螺旋钢弹簧浮置板隔振技术在城市轨道交通减振降噪上的应用

简要介绍了我国城市轨道发展现状和所面临的振动和噪声等环境污染问题。车辆，轨道和桥结构或岩土介质等。组成一个复杂的大系统。随着城市轨道交通的发展，振动和噪声等环境污染问题，日益引起了人们的重视，很多研究人员对此进行了分析研究，特别是比较深入地进行了轮轨系统的动力相互作用问题的研究。本文作者分析了轮轨系统的振动机理和垂向振动模型，对传统道床和浮置板弹性道床进行了分析比较，重点介绍了钢弹簧浮置板弹性道床的隔振原理和设计原则；并介绍了螺旋钢弹簧浮置板技术在国外城市轨道交通领域减振降噪方面的成功应用实例和减振降噪实测结果及运用经验。     

钢弹簧浮置板隔振道床在北京城铁敏感路段的应用

城市轨道交通的减振降噪问题已经提上议事日程 ,受到各方面的关注。文章不仅介绍了道床减振的原理和轨下、枕下、道床下隔振的不同方法 ,而且还具体介绍了钢弹簧浮置板 (道床下隔振 )技术在北京城铁敏感地段的实际应用及其减振效果。     

城际铁路浮置板轨道隔振垫刚度取值研究

目前,隔振垫浮置板轨道在城际铁路中已有应用,但对隔振垫刚度值选取缺乏系统性研究,导致其减振效果难以达到预期,针对此,开展隔振垫浮置板轨道合理刚度取值系统研究。通过建立车轨空间耦合模型和轨道-隧道-土体有限元模型,分析时速160～250 km城际铁路隧道段隔振垫浮置板轨道安全性、稳定性及减振效果,最终确定隔振垫刚度合理取值。研究表明,(1)速度一定时,随着隔振垫刚度增大,钢轨和浮置板垂向动态位移、隧道壁减振效果均随之减小;隔振垫刚度不变时,随着列车运行速度提高,轮重减载率和隧道壁源强振级随之增大。(2)隔振垫刚度为0.01～0.05 N/mm³时,轮重减载率、平稳性sperling指标均在规范限值内。(3)时速分别为160 km、200 km、250 km的线路在满足行车安全性和平稳性条件时,对应的隔振垫在荷载服役范围内的割线刚度应不低于0.02 N/mm³、0.03 N/mm³和0.03 N/mm³;(4)在满足减振效果不低于5 dB、浮置板轨道第三预压固有频率下,时速分别为160 km、200 k...     

浮置板式轨道结构隔振效果仿真研究

建立列车—轨道结构耦合系统有限元模型,将轨道不平顺作为列车—轨道结构耦合系统的激励源,对普通碎石道床轨道结构和浮置板式轨道结构的列车—轨道结构耦合系统动力学性能进行仿真研究,对比分析这2种类型的轨道结构系统振动响应与系统振动传递函数,评价浮置板式轨道结构的隔振效果。分析结果表明,浮置板式轨道结构与普通碎石道床轨道结构相比,振动加速度降低约70%,距线路5 m处大地振动加速度响应峰值降低约62.8%,相应Z振级衰减约10 dB,竖向振动加速度频率范围由0~200 Hz降到0~60 Hz,有效起到了振动隔离效果。     

基于隔振垫超弹性本构模型的橡胶浮置板轨道动力仿真

以地铁橡胶浮置板轨道为研究对象,基于隔振垫超弹性本构建立地铁车辆-橡胶浮置板轨道-隧道耦合动力分析模型,计算橡胶浮置板轨道的动力响应及减振效果。结果表明：隔振垫超弹性本构模型计算的轨道结构及隧道壁动力响应均更接近实测数据;不同隔振垫刚度工况下,超弹性本构模型计算得到的轨道结构位移均小于线弹性本构模型,钢轨和轨道板位移峰值分别相差10%和40%左右;超弹性本构模型计算得到的轨道板加速度峰值较小而基底加速度峰值较大,且随隔振垫刚度增加,2种模型计算的轨道板振动差异减小、基底振动差异显著增大,常用隔振垫静刚度范围（0.019～0.100 N·mm-3）内超弹性本构模型与线弹性本构模型计算的基底加速度峰值之比最大为2.46,而采用线弹性本构模型将低估橡胶浮置板轨道基底振动;超弹性本构模型计算得到的轨道板振动及基底高频振动较小,而基底低频振动较大,传递损失小,而采用线弹性本构模型将高估地铁振动特征频段（50～80 Hz）的减振作用,放大轨道固有频率附近（16～31.5 Hz）振动。     

特殊浮置板轨道隔振效果的三维数值研究

针对城市轨道交通可能引发的低频振动,采用特殊浮置板轨道进行室内激振试验.运用MIDAS/GTS程序,建立"轨道-隧道-地层"三维耦合模型,选取不同弹簧刚度和支承间距的4种组合,计算简谐荷载作用下的加速度响应,分析浮置板上、隧道底板上和地表的竖向、水平加速度级和不同位置的加速度级损失.结果表明:①在浮置板和隧道底板上,竖向加速度级量值比水平加速度级大;距隧道中线20 m处地表,水平比竖向加速度级大;②在支承间距不变的情况下,轨道的基频与弹簧刚度成正比;弹簧刚度不变时,轨道的基频与支承间距成反比;③弹簧刚度的降低和支承间距的增大,可提高隔离低频竖向振动的效果,加速度级损失可达47dB以上;④弹簧刚度越小、支承间距越大,则对于基频以上频段,隔离低频水平振动效果越好,对于基频以下频段,隔振效果越差.     

浮置板轨道二维建模及隔振性能分析

为分析轮对载荷相位差及浮置板弯曲振动模态对轨道隔振性能的影响,利用动柔度法建立二维浮置板轨道频域模型,浮置板简化为自由边界的Kirchhoff薄板,根据力的传递率分析轨道隔振性能。计算结果表明,轮对载荷存在相位差时将激起更多的浮置板弯曲振动模态,从而降低浮置板轨道的隔振性能。采用短浮置板可减少其结构模态数目,提高中频段的轨道隔振性能。当轮对载荷同相位时,可以用一维浮置板轨道模型(梁模型)进行分析计算。     

120 km/h地铁减振垫浮置板动力学特性分析及减振垫刚度取值研究

目前,国内部分地铁设计速度已达120 km/h,有必要针对该速度条件下的减振垫浮置板动力特性以及减振垫刚度取值等问题展开专门研究。基于有限元软件,建立车辆-轨道-隧道耦合动力学模型,可对120 km/h速度条件下地铁车辆、钢轨、减振垫浮置板,以及隧道结构等细部结构的动力学特性进行详细的研究。经计算和检算可知,在减振垫浮置板上运行120 km/h速度的地铁A型车,其各项动力学指标均满足动力学检算标准;同时计算结果表明,减振垫面刚度宜取0.01~0.02 N/mm3.     

橡胶浮置板轨道垂向动力特性分析

根据浮置板轨道系统的结构特点及隔振原理,结合轮轨系统耦合动力学理论,建立了车辆—橡胶减振垫型浮置板轨道系统垂向耦合振动模型,以美国五级谱随机不平顺作为轮轨激励,计算了车辆和轨道系统的动力响应,并分析了减振垫面刚度对轨道结构动力特性及垂向力的传递特性的影响。计算表明,减振垫的面刚度对车辆系统的动力响应影响不大,但对轨道系统影响较大;随着面刚度的减小,传递到基础上的垂向力明显减低,而钢轨和浮置板的垂向变形会有所增大;在保证轨道系统稳定性的前提下,存在合理的较低的减振垫面刚度,使得减振效果最佳。     

地铁减振道床跨人防门设计及施工研究

地铁减振道床相比普通道床在结构设计及施工方面存在较大的区别,通过分析地铁减振道床,包括梯形轨枕道床、橡胶隔振垫道床、钢弹簧浮置板道床的结构设计和技术特点,对跨越人防门时的道床设计、排水衔接、道床与人防门的接口处理进行探讨,并对减振道床跨越人防门的设计及施工要点提出建议.     

浮置板轨道结构对地铁车辆轨道耦合系统动力性能影响分析

以北京地铁6号线车辆为样本,研究了浮置板轨道对于车辆轨道耦合动力学模型的影响.建模时将浮置板轨道考虑成柔性体,用有限元实体单元建模,并利用模态叠加法进行求解.仿真后得出如下结论:与轨道不平顺引起的冲击相比,采用浮置板轨道后所产生的枕跨冲击、过渡冲击、轨道板冲击并不明显.车辆在浮置板轨道上行驶时,其竖向悬挂系统能够较好地...     

浮置板轨道结构减振性能的落轴试验

对两种不同阻尼比的隔振器(1型隔振器的阻尼比小于2型隔振器)浮置板轨道结构的减振性能进行落轴试验,并与非浮置状态进行对比。测试结果表明,1型隔振器和2型隔振器浮置板轨道基础的垂向加速度分别比非浮置状态小75%和92%左右;1型隔振器浮置板轨道在8~40Hz和80~315 Hz频率范围内的隔振效果最大约为25 d B,2型隔振器浮置板轨道在10~200 Hz频率范围内的隔振效果为30~40 d B。针对此次试验所采用的两种隔振器,认为阻尼比较大的隔振器浮置板轨道的减振性能更好。     

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。     

几种典型的地铁减振浮置轨道的对比分析

针对目前国内地铁工程所用到的钢弹簧浮置板、减振垫浮置板、橡胶隔振器浮置板、浮置式梯形轨枕等不同浮置轨道技术,在按重量级别、隔振元件、浮置板浇注方式及浮置板是否设预应力等不同方式进行分类的基础上对比分析各自不同的技术特点,可为不同工程条件下的正确选型提供参考。提出理论及实际减振效果的差异性、减振与降噪效果的区别、典型不利工程条件的适应性以及综合造价的核算等浮置轨道选型及设计应用的要点和建议,并探讨未来运营线浮置轨道的高效检查维修技术,以及设计速度≥140 km/h线路浮置轨道系统设计及安全可靠性保障技术等后续发展方向。     

地铁列车振动对沪闵高架桩基的影响分析

上海轨道交通1号线某区间U型槽段紧邻沪闵高架2号匝道,列车引起的振动几乎未经地层吸收即传到高架桥桩基。通过数值分析,研究了地铁列车振动对沪闵高架2号匝道桩基的动力影响,获得了列车荷载作用下沪闵高架2号匝道桩基的运动规律。     

多等级减振预制道床减振效果 及振动位移研究

为了研究不同等级复合减振预制道床的减振效果,以青岛新建地铁 4 号线张彭区间隧道段为研究对象, 测试 70 km/h 的速度下高、中等级复合减振垫预制道床轨道和普通道床轨道的振动及位移响应,通过引入铅锤 Z 振级分频振级均方根值及 Z 振级传递损失进行综合评价,分别在时域和频域内对 2 种减振等级的复合减振垫预制 道床轨道和普通道床轨道的振动特性进行对比分析,结果表明：①3 种不同减振类型道床轨道的隧道壁分频振级 均在 50～80 Hz 处达到最大,高等、中等减振道床与普通道床相比较,其减振效果(分频振级均方根差值平均值) 分别为 13.9 dB 和 8.5 dB;道床与隧道壁之间的 Z 振级传递损失值分别为 45.8 dB 和 35.1 dB;②高等、中等减振 道床以及普通道床在实际运营过车时,道床垂向位移分别为 2.298、0.265 和 0.058 mm,道床横向位移分别为 0.058、 0.025 和 0.019 mm。多等级减振通用预制道床对 20 Hz 以上振动减振效果明显,同时可根据不同需求自由选择和 更换减振等级,对减振通用预制道床的发展具有一定的指导意义。     

南京地铁轮轨减振降噪措施应用探讨

城市轨道交通在给市民的生活、生产带来便捷的同时,其运行中产生的振动和噪声也日益成为城市生活中的一个新的环境问题。针对轨道交通产生的噪声及振动问题,从轨道方面入手,对轮轨之间噪声、振动的产生和抑制措施进行了系统论述,最后提出了综合治理轮轨噪声和振动的建议。     

天津地铁轨道减振降噪创新技术的开发与应用

在天津地铁1号线轨道系统中,采用新型高弹性减振扣件、新型橡塑套靴弹性短轨枕等减振降噪的创新技术.对这些研究成果进行总结,同时对新型高弹性减振垫板及减振接头夹板等技术在本线的应用做了介绍,可作为今后其他地铁工程建设的参考.     

地铁列车振动对沿线敏感建筑的影响预测

通过建立二维动态有限元模型,以速度为控制物理量,评价北京地铁8号线运营对邻近敏感建筑的振动影响;研究低层、多层敏感建筑振动响应的传播规律,比较不同基础形式下对振动的影响.结果表明,地铁列车运营所产生的振动影响在控制标准范围之内,无需采取特殊的减振措施.     

钢轨谐振式浮轨扣件动态变形及减振降噪性能分析

选用谐振式浮轨扣件对西安地铁1号线某区段原有DTVI2扣件进行改造。测试分析了改造前后的轨道动态变形、轨道振动、敏感建筑物振动及二次辐射噪声变化水平。测试结果表明,谐振式浮轨扣件的轨道变形满足轨道线路安全要求,与DTVI2扣件的轨道相比,道床及隧道壁的振动水平降低至9～13 dB(Z),地面振动降低7.3 dB(Z),二次辐射噪声降低4.1 dB(A),表明谐振式浮轨扣件具有较好的减振降噪效果。