軌道結(jié)構(gòu)減振降噪措施的探討

趙鐵民

[摘要] 隨著列車運行速度的提高等因素的影響，鐵路振動和噪聲問題日益突出，通過對鐵路振動和噪聲的主要來源和類型的總結(jié)分析，給出了其減振降噪的主要措施，重點敘述了軌道結(jié)構(gòu)方面采取的措施。

[關(guān)鍵詞] 鐵路 軌道 振動 噪聲

振動和噪聲的來源與分類

鐵路振動和噪聲主要來源兩部分：由于軌道不平順導(dǎo)致輪軌撞擊而產(chǎn)生的，這種噪聲通過空氣介質(zhì)傳播到建筑物，稱為一次噪聲；由于輪軌撞擊引起高架橋振動而產(chǎn)生的噪聲稱為二次噪聲。

鐵路噪聲可分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲，鐵路噪聲是由各種類型的列車通過軌道這樣一個復(fù)雜的噪聲源系統(tǒng)而產(chǎn)生的，主要噪聲來自機(jī)車、動車和輪軌的相互作用。由于車輛的振動在鋼軌踏面產(chǎn)生波形磨耗，從而導(dǎo)致輪軌踏面的微小凹凸不平，使車輪在行進(jìn)過程中產(chǎn)生“跳動” ，而這種“跳動” 又加大了車輪對鋼軌的豎向沖擊，而使波形磨耗加劇，形成惡性循環(huán)，這種由于輪軌之間“跳動” 產(chǎn)生的噪聲，我們稱之為輪軌噪聲，這是噪聲的主要來源。

輪軌噪聲主要有三種類型：滾動噪聲、摩擦噪聲、撞擊噪聲。

降噪的措施

噪聲的產(chǎn)生主要取決于三個因素,即噪聲源、噪聲的傳播和噪聲的接收。因此降噪也可以從噪聲的產(chǎn)生源頭及傳播途徑等多方面進(jìn)行控制。

1.噪聲產(chǎn)生源頭的控制

（1）根據(jù)噪聲產(chǎn)生機(jī)理分類。對于輪軌噪聲，可以采用耐磨鋼軌，以減緩波形磨耗產(chǎn)生的速度。而當(dāng)磨耗達(dá)到一定程度的時候，還可以采用磨軌機(jī)磨軌。但是磨軌太早，降噪效果不明顯，還會減短鋼軌使用壽命；而磨軌過晚，則在磨軌之前的降噪目標(biāo)達(dá)不到要求，而且會增加磨軌厚度，所以，選擇適宜的磨軌時間至關(guān)重要。由于輪軌之間的摩擦產(chǎn)生的噪聲，可以從車體輕型化、采用徑向轉(zhuǎn)向架、彈性車輪、采用直線電機(jī)牽引等方法入手。

（2）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)噪聲。當(dāng)鋼軌直接置于軌枕、軌枕置于整體道床上，輪軌之間的振動在往下部傳遞的過程中受到較大剛度的作用而無法衰減或衰減量很小，引起下部及基礎(chǔ)的振動。針對此類噪聲，目前國內(nèi)外采用的方法大多是改變基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式，以改變道床的動柔度。比較常見的有浮置板軌道結(jié)構(gòu)和鋼軌墊片。

2.從傳播途徑控制噪聲

目前采用最多也是最簡單的方法是聲屏障，用以阻止和改變噪聲傳播路線，達(dá)到降噪效果。聲屏障的位置要滿足車輛限界和建筑接近限界要求、線路養(yǎng)護(hù)要求及軌道交通安全運營之要求，且要滿足本身的安全要求。

軌道結(jié)構(gòu)減振降噪的措施

1.線路方面減振降噪措施

（1）采用大半徑曲線線路。采用大的曲線半徑，盡量減少使用小半徑曲線，以減小列車通過的沖擊噪聲。

（2）采用超長無縫線路。將標(biāo)準(zhǔn)軌焊接成長鋼軌，減少鋼軌接頭數(shù)量，從而減少列車與鋼軌接頭的沖擊振動。

2.鋼軌方面減振降噪措施

（1）打磨鋼軌，使輪軌表面平滑。輪軌噪聲是軌道交通噪聲的主要來源，抑制鋼軌的振動，減小鋼軌的振動加速度和頻率是降低噪聲的關(guān)鍵。通過鋼軌打磨，可以保證輪軌表面接觸的平順性，從而在根本上控制噪聲和振動。在整個線路鋪設(shè)完畢后，用軌道打磨列車對整條線路進(jìn)行打磨可降低滾動噪聲級超過5dB。

（2）采用重型鋼軌。重型鋼軌在受列車沖擊時振動相對較小，隨著鋼軌重量的增加，鋼軌的垂向剛度增大，因而采用重型鋼軌可有效抑制鋼軌的垂向振動。

（3）采用減振降噪型鋼軌。為了最大限度地減小鋼軌腹板振動引起的噪聲，可在鋼軌腹板兩側(cè)粘貼減振橡膠和鋼板。粘貼鋼板是為了增加振動質(zhì)量，起到衰減振動的作用；粘貼橡膠則是阻尼振動，達(dá)到降噪目的。

3.扣件方面減振降噪措施

（1）軌道減振器扣件：為全彈性分開式，三階減振，它由金屬承軌板、底座與橡膠圈硫化為一個整體，橡膠圈承受壓力與剪力，具有橫向和垂向彈性。

（2）柔性扣件：將天然橡膠粘貼在鋼板與沖壓成型的鋼軌底之間，并在軌座下的上板和底板之間采用減振器以限制上板的橫向運動。該扣件提供了中等強(qiáng)度的隔振能力，可以減少頻率30 Hz以上的振動。

4.無碴軌道整體道床的減振降噪措施

（1）有枕灌注式整體道床。①彈性短軌枕式整體道床：由兩個獨立的短軌枕、彈性鋼軌扣件和軌下彈性墊板及混凝土道床等部分組成。短軌枕外設(shè)橡膠套提供軌道的縱橫向彈性變形，具有較好的噪聲和振動衰減特性，彌補(bǔ)了無碴軌道剛性大的缺陷。②彈性長枕式整體道床：由長軌枕、橡膠墊減振箱、承軌槽道床等組成。這種軌道結(jié)構(gòu)的特點是橡膠墊減振箱施工就位及維修更換比彈性短軌枕式軌道方便，軌距容易保證。

（2）浮置板式整體道床。①橡膠支承式浮置板整體道床：由鋼筋混凝土浮置板、橡膠支座、混凝土底座及配套扣件組成。用扣件把鋼軌固定在鋼筋混凝土浮置板上，浮置板前后左右均嵌入橡膠板，形成減振系統(tǒng)，達(dá)到減振降噪效果。②彈簧隔振器浮置板整體道床：因為其固有頻率很低，故采用彈簧隔振器浮置板軌道比橡膠支承式浮置板軌道的減振效果還好。雖然螺旋彈簧幾乎沒有阻尼作用，但由于浮置板較重(>5t／m)，列車通過而引起浮置板的振動加速度較小，因此，浮置板支承阻尼作用影響較小，如果利用阻尼減小浮置板的振動，可安裝與螺栓彈簧并聯(lián)的粘滯阻尼器，則浮置板的減振效果更好。

（3）鋼軌埋置式板式軌道結(jié)構(gòu)：這種軌道結(jié)構(gòu)以縱向連續(xù)支承取代傳統(tǒng)的分散點支承，增加了軌底支承的應(yīng)力水平，并在鋼軌周圍使用彈性材料，取得良好的減振降噪效果。

結(jié)論

列車振動與噪聲是一個復(fù)雜的問題。因此，需要從設(shè)計、施工、運營三方面采取綜合工程措施，減少振動與噪聲的影響。設(shè)計方面應(yīng)從軌道、傳播途徑、建筑物結(jié)構(gòu)等方面采取減振措施；施工方面要選擇合適的施工方法，工序與施工時間；運營中減少振動產(chǎn)生，降低振動水平，有條件的可以專門配備新型現(xiàn)代化的軌道檢查車，檢查軌道狀態(tài)，配合鋼軌打磨車消除軌道的不平順，減少振動的產(chǎn)生。

作者單位：西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西西安