温州市域铁路S1线减振扣件设计及应用

随着城市规模的不断扩大,市域铁路作为带动区域发展的交通模式引起人们的广泛关注。相对于国外成熟的市域铁路技术和减振措施,国内相应研究工作尚属空白。根据温州市域铁路S1线技术要求,借鉴成熟的双层非线性结构,通过关键参数的优化分析,确定扣件刚度参数。现场在线测试结果表明,研制的市域铁路用双层非线性减振扣件安全性能优异,减振效果达到4.9～5.2 dB,可以满足市域线路的技术要求。     

地铁车辆段减振道岔减振特性试验研究

研究目的:地铁车辆段具有道岔和轨道接头多、曲线半径小、列车行车速度低等特点，其轨道结构的减振设计一般参照地铁正线，实际减振特性尚不明确。为掌握双层非线性扣件在车辆段内轨道道岔运用效果，对车辆段内减振道岔进行试验研究。研究结论:(1)双层非线性减振扣件能够减小钢轨传至扣件减振层以下的道床和盖板地面处振动，但扣件减振层以上的钢轨处振动显著增大；车速20 km/h时，辙叉处道床和盖板地面分别衰减6.6 dB和4.1 dB,钢轨处增大8.6 dB;(2)采用双层非线性扣件后，钢轨振动在大部分频段范围都增大，其中在10～20 Hz最为显著；道床在60～400 Hz之间衰减比较明显；盖板地面处衰减主要在20～60 Hz之间，但在5 Hz和10 Hz附近出现一定的放大；(3)减振道岔处钢轨-道床传递损失明显大于普通道岔，振动从钢轨传至道床处时，在1 000 Hz范围内都发生了衰减，其中在20 Hz以内衰减最为显著，衰减量在35 dB以上；(4)本研究成果可应用于铁道工程减振设计领域。     

成都市域快轨减振措施效果分析

为评价市域快轨的减振效果,以成都市域快轨 18 号线某圆形盾构隧道为例,选取了线路条件基本相同的相近断面,对双层非线性减振扣件、减振垫浮置板、钢弹簧浮置板 3 种减振措施及对应普通道床断面进行现场测试,研究市域快轨减振措施的减振效果。通过对实测数据进行时域、频域和 1/3 倍频程分析,得到不同减振措施和普通断面的隧道壁最大 Z 振级(VLZmax),并对比得到不同减振措施的减振效果;通过对测点的隧道壁振动加速度级及地面振动进行 1/3 倍频程分析,得到振动的传播衰减情况。结果表明：3 种减振措施都有减振效果,双层非线性减振扣件减振效果为 7.3 dB,减振垫浮置板的减振效果为 16.2 dB,钢弹簧浮置板的减振效果最好,达到了19.7 dB。     

北京地铁5号线高架线减振措施现场测试与分析

为了评价北京地铁5号线高架线采用减振产品的实际效果,对各减振区段进行了现场振源测试.对各测试断面上钢轨和道床的竖直振动加速度进行时域和频域内的比较,在频域内采用1/3倍频程频谱,重点考虑0～200 Hz频率范围内的振动.结果表明:普通扣件能有效地衰减钢轨和道床问的振动传递;Ⅳ型轨道减振器扣件在工作频率25 Hz以上,相对普通扣件有10～20 dB的减振效果;在列车加速的不利情况下,梯形轨道相对普通扣件仍可提高10～15 dB的减振效果,并能较好地降低钢轨的高频振动.     

长沙地铁2号线一期工程轨道减振设计后评估

长沙地铁2号线一期工程沿线存在多处振动敏感区域,环评要求高,轨道系统采取了轨道减振器扣件、Vanguard先锋扣件、橡胶隔振垫减振轨道、钢弹簧浮置板轨道等减振措施。为科学评价不同减振措施或产品的减振性能,在2号线一期工程试运行期间,对减振轨道铺设的地段开展了综合测试。测试结果表明:相较较高频率的振动分量,4Hz以下的振动分量较难准确测量,建议分析减振效果时考虑频率范围4~200Hz;直/曲线对轨道结构振动响应影响显著,减振轨道铺设于直线地段和曲线地段时的减振效果略有差异;轨道减振器扣件可适用于振动预测超标量小于等于3dB的地段;Vangaurd扣件可适用于振动预测超标量为6~8dB的地段;橡胶隔振垫减振轨道可适用于振动预测超标量大于等于8dB的地段;对于振动预测超标量大于等于8dB的地段,特殊减振措施可选用钢弹簧浮置板轨道。     

轨道减振效果系统评价方法研究

在综合分析轨道减振效果评价现状和存在问题的基础上,针对在轨道结构中的钢轨扣件、轨枕或道床等处额外提高轨道弹性的减振措施进行轨道减振效果系统评价方法研究。在相同或可比的条件下,利用轨道减振与非减振段轨旁测点铅垂向振动加速度得出1/3倍频程各中心频率分频振级的均方根差值作为轨道减振效果值,同时将1/3倍频程中心频率分频振级的最大和最小差值作为轨道减振效果评价的辅助指标。运用该方法对减振扣件、弹性短轨枕和浮置板轨道等3种减振措施的评价结果表明:在4～200Hz频率范围内减振扣件的减振效果值为5.2dB,有效的减振频率从50Hz开始;浮置板轨道的减振效果值为13.5dB,满足10dB以上的减振设计要求;而弹性短轨枕的减振效果值仅为3.8dB,因轨枕空吊原因没能达到设计的减振目标。该方法不仅可以比较不同轨道结构、线路条件、运营条件以及相同轨道结构不同路段的轨道减振效果,而且可以分析轨道的减振特性。     

常州地铁新型中等减振扣件减振性能试验研究

为了研究一种新型分离式压缩型中等减振扣件在城市轨道交通应用中的减振效果，为城市轨道交通设计提供参考，对铺设新型中等减振扣件的常州地铁一号线进行现场测试，将测试结果与GJ-3型减振扣件和DTⅢ2型扣件进行对比。测试结果表明：新型中等减振扣件的垂向和横向位移相较于GJ-3型减振扣件有所增大，扣件刚度有所减小；在3种不同的测试速度下，新型中等减振扣件的隧道壁减振效果相对于GJ-3型减振扣件分别减小了6.6、4.6、3.5 dB,减振效果显著；1/3倍频程分析表明，新型中等减振扣件在50～200 Hz振动加速度级降低明显；在3种不同的测试速度下，隧道壁最大加速度级衰减值分别为21.58、19.12、23.05 dB。     

更换减振扣件前后地铁运营引起地面振动的研究

选择北京地铁5号线宋家庄—刘家窑区段,在更换减振扣件前后2次测试地铁正常运营引起的地面水平及垂向振动加速度,对其进行频谱分析;建立轨道—隧道—土层的三维有限元模型,利用实测数据,研究垂直于地铁线路方向不同距离的振动加速度响应规律。结果表明:地铁线路位于曲线段时,地面水平与垂向振动加速度峰值和有效值基本相等;在安装DTⅥ2扣件的轨道地段,地铁列车运营引起的地面主要振动频率为40～80 Hz,在安装Vanguard扣件的轨道地段为20～40 Hz,说明Vanguard扣件有较突出的减振效果;随着距地铁隧道中心线距离的增加,地面振动加速度响应表现出衰减的趋势,在离开隧道轴线一定距离处,存在地面振动加速度放大区,水平和垂向振动加速度放大区的位置有所不同。     

地铁轨道道床减振垫减振性能研究

道床减振垫已在郑州地铁轨道上得到了实际应用。通过进行轨道静态锤击试验及在车辆正常运行条件下的轨道动态变形和振动测试,分析道床减振垫的减振性能。结果表明:道床减振垫实际应用时的固有频率为25.4 Hz,道床减振垫竖向振动频率在250 Hz、横向振动频率在100 Hz处的振动衰减趋势较大;在20~400 Hz频率范围内,采用道床减振垫相对于不采用道床减振垫的平均减振量为24.4 dB;在车辆正常运行条件下,轨道的动态变形满足列车安全运行的要求,隧道壁的竖向振动相对于不采用道床减振垫减少了15.7 dB;在静态和动态测试条件下,采用道床减振垫的减振量基本一致,具有较好的减振效果。     

市域铁路轻型橡胶隔振垫减振轨道系统研究

研究目的:根据环评报告、城市规划及物业开发等相关要求,温州市域铁路S1线一期工程轨道采取分级减振措施,中等减振地段采用减振扣件,高等减振地段采用橡胶隔振垫。由于高等减振地段采用橡胶隔振垫减振轨道后,为保证橡胶隔振垫铺设及道床板纵横向限位,增设底座结构,造成轨道结构高度增加,桥梁二期恒载增大。为了减少对桥梁设计的影响,本文对轻型橡胶隔振垫减振轨道开展系统研究,建立有限元模型验证该结构满足高等减振要求。研究结论:(1)通过优化无砟轨道道床板及底座几何尺寸降低轨道结构高度,减少桥梁二期恒载;(2)对轻型橡胶隔振垫减振轨道限位结构开展受力分析,确保限位结构安全可靠;(3)建立轻型橡胶隔振垫减振轨道有限元模型,对橡胶隔振垫刚度进行分析计算,确定刚度取值,保证减振效果满足高等减振要求;(4)本研究成果对市域铁路轨道减振设计具有一定的参考意义。     

城市轨道交通高架线减振扣件设计及现场应用

我国一些城市轨道交通高架线中采用的下锁式双层非线性减振扣件在运营一段时间后会出现钢轨空吊和轨距难以保持等情况,影响列车运行安全。设计一种既能保证列车运营安全,又能适应高架线不同的钢轨纵向阻力要求,且能够达到中等减振效果的减振扣件成为需要研究的一个重要问题。针对城轨高架线设计了一种减振扣件,根据现场使用条件确定扣件的主要技术参数;关键零部件弹性铁垫板采用橡胶硫化技术将带轨底坡的铁垫板和钢套硫化成一体,此结构可实现垂向低刚度并能提供一定的横向刚度,结合有限元分析软件校核铁垫板和硫化橡胶的强度;减振扣件在室内进行钢轨纵向阻力、组装疲劳性能和绝缘性能等一系列扣件组装性能试验,试验结果表明,减振扣件各项性能指标均满足设计要求。在宁波地铁1号线高架段进行试铺和实车测试,现场应用结果表明：试铺的减振扣件服役状态良好,能够满足列车运营和日常养护维修要求;减振扣件各项轨道结构动力学性能指标均满足规范要求,梁面Z振级最大值的插入损失为8.3 dB,梁面分频振级均方根差值为9.8 dB,梁面分频最大振级为72.1 dB,达到中等减振效果。     

青岛地铁轨道减振措施 应用研究及展望

为抑制振动及噪声对沿线敏感点的影响,地铁工程中采用多种型式的轨道减振措施,但轨道减振措施在 青岛等城市硬岩地质条件下的减振效果尚无定论。分析 3 种典型轨道减振措施在岩石地质条件下的减振效果, 压缩型减振扣件、减振垫浮置板和钢弹簧浮置板的减振效果分别为 8.1 dB、12 dB 和 17 dB 左右。研究浮置板减 振组合道床、阻尼减振道床以及多等级减振通用预制道床等新型减振轨道结构减振效果,相应的减振效果分别为 18.2 dB、6～8 dB 和 8.5～13.9 dB。研究结果希望为青岛及其他城市后续地铁工程建设提供参考借鉴。     

桥上无砟轨道橡胶减振垫减振性能试验研究

以成都—都江堰高速铁路工程为背景,通过现场测试试验,研究桥上无砟轨道铺设橡胶减振垫的减振效果.结果表明:铺设橡胶减振垫后,减振垫上钢轨和轨道板的振动略有放大,但影响甚微,而减振垫下底座板、桥梁及地面的振动显著降低,其中底座板的最大振动加速度降低了85％左右;时域内,在距线路中心线0,15和30 m处地面的最大竖向加速度振级均降低了9.5dB左右;频域内,在0～6.3 Hz频段内,橡胶减振垫的减振效果不明显;在8～20 Hz频段内,由于与轨道—桥梁—大地系统本身的自振频率重合,反而放大了地面的振动;在25～100 Hz频段内,减振作用明显,且距线路中心线越远,减振效果越显著,但距线路中心线不同距离处对应最大减振作用的频段和插入损失值不同,0m处最大减振作用出现在31.5 Hz频段,插入损失值为7.8 dB,15和30 m处最大减振作用均出现在40 Hz频段,插入损失值分别为13.6和16.4 dB.可见,橡胶减振垫能够对25 Hz以上频段的振动起减振作用.     

北京地铁5号线地下线减振措施现场测试与分析

为满足沿途多处敏感点的环境振动要求,北京地铁5号线采用了多种减振措施.其中地下线在一般减振、较高减振和特殊减振要求的地段分别安装了普通扣件、Ⅲ型轨道减振器扣件和钢弹簧浮置板轨道.采用高灵敏度加速度传感器,对北京地铁5号线地下线一般减振、较高减振和特殊减振地段进行了现场测试.在时域和频域内,比较了各测试断面钢轨、道床和隧...     

温州市域铁路高架线环境振动源强试验研究

温州市域铁路S1线是我国市域铁路先行先试的示范工程。为了给新建市域铁路环评工作提供参考,在S1线开展了环境振动源强的试验研究。研究结果及建议:相比地面测点,桥面测点的测试数据具备更好的稳定性和可靠性,市域铁路高架线环境振动源强测试建议采用桥面测点;采用ISO2631—1:1985计权标准,VLz,max的计算值较采用ISO 2631—1:1997计权标准小2～4 dB。温州市域铁路S1线高架直线地段,市域动车组列车匀速95 km/h通过工况下,环境振动源强测试结果:采用ISO 2631—1:1997计权标准时为94.1 dB,采用ISO 2631—1:1985计权标准时为90.6 dB。基于所测有限工况的比较发现,列车运行速度增加15 km/h时,振动源强测试值增加3～5 dB;曲线地段曲线半径减小700 m时,振动源强测试值增加约4.5 dB。     

地铁钢弹簧浮置板轨道的减振效果分析

应用ABAQUS软件建立列车—轨道—隧道—土层的动力学模型,研究钢弹簧浮置板的减振效果.在地铁列车以20 m·s-1速度运行条件下,浮置板的振动加速度峰值(15m·s-2)远大于普通轨道;铺设浮置板后隧道拱顶和地表的振动加速度峰值分别为0.07和0.005m· s-2,远小于普通轨道.频域分析表明:浮置板的振动频率在400Hz以上频段衰减很大,而100Hz以内低频成分的振动能量明显增强;浮置板轨道对于隧道拱顶在400～800Hz、地表在20～80 Hz频段内的减振效果明显.1/3倍频程分析表明:浮置板的分频振级最大增量为22 dB(中心频率为10 Hz);铺设浮置板后隧道拱顶的最大减振量为18 dB(中心频率1 016 Hz),地表的分频最大减振量为6 dB(中心频率63 Hz).Z振级分析表明:铺设浮置板后隧道拱顶和地表处的减振量分别为24和25 dB,在25～80 Hz频段的减振效果最好;因浮置板自振频率处于20 Hz以下的低频范围,能够吸收中高频振动、放大自身低频振动,所以具有阻高频、放低频的减振特性.     

杭州地铁1号线浮置板轨道减振效果对比分析

由于浮置板轨道减振效果较好,在地铁建设中使用比例大幅度增加。结合杭州地铁1号线钢弹簧浮置板和橡胶浮置板的测试结果,对比分析两种浮置板的自振特性、隧道内和地面减振效果。分析结果表明：受不同的轨道结构形式、不同的列车类型、运行速度、隧道结构等诸多因素影响,钢弹簧浮置板和橡胶浮置板轨道有不同的振动频率特性;钢弹簧浮置板竖向自振频率为7.90 Hz,橡胶浮置板竖向自振频率为14.87 Hz,钢弹簧浮置板和橡胶浮置板的高频减振效果高于低频的减振效果;橡胶浮置板对于高于25 Hz的振动有8～16 dB的减振效果;弹簧浮置板对于高于12.5 Hz的振动有8～22 dB的减振效果,钢弹簧浮置板轨道对于控制列车运行产生的环境振动更有效。     

上盖开发车辆段库内轨道高等级减振扣件研发及应用

针对地铁上盖物业开发车辆段库内线对高等级减振产品的迫切需求,在既有成熟减振扣件结构的基础上,开展库内用高等级减振扣件的研发。研究重点为:采用多重弹性层形成串联结构,以获得低刚度,进而实现高减振性能,保证橡胶垫板超低刚度条件下轨道的稳定性和安全性,并创新性地采用了独立的支撑柱与尼龙套等部件配合,实现了弹性垫层的变形控制以及预组装。相较于道床减振措施,可大幅降低工程投资,且便于施工及养护维修。通过理论分析、室内试验和在线测试验证,该扣件的减振效果可达8 dB以上,满足研究预期目标。     

市域铁路轨道减振方案研究

为探寻适用于市域铁路的轨道减振技术方案,通过建立车辆-轨道耦合动力分析模型,分析扣件减振和道床减振2类轨道减振措施对市域铁路的适用性。结果表明:行车速度的提高对车辆、轨道动力响应的影响不可忽视,在将城市轨道交通的轨道减振措施沿用到市域铁路时,必须开展适应性分析和差异化设计;当减振扣件的系统刚度取15kN/mm及以上时,可适用于120、160km/h两种速度等级市域铁路线路,满足中等减振要求;对于减振道床,为适应市域铁路120km/h速度等级的运行条件,隔离式减振垫的支承面刚度不应低于0.019N/mm3,而为适应160km/h速度等级的运行条件,隔离式减振垫的支承面刚度不应低于0.025N/mm3;当隔离式减振垫的支承面刚度设置合理时,减振道床可满足市域铁路高等减振的要求。     

北京市轨道交通大兴线减振轨道结构的选型设计

通过对轨道振动源、传播及控制措施、减振设计原则、减振现状及发展等的分析,确定北京市轨道交通大兴线轨道减振结构,一般减振地段采用弹性扣件轨道结构,并铺设区间无缝线路;中等减振地段采用轨道减振器扣件;高等减振地段采用梯形轨枕轨道结构;特殊减振地段采用金属弹簧浮置板整体道床轨道结构。并建议城市规划部门、建设单位以及设计单位各专业设计者通力协作、综合治理,以达到预期的减振降噪目标。