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。     

减振型双块式无砟轨道振动能量特性研究

高速铁路无砟轨道中使用橡胶减振垫能有效减小环境振动,但会增强无砟轨道结构自身振动。本文建立车辆-轨道-桥梁耦合动力模型,采用功率流方法研究减振型双块式无砟轨道振动能量特性,探讨减振型轨道振动能量重分布问题,提出相应的功率流评价指标,对轨道结构振动进行评价。研究结果表明:设置减振垫将引起轨道结构振动能量重分布,使道床板的振动能量明显增加,造成振动能量在道床板上积聚,对道床板的正常使用性能不利。因此,对铁路轨道结构采取减振措施时,不仅需要以减小环境振动为目标,还应考虑轨道结构振动能量增加的不利影响。综合考虑减振垫刚度对桥梁振动和道床板振动能量的影响,建议减振垫刚度取值为40 MPa/m。     

橡胶隔振垫减振道床静动态特性研究

针对地铁设计中高等减振地段常用的橡胶隔振垫减振道床结构,采用ANSYS建立相应的整体道床模型,分析橡胶隔振垫减振道床板的长度、配筋率、板下胶垫刚度等影响因素,并结合模态分析综合评估减振效果。计算结果表明,道床板长度越大,减振效果越好,但是相应的道床板跨中挠度就会增大,需要提高道床板配筋率减小道床板拉应力和跨中钢轨垂向位移;对于减振型橡胶垫轨道结构,其橡胶垫刚度越小,减振效果越好,橡胶垫刚度从46MPa/m减至19MPa/m时,振级下降4.3d B,但是同时钢轨整体沉降也从2.51mm升至3.93mm。在轨道结构各项静力指标均满足要求的前提下,可优先考虑橡胶垫刚度取为19MPa/m。     

珠三角城际铁路轨道减振方案研究

珠三角城际铁路具有规划线路多、线路网络密集、多穿越城市中心城区等特点,对减振降噪有着特殊要求,结合资料调研和仿真分析,对适用于珠三角城际铁路的轨道减振方案开展系统研究。通过调研国内外无砟轨道减振措施,结合珠三角城际铁路技术标准的特点,推荐该地区城际铁路轨道减振宜采用减振型双块式无砟轨道。经静、动力学分析,提出减振型双块式无砟轨道设计参数的合理取值范围:道床板长度宜取值为6~8 m;在结构、限界等条件允许的前提下,道床板厚度宜尽量取较大的值;隔振垫刚度建议取0.025~0.04 N/mm3。当道床板厚度取353 mm,长度取值为6~8 m,隔振垫刚度取值为0.025~0.04 N/mm3时,减振型双块式无砟轨道可减振8 d B及以上。     

深圳地铁轨道减振性能测试与分析

为了掌握深圳地铁列车在不同轨道结构上运行时的相关振动性能,对深圳地铁1号、2号线试车线列车运行时引起的地面振动进行在线实测,并对相应测试数据进行时域和频域分析,比较有砟轨道和铺设有橡胶隔振垫的轨道轨枕处及地面的振级。结果表明:列车在铺设有橡胶隔振垫的轨道上运行时,引起的地面振动有明显的减小,轨枕处的减振效果为4.05 dB,距轨道中心线6.0 m处地面的减振效果为6.08 dB,距轨道中心线7.5 m处地面的减振效果为8.70 dB,橡胶隔振垫减振效果明显,采用橡胶隔振垫是一项有效的地铁减振措施。     

车辆-轨道耦合作用下桥上减振双块式无砟轨道减振性能研究

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立高速铁路车辆-轨道-桥梁耦合模型,采用有限元法,分别研究双块式无砟轨道结构中减振垫对轨道和桥梁时域、频域动力性能的影响,并研究其减振效果。研究结果表明:在时域内,减振双块式无砟轨道使钢轨、道床板的竖向位移增加,并且使道床板梁端竖向位移显著增加;使钢轨、道床板竖向加速度增加,使桥梁跨中竖向加速度明显减小。在频域内,减振双块式无砟轨道使桥梁加速度振级减小5 d B,减振效果良好,并且在10~40 Hz频率范围内减振效果最明显。然而,道床板加速度振级增加了8 d B。减振垫使振动能量更多地滞留在道床板内,对道床板的正常使用不利。     

橡胶隔振垫减振轨道设计研究

针对橡胶隔振垫减振道床独特的结构,分析了圆形隧道内橡胶隔振垫减振道床的尺寸、橡胶减振垫刚度的不同对结构配筋及减振效果的影响,以确保减振型轨道结构的安全性、有效性和耐久性,可供类似工程的橡胶隔振垫减振轨道设计参数取值参考和借鉴.     

道床板长度对减振垫轨道结构振动性能影响分析

橡胶减振垫整体道床是一种新型的减振轨道结构,然而,工程应用中,单元道床板结构长度的选择尚无明确指导性意见。采用模态分析、谐响应分析法分析不同道床板长度橡胶减振垫整体道床结构固有频率、振型及传递函数。分析表明:(1)单元道床板长度变化对道床垂弯、道床扭转振型主振频率影响较明显;(2)2.5、3.75 m单元道床轨道结构频谱幅值出现在一阶横弯振型频率,而≥5 m的道床板,其频谱幅值主要出现在道床沉浮振型对应频率附近;(3)减振垫整体道床频谱曲线幅值随着道床单元结构长度的增加而大幅减小;(4)当单元道床结构长度≥5 m时,频响幅值随单元长度变化不大。     

时速120 km地铁多种减振轨道结构振动特征分析

为研究时速120 km地铁多种减振轨道结构的振动特征及振动传播规律,对比分析了某时速120 km地铁线路上的DZ-Ⅲ型减振扣件轨道、GJ-Ⅲ型减振扣件轨道、减振垫浮置板轨道在时域和频域内的实测结果。时域分析结果表明:3种轨道结构的浮置板(道床板)振动加速度幅值大致相等,减振垫浮置板轨道处隧道振动加速度幅值比其余2种轨道处小一个数量级,更有效地削减了振动加速度幅值。频域分析结果表明:在20~80 Hz和0~20 Hz频段内,减振垫浮置板轨道的隧道振动加速度级比另外2种轨道小,减振效果更好。除GJ-Ⅲ型减振扣件轨道钢轨与道床板间在0~80 Hz频段内衰减不明显外,振动加速度的传播大致遵循由钢轨到浮置板(道床板),再到隧道逐层衰减的规律。     

市域铁路轨道结构形式及主要结构设计参数探讨

研究目的:本世纪以来,我国城镇化进程迅速加快,城市轨道交通和作为城市群或城市圈轨道交通的市域铁路迎来了建设新高潮。随着市域铁路的大规模建设,市域铁路的轨道结构型式选择及主要设计参数的确定,是目前市域铁路迫切需要研究的主要技术课题。研究结论:(1)通过对有砟轨道与无砟轨道结构形式、不同无砟轨道结构技术系统比较,推荐市域铁路宜铺设双块式无砟轨道。(2)结合我国前期高速铁路铺设双块式无砟轨道的研究、设计、施工及运营经验,为了有效控制路基及隧道地段连续道床板混凝土裂纹,优化道床板端部端梁结构设计与施工,推荐市域铁路采用路基、桥梁、隧道铺设全单元双块式无砟轨道结构。(3)双块式无砟轨道结构具有良好的可靠性、可维修性和经济性。(4)该研究结果可应用在我国城市铁路的轨道设计中。     

道床板隔振系统参数优化及其减振性能研究

针对地铁道床板隔振系统的振动特性和动力响应进行了分析研究,并通过对道床板隔振系统的动态参数进行优化设计,提出了较为完善的技术参数。优化分析结果表明:在选取的参数范围内,其隔振系统的第一阶固有频率都在10 Hz以上,可避开车轮和车轴经过轨道扣件的频率段。如道床垫刚度取0.018 N/mm3,道床板厚度取200 mm,扣件竖向刚度取4.0 k N/mm,则隔振系统的前三阶模态频率分别为14.38Hz、14.57 Hz和16.62 Hz,均在14~17 Hz之间;而在30~35 Hz之间无振型,可有效避开转向架经过轨道扣件的频率。     

地下线路橡胶减振垫轨道减振性能研究

为了得到地下线路采用橡胶减振垫轨道的减振效果,建立车辆—轨道—隧道—土层—建筑物的三维有限元-无限元耦合模型,分别计算采用普通整体道床轨道和橡胶减振垫轨道2种工况下沿线建筑物的三向振动加速度振级。结果表明:列车运行引起的建筑物振动,以垂直于线路方向的横向振动为主,其次为垂向振动,平行于线路方向的纵向振动最小;采用橡胶减振垫轨道后,楼柱节点的横向、纵向加速度振级明显减小,且随着距地面高度的增高,降幅基本一致,约为8.9 dB;采用普通整体道床轨道和橡胶减振垫轨道时,楼板垂向振动规律基本一致,即随着楼层的增加,楼板垂向振动呈现先减后增的趋势,但是差别甚小。与普通整体道床轨道相比,橡胶减振垫轨道可以降低楼板垂向加速度振级约9 dB。     

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。     

橡胶隔振垫减振轨道过渡段设置与合理刚度分析

橡胶隔振垫减振轨道是地铁高等减振地段常用的轨道型式,由于其与普通整体道床轨道间存在轨道刚度差,当列车通过时,势必存在钢轨挠度差,当车速较大时,过大的钢轨挠度差会对行车稳定性、安全性造成影响。基于此,以宁天城际相应工况为例,建立了车辆-轨道耦合动力学模型,通过自编程序计算探讨了橡胶隔振垫减振轨道与普通整体道床之间设置刚度过渡段的必要性,并提出了过渡段橡胶隔振垫的合理刚度取值范围为0.030 N/mm3~0.065 N/mm3,为橡胶隔振垫减振轨道过渡段的轨道设计提供依据。     

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。     

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。     

市域铁路路基地段双块式无砟轨道结构设计

我国市域铁路的建设尚处于起步阶段,需要对160 km/h速度的市域铁路设计标准和轨道结构进行相关研究。依托北京新机场线工程实践应用,着重研究了双块式无砟轨道结构在160 km/h市域铁路路基地段的稳定性和安全性,基于极限状态法计算了多种荷载组合下的受力情况,并对道床板和底座板进行了配筋设计和裂缝检算。研究表明:①160 km/h速度条件下,路基地段轨道结构各动力响应指标均在限值范围内,车体脱轨系数和轮重减载率指标数值均较小,能够保证轨道结构的稳定性和列车行驶的安全性。②温度作用对道床板和底座板的受力影响较大,在设计荷载中占据主导因素。③道床板和底座板底部纵向弯矩均在荷载偶然组合作用下达到最大值,配筋时应以裂缝宽度为控制指标进行设计。     

市域铁路钢弹簧浮置板轨道振动特性研究

国内外对市域铁路时速160 km、17 t轴重条件下特殊减振措施尚未开展系统研究,工程实践经验更是匮乏.为研究钢弹簧浮置板轨道结构对市域铁路的适应性,通过建立车辆-轨道耦合动力学分析模型和三维有限元模型进行仿真计算,分析得到不同轨道结构参数下的车辆、轨道动力学响应情况.研究结果表明:道床板长度和厚度对钢弹簧浮置板轨道结...     

聚氨酯减振垫与橡胶减振垫浮置板轨道振动控制效果分析

为了研究两种不同材料减振垫浮置板轨道的减振效果,以深圳某新建地铁线路隧道段为研究对象,测试了60 km/h的速度下聚氨酯减振垫轨道、橡胶减振垫轨道和普通道床轨道的振动响应,通过引入铅锤Z振级进行综合评价,分别在时域和频域内对两种减振垫轨道、普通道床轨道的振动特性进行对比分析,结果表明:(1)两种减振垫浮置板轨道结构均在10 Hz左右发生共振;(2)两种材料减振垫轨道在40 Hz范围内都没有减振效果;(3)聚氨酯减振垫相比橡胶减振垫减振效果更好,且减振频域更宽。     

4种地铁减振轨道轮轨动态相互作用对比分析

为了研究地铁曲线段不同减振轨道的轮轨动态相互作用,通过现场实测数据对比分析了橡胶隔振垫道床轨道、钢弹簧浮置板道床轨道、梯形轨枕轨道、单趾弹条扣件轨道4种减振轨道结构的轮轨力、钢轨动态位移,以及对应断面处隧道壁的垂向振动加速度。分析结果表明:单趾弹条扣件轨道振动相对较大,钢弹簧浮置板道床振动相对较小;4种减振轨道对应的轮轨垂向力、横向力、脱轨系数均满足列车安全运营要求;钢弹簧浮置板道床轨道的钢轨动态位移平均值较大,但小于安全限值。