城轨道岔减振降噪功能的研究 王飞 张宾义 秦庆功

发表时间:2021/7/28   来源:《基层建设》2021年第14期   作者:王飞 张宾义 秦庆功
[导读] 在如今全球的经济都在飞速的向前发展的背景之下,我国各方面的发展都处于一种持续增长状态

        中建安装集团有限公司  山东省青岛市  266000
        摘要:在如今全球的经济都在飞速的向前发展的背景之下,我国各方面的发展都处于一种持续增长状态,这也刺激了我国城市化建设改造的步伐,在城市化建设过程中,轨道交通是最为重要的组成部分,他极大丰富了居民的出行选择。针对城市轨道交通道岔区减振降噪问题,从道岔各方面采取策略,开发减振降噪效果优良、零部件寿命长、施工便利、少维护等优点的新型城轨减振道岔,为城轨线路周边居住的人们提供宁静和谐的生活环境。
        关键词:城轨道岔;减振降噪


        引言
        城市轨道交通车辆段(基地)占地较大,而城区土地面积有限,人口居住相对密集,因此大力发展车辆段综合开发是充分利用有限土地资源和提高城轨投资回报率的有效途径。近年来,全国各大城市的轨道交通项目在广泛推广这种开发模式。
        1城轨振动与噪声的危害
        1.1对城轨车辆舒适性和安全性的影响
        轨道交通具有轴载重、荷载作用频率快与振动强等特点。城轨车辆在高速运行过程中,轮轨之间会产生强烈的振动冲击。一方面,由此产生的振动与噪声会直接作用于车厢内的人体,严重影响乘客乘坐的舒适性,尤其是城轨的低频振动会引起人体部分器官的共振,长时间暴露其中会对人体的健康造成危害。另一方面,剧烈的振动还可能导致车辆关键部件的损坏,从而造成翻车、脱轨等严重后果,为行车安全带来重大隐患。
        1.2对沿线建筑物的影响
        现代建筑大量使用了混凝土材料,然而混凝土是一种多相复合材料,其结构十分复杂,尤其是内部存在着不同程度的原始缺陷。在城轨列车振动的激励作用下,会导致沿线周边建筑结构产生响应,导致混凝土内部的原始缺陷被引发,产生大量微裂缝并急速扩展。对结构产生不可避免的损伤积累、抗力衰减,最终影响结构的安全性及耐久性,甚至直接导致结构破坏。尤其是城轨沿线的古建筑,因其年代久远,结构相对脆弱,更加容易遭到城轨振动的破坏。
        1.3对周边环境的影响
        列车运行时,车轮与钢轨的接触面产生的应力分布会随之变化,并诱发周边建筑物的二次振动,对沿线居民的工作和生活产生巨大影响,而且这一问题也由来已久。早在20世纪90年代初期,北京西直门附近居民楼住户就反映城轨振动扰民的问题,甚至出现了家具因振动而发生了位移的情况。长时间的噪声污染会危害人体的听力,造成无法恢复高频听力损伤,严重的时候甚至会造成耳聋与耳鼓膜破裂,其损伤程度受到噪声频率、强度、作用时间等因素影响。此外,城轨噪声还会危害人的听力与中枢神经系统,引起交感神经体统紧张,造成高频听力损伤、心跳加速、心律不齐、血管痉挛、血压升高等不良影响。
        2我国区域环境振动与噪声的控制标准
        为了应对日趋严重的环境噪音污染问题,各个国家都制定了详细的噪音管理方案,对噪声加以控制,其中我国对噪声的管理控制在各个地区都有着明确的规定,在城市区域内,居民和文教区间,白天的噪声不得超过55分贝,夜间的招生不可超过45分贝,在混合区和商业中心区日间的噪声不得超过60分贝,夜间的噪声不得超十分贝,在工业集中区日间的招生不得超过65分,夜间的噪声不得超过55分贝,而在交通干线道路两侧日间的噪声不得超过70分贝,夜间的噪声不得超过55分贝,等等一系列的明文规定,为城市内部轨道交通噪声管理规定了严格的标准。



        3城轨道岔减振降噪策略
        3.1提高岔区的平顺性
        (1)优化道岔平面线型,尽可能采用较大的导曲线半径,提高旅客乘坐的舒适度。(2)优化轮轨关系,为列车过岔创造优良的平顺性。(3)岔区刚度均匀化。岔区刚度是影响列车运行舒适性、轨道几何形态及养护维修工作量的重要参数之一。岔区各部件刚度匹配不佳,难以做到物尽其用,也难以使轨道结构在列车荷载作用下表现出良好的工作特性。岔区刚度若过大,轮轨相互作用加剧,列车运行平稳性降低,轨道振动加剧,轮轨噪声增大,部件寿命降低。岔区刚度若过小,轨道结构薄弱,列车作用下轨道变形过大,几何形态难以保证,养护维修工作量增大。为此,需要通过理论分析和先进的材料、技术等,确保岔区刚度均匀化,以提高行车舒适度和降低岔区轮轨冲击振动。
        3.2岔区无缝化
        (1)钢轨采用焊接接头,消除轨缝,岔区实现无缝化,避免车轮对钢轨接头剧烈冲击振动。(2)活动型辙叉。固定型辙叉结构本身存在“有害空间”,车轮从辙叉咽喉走行至心轨实际尖端时线路中断,此处车轮振动及冲击最大,是列车通过道岔时的主要振动源。为确保岔区轨距线连续,提高列车过岔的平顺性,采用活动型辙叉,利用心轨转动与翼轨相靠或叉心固定,两侧翼轨均可动,以消除“有害空间”,减轻车轮对翼轨、心轨的冲击。
        3.3车辆的减振降噪措施
        针对于车辆自身进行减少振动,降低噪声的工作,就需要从车辆自身可以产生振动以及噪声的原因方面入手,在列车运行期间,动力系统产生的噪声,为列车本身产生噪声的主要来源,可以通过改变车辆自身的动力系统结构来进行减震降噪处理,让车辆自身的动力系统工作频段尽量避开产生噪声的频段,你是来完成减震降噪的工作,通过在机车上加装全新的减震器以及减震系统,来对列车自身进行处理。尽可能的降低振动幅度,减少噪声的产生。(1)加装减振器:加装由新型材料制成的新型减震器,来组成轨道车的减震系统,能够大大减少列车本身的振动,并降低其带来的噪声影响,同时还能提高机车本身的质量和乘客的舒适度。(2)采用新型材料:列车在运行过程中,车轮与轨道之间的摩擦是振动产生的主要来源,可以利用新型材料制成弹性车轮,减少车轮与轨道之间的摩擦,并以此来减少震动的产生,以及其带来的噪声。
        3.4轨道结构的振动和噪声控制
        在轨道交通系统产生振动噪声的原因中,轨道的结构类型是其中的一项重要原因,所以改变轨道结构,并且对轨道结构进行控制,是强症减灶的重要工作内容,使用焊接长铁轨,使用钢轨打磨技术控制平整度,采用防震钢轨以及采用弹性扣件可以有效的减少轨道所产生的振动。并降低其带来的噪声影响。(1)采用钢轨打磨技术:经过相关大量的研究发现,轨道的不平顺度势轨道产生噪声的一项重要原因,所以以此为突破口,可以对轨道系统所产生的振动以及噪声有一个有效的控制,使用钢轨打磨技术就可以很好的做到这一点要求。(2)采用轨道减振技术:轨道减振技术可简分为:轨下减振、枕下减振及道床板下减振。轨下减振主要是采用减振扣件,如双层非线性减振扣件及谐振式浮轨减振扣件;枕下减振包括:弹性套靴、梯形轨枕;道床板下减振主要包括:隔离式减振垫、高性能组合道床减振系统及钢弹簧浮置板。主要减振机理为能够给轨道提供最好的弹性支撑,能够有效的提高轨道对负载的分散能力,对轨道系统产生的振动以及噪声起到一个明显的控制效果。
        结束语
        道岔是实现列车转线或跨线运行必不可少的轨道设备,随着城轨交通的快速发展和人们生活质量的提高,对城轨道岔的减振性能提出了更高的要求。未来的城市在建设时一定要将轨道交通系统的减震降噪工作放在主要的工作位置上。对轨道交通系统进行减振和降噪处理,可以极大的提高居民的生活水平以及出行舒适度,并且其健康作出了保证。

        参考文献:
        [1]李志群.60kg/m钢轨9号单开减振道岔研究[J].铁道建筑,2014(4):106-109.
        [2]铁道部第三勘察设计院.道岔设计手册[M].北京:人民铁道出版社,1975.
        [3]王秀梅.公路工程试验检测影响因素若干问题的分析[J].中国新技术新产品,2018(02):148.

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