轨道结构及减振降噪类型分析VIP

1、轨道交通类型及结构类型,铁路轨道交通的发展形式,一, 铁路轨道交通系统的五种型式： （1）地铁系统：市区内，重要交通走廊上的长距离交通疏导。 （2）轻轨系统：市区内与市区与近郊外围区之间，次交通走廊上的中长距离交通联系。 （3）市域快线系统（高铁）：市区与近郊城镇之间，主要交通走廊上中长距离快捷的交通联系。 （4）市郊铁路系统（客运专线）：市区与远郊城镇之间，为长距离出行提供快速便捷的交通联系。 （5）低运量辅助轨道交通系统：局部低运量的交通联系，或重点站点的接驳交通联系。,高速铁路轨道结构的基本形式,1.1有碴轨道 有碴轨道结构是常规铁路的传统结构形式，即在填筑（路堤）或开挖（路堑）而成的岩

2、土路基上，按规定标准铺设碎石道床，道床上再铺设枕轨及钢轨，形成轨道。隧道内及混凝土桥梁上轨道结构也大致相同，但在钢桥上则多将轨道铺设在纵梁上。,当前高速铁路轨道有两种基本形式：有碴轨道和无碴轨道。,一,道床 高速铁路有碴轨道结构的道床均有厚30cm左右的碎石层和厚20cm左右的砂砾层构成。通称碎石层为道碴层，砂砾层为底碴层。底碴层的作用在于粒径的过渡、防止渗混、隔水、防冻以及传递列车荷载和振动。 强化路盘的结构如右图所示，即在碎石道碴之下为沥青混凝土层，厚度5cm，再下层为沥青底层，沥青底层之下为碎石、砾石粒径调整层，厚度为75cm。其中沥青混凝土层和沥青底层为隔水层，其作用是防止来自道床的地

3、表水侵入路基。而其下的砂、砾石粒径调整层则起隔离地下水向上渗透的作用。,京泸高速铁路的桥梁道床断面图,1.2无碴轨道 无碴轨道是以混凝土或沥青砂浆取代散粒道碴道床而组成的轨道结构型式，它具有轨道稳定性高，刚度均匀性好，结构耐久性强和维修工作量显著减少等特点。 板式无碴轨道由60kg/m钢轨、弹性分开式扣件、轨道板、乳化沥青水泥砂浆（ca砂浆）、混凝土凸形挡台及混凝土底座等部分组成，轨下设置充填式垫板。,我国高速铁路的无碴轨道结构 长枕埋入式无碴轨道 其轨下部分由预应力混凝土轨枕，混凝土道床板及混凝土底座组成（见图）.在道床板和底座之间设置隔离层，使道床板有修复或更换的可能性。在隔离层上还可设置

4、弹性垫层，以增加轨道的整体弹性。,长枕埋入式无碴轨道结构横断面图,板式无碴轨道结构横断面图,板式无碴轨道 其轨下部分由轨道板、乳化沥青砂浆（ca砂浆）及混凝土底座组成（见图）；轨道板由工厂制作。在桥上或隧道内将混凝土底座现场浇注完成后，再将轨道板及其上部的钢轨、扣件就位，再在轨道板和混凝土底座之间灌注ca砂浆。ca砂浆层是确保轨道几何施工精度的调整层，也是给轨道提供适当弹性的缓冲层。,弹性支承块式无碴轨道 其轨下部分由混凝土支承块、块下橡胶垫，橡胶套靴、混凝土道床及混凝土底座组成(见下图)。和其他两种相比，弹性支承块式具有更好的弹性，对于减振降噪要求较高的区域或地段，可优先选用这种结构形式。,

5、弹性支承块式无碴轨道断面图,无碴轨道结构特点及使用条件： 优点： 消除了由于散粒体道碴的破碎、粉化，道床的形变而导致轨道几何形态恶化和日益增加的轨道维修工作量。 整体化的轨下基础给轨道提供了更为强大的纵、横向阻力，提高了轨道的稳定性。 在刚性的整体混凝土底座下，安装橡胶垫板，橡胶套靴或现场浇注的ca砂浆垫层等弹性元件提供的轨道弹性，比在土路基上的碎石道床提供的轨道弹性更具均匀性。 缺点： 无碴轨道为刚性基础，其轨道整体弹性差。列车运行时其环境振动，噪声及轨道振动强烈。 无碴轨道的基础一旦出现变形或破坏，其整治和修复相对困难，资金和人力的投入很大，故要求坚实和稳固的基础。 无碴轨道的工程费用比有

6、碴轨道高。,1.3 轨枕 轨枕又称枕木，是铁路配件的一种，轨枕既要支承钢轨，又要保持钢轨的位置，还要把钢轨传递来的巨大压力传递给道床；制作型材有木制轨枕和钢筋混凝土轨枕。,二,我国轨道交通振动与噪声标准规范,铁道客车内部噪声限值及测量方法gb/t 128162006 ； 铁路混凝土轨枕枕下弹性垫板 tb/t 26291995 ； 城市轨道交通轨道橡胶减振器cj/t 2862008 ； 地下铁道车站站台噪声限值 gb 1422793 ； 地下铁道车站站台噪声测量 gb 1422893 ； 城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准jgj/t 1702009 ； 铁路边界噪声限值

7、及其测量方法 gb 1252590 ； 地铁设计规范gb50157-2003； gb14892-2006城市轨道交通列车噪声限值和测量.,三,我国轨道交通振动与噪声标准限值,表3-1 铁道客车车辆内部环境噪声限值 单位：db（a）,注：铁道客车内部噪声限值及测量方法gb/t 128162006。,表3-2 城市轨道列车等效噪声leq最大容许限值 单位：（db）,注：城市轨道交通列车噪声限值与测量方法（2006）。,表3-3 声环境噪声限值 单位：db（a）,注：1、 gb 3096-2008 声环境质量标准。,表3-4 轨道中心线距各类区域敏感点的控制距离及噪声限值 单位：db（a）,表3-5

8、 地下铁道列车进出站站台噪声限值 单位：db（a）,注：1、gb50157-2003 地铁设计规范。,注：1、地下铁道车站站台噪声限值（ gb 14227-1993 ）。,表3-6 地下铁道无车条件时噪声限值 单位：db（a）,表3-7 轨道沿线建筑物室内振动限值 单位：（db）,注：1、gb50157-2003 地铁设计规范。,注：1、城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及 其测量（ jgjt 170-2009 ）。,表3-8 轨道中心线距各类区域敏感点的控制距离及振动限值 单位：（db）,注：1、gb50157-2003 地铁设计规范。,表3-9 轨道沿线建筑物室内二次辐射噪声限值

9、 单位：db（a）,注：1、城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量（ jgjt 170-2009 ）。,交通轨道结构噪声源分析,四,经大量研究表明，列车引起的噪声可分为四个部分：轮轨噪声、动力设备噪声、结构振动噪声和空气动力噪声等。如图所示：,我国城市轨道交通列车的运行速度一般在6080km/h，故相应的主噪声源为轮轨噪声，轮轨噪声主要有:滚动噪声、冲击噪声、和尖叫噪声。 轨道结构轮轨噪声的振动来源于轨道的不平顺，钢轨与运行中的列车车轮相互作用，激起钢轨和轨下基础的振动，钢轨向外辐射噪声，振动随轨下基础向周围传递，或引起振动，或造成结构的“二次噪声”。,城市轨道噪声特性分析,经城

10、铁运营后的实测结果表明：在距离轨道中心线7.5m，高于轨面1.5m处测点，对于3m高的一般路堤地面线路，列车通过最大声级为8589 dba；5m高的高路堤线路，列车通过最大声级为9093 dba；8m高的高架桥线路，列车通过最大声级高达9294 dba。其基本特性如下表：,城市轨道交通减振措施,五,从轨道结构方面考虑，对线路减振降噪主要是解决轮轨噪声，包括线路线型、轨道及道床几个因素。,5.1 线路减振降噪措施： 采用较大半径曲线线路 在进行城市轨道交通规划设计时，尽量采用较大的曲线半径，以减小列车通过的冲击噪声。但是，由于城市轨道交通线路穿行于市内，一般均位于较为繁华的人口密集地段,线路选形

11、受到很大限制，这一措施很难实现。 采用超长无缝线路 因为无缝线路减少了钢轨接头，减少轮轨间的冲击力，减少了脉冲型的激扰源，从而减少了振动与噪声。无缝线路较普通线路可降低噪声10db 。,5.2 钢轨减振降噪措施： 采用重型钢轨 采用重型钢轨可有效抑制钢轨的垂向振动；因为,随着钢轨重量的增加，钢轨的垂向刚度增大，重型钢轨在受到列车冲击时振动相对较小（60kg/m）。 打磨钢轨表面粗糙度 钢轨顶面的粗糙度是轮轨系统相互激扰，引起钢轨振动，产生滚动噪声的主要原因；因此降低钢轨表面的粗糙度，使轮轨接触面平滑，减少钢轨的振动加速度和频率，可有效地降低线路的振动噪声；据统计，当钢轨出现深达0.5mm以上的

12、波形磨耗时，轮轨噪声迅速增大，打磨后噪声可降低10db左右。,采用减振降噪型钢轨 当列车通过钢轨顶面时，由于钢轨腹板的厚度较薄，轨腰产生振动，这一振动向外传播产生噪声。为了最大限度地减小钢轨腹板振动引起的噪声，可在钢轨腹板两侧粘贴减振橡胶和钢板(如图所示) 。粘贴钢板是为了增加振动质量，起到衰减振动的作用；粘贴橡胶则是阻尼振动，达到降噪目的，约为4db左右。,钢轨减振示意图,扣件减振器示意图,5.3 扣件减振降噪措施 轨道减振器扣件 轨道减振器扣件为全弹性分开式，它由金属承轨板、底座与橡胶圈硫化为一个整体，橡胶圈承受压力与剪力，具有横向和垂直弹性，可降低轨道振动噪声512db（如图所示）。,扣

13、件减振器图片,5.4 道床的减振降噪措施 有碴轨道碎石道床 有碴轨道碎石道床自身为轨道结构提供了良好的弹性。另外,由于碎石道床为散粒状结构，可以吸收部分噪声；经实践证明，有碴轨道较无碴轨道道床噪声低23db。,无砟轨道碎石道床 a) 弹性短轨枕式整体道床 弹性短轨枕式整体道床由两个独立的短轨枕、弹性钢轨扣件和轨下弹性垫板及混凝土道床部分组成。短轨枕外设橡胶套提供轨道的纵、横向弹性变形，具有较好的噪声和振动衰减特性（8-12db），弥补无碴轨道刚性大的缺陷（如右图所示）。,弹性短轨枕式整体道床示意图,b) 弹性长枕式整体道床 这种道床由长轨枕、橡胶垫减振箱、承轨槽道床等组成。轨道结构的特点是橡胶

14、垫减振箱施工就位及维修更换比弹性短轨枕式轨道方便，轨距容易保证。在高架桥上使用较为有利，而且施工难度及工程造价比其他减振轨道小。,c) 橡胶支承式浮置板整体道床 橡胶支承式浮置板轨道是将预制的钢筋混凝土板置于可调的橡胶支座上。该结构由钢筋混凝土浮置板、橡胶支座、混凝土底座及配套扣件组成。用扣件把钢轨固定在钢筋混凝土浮置板上，浮置板前后左右均嵌入橡胶板,形成减振系统,达到减振降噪效果（16db以上）, 并且轨道的绝缘性强，可有效防止轨道迷流的发生。但是，其体积庞大，施工与维修不便,造价较高。,橡胶支承式浮置板整体道床示意图,d) 弹簧隔振器浮置板整体道床 采用螺旋弹簧支承浮置板道床，因为其固有频

15、率很低，故采用弹簧隔振器浮置板轨道比橡胶支承式浮置板轨道的减振效果还好。虽然螺旋弹簧几乎没有阻尼作用，但由于浮置板较重，列车通过而引起浮置板的振动加速度较小，因此，浮置板支承阻尼作用影响较小，如果利用阻尼减小浮置板的振动，可安装与螺栓弹簧并联的粘滞阻尼器,则浮置板的减振效果更好（2040db）。,弹簧隔振器浮置板整体道床示意图,e) 钢轨埋置板式轨道结构 埋入式轨道即把钢轨用弹性体置入混凝土轨道槽内，埋入深度至轨头下部，通过弹性体的弹性变形来获得减振降噪性能。其结构特点是将轮轨振动能量转化为热能并予以吸收，从而降低轮轨噪声。在高架线路上，与普通钢轨相比较，其车外噪声级可降低4db(a),同时，

16、也可降低对桥梁的振动。,埋置钢轨轨道结构示意图,轨道低矮声屏障示意图(mm),城市轨道交通降噪措施,七,轨道站台低矮吸声屏体 轨道挡墙内侧安装吸声屏体，上、下行线路之间安装道间声屏障（如下图）。吸声屏体采用微孔泡沫的轻钢结构（微孔泡沫铝），道间声屏障采用双面吸声屏体，可以很好地降低轨道交通的噪声。特点：采用泡沫类无纤维材料，防止了纤维类（如玻璃棉、海绵、延绵和矿棉等）吸声材料造成二次污染，影响敏感区域人群和乘客的健康，同时具有寿命长、可再生等优点；安装方便，成本低。,轨道沿线声屏障示意图,轨道沿线两侧低矮声屏障 轨道交通，由于车厢外形稳定，在考虑了维护、安全等因素需要预留的空间以外，可以将声屏障尽可能地靠近轨道（即噪声源），从而在保持吸声效率的前提下能够将声屏障高度降低到车窗以下，即节约材料，又不影响观光功能。故可以选择两侧采用变形的倒l形，中央采用t形声屏障设计，高度低于车窗；声屏障结构由混凝土基板内复合无机吸声材料组成。特点：有利声吸收、保护下层吸声材料作用；t形结构上方可做维护便道、俺只管、线等设施。,轨道沿线两侧高声屏障 可在轨道交通沿线，于轨道与建筑物之间设置半开式及封闭式声屏障（高：36m），阻止轨道交通噪声向外辐射传播，降低建筑物接受点的声能量