道交通設(shè)計(jì)中較為經(jīng)濟(jì)、合理的減振方案。( 1) 城市軌道交通所實(shí)行的軌道減振降噪措施。一般減振地段，實(shí)行使用鋪設(shè)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。考慮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(xiàng)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)工程，需要相關(guān)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(gòu)的比選，需要依據(jù)具體的環(huán)評(píng)要求，進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。只有合理的選擇減振降噪型軌道結(jié)構(gòu)型式，才能既經(jīng)濟(jì)、又合理地實(shí)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(dòng)與噪聲問題。參考文獻(xiàn)：1崔應(yīng)港.藺高.城軌交通輪軌降噪措施現(xiàn)狀分析.科技技術(shù)與創(chuàng)新.2014 年第 30 期2王起功.城市軌道公共

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