浅谈地铁轨道减振降噪的主要措施探讨

浅谈地铁轨道减振降噪的主要措施探讨

周坚

南京地铁运营有限责任公司210000

摘要：地铁这种城市轨道交通设施会在运行中产生振动，影响沿线建筑的安全稳定、致使周边的精密仪器失灵、使居民饱受噪音的困扰。针对地铁运行时轨道产生的振动和噪音问题，人们可以单独或联合使用扣件减振、钢轨减振等措施来减振降噪。本文以改善地铁轨道周边环境为目的，试对常用减振降噪措施的性能、优缺点进行分析研究，用以指明地铁减振降噪的方向。

关键词：地铁轨道；减振降噪；主要措施；噪音；振动

随着城市化进程的不断推进，各种文化、体育、交通、娱乐、卫生设施纷纷被建立起来，土地资源因此而愈加的紧张，城市地下轨道交通——地铁便是应运而生，为了缓解地面紧缺的土地资源而对地下空间进行了开发。但是地铁在行进的过程中会与轨道相互作用、产生一定的振动，振动借由空气、土体结构等媒介向沿线的建筑物传播，大大影响建筑的稳定性，同时居民在生活中也会因为振动产生的噪音而大受其扰。对此，必须针对地铁轨道采取减振降噪措施，以减轻地铁运行时给周边建筑及居民的不良影响。

1、设计原则

1.1分级减振降噪原则

按照当前轨道现有的减振技术水平、各类减振降噪措施的应用效果，来为地铁轨道划分实际的减振降噪等级。针对不同的地段，应使用不同的措施，务必保证轨道在部件配置上科学合理，可以实现减振降噪的最终目的。事实上，按照《地铁设计规范》（GB50157-2003）的设计要求，结合近几年来轨道减振技术的发展状况，可以将轨道的减振降噪结构划分为如下几种减振地段：①中级减振地段：减振幅度为5~10dB；②高级减振地段：减振幅度为10~15dB；③特殊减振地段：减振幅度在15dB以上。

1.2达到相关规范标准原则

既然为轨道采取了相应的减振降噪措施，那么就要确保地铁运行所产生的噪音与振动不会对沿线区域造成严重的影响。现阶段，我国针对地铁轨道的噪声与振动制定了如下两条标准规范——《声环境质量标准》（GB3096-2008）、《城市区域环境振动标准》（GB10070-1988），在进行减振降噪措施的设计时，务必保证其实行效果达到上述两条标准的要求。

1.3结构稳定原则

为地铁轨道所使用的减振降噪措施除了需要把证列车能够平稳运行，还需要确保在正常状况下地铁轨道的动态几何形变与静态几何形变均没有超出正常范围，以预防钢轨出现异常波磨问题。

1.4技术可行+经济合理原则

若要减轻地铁轨道运行时产生的噪音与振动，必须确保其减振降噪结构具有相当程度的可靠性。若在正常条件下进行应用，应保证在使用周期内尽可能少地需要维修甚至完全不必维修，只有这样的设计要求才能有效规避部件更换困难、结构易损增加维修成本以及使用寿命缩短等问题，令减振降噪结构在技术上具有可行性，在成本上具有经济性。

1.5因地制宜原则

不同地段的轨道沿线有着不同的建筑，对于民用建筑和工业生产建筑，地铁轨道所采取的减振降噪措施是有所不同的，如何选择措施则需要因地制宜。一般而言，主要有如下四条“因地制宜”原则：第一，应该参考地铁沿线的规划条件，对于沿线的高敏建筑设置相应等级的减振降噪措施；第二，一些小半径曲线的线路或是反向的曲线线路，其条件较为恶劣，对于这种地段，尽可能去选择具有较高级别的钢弹簧浮置板来“减振”，以免轨道发生波磨问题；第三，地铁轨道线路无可避免的可能存在着平纵断面问题，沿线可能出现规划条件的更改，或是出现了拆迁状况，对于这些情况，应及时做好设计方案的调整，以免减振降噪措施失效。

2、主要措施

2.1弹性短轨枕轨道

这种轨道又名低振动轨道，其组成部分包括：钢轨、扣件、橡胶包套、短轨枕以及微孔橡胶垫板，等等。地铁在运行时产生了振动，振动在经过扣件、铁垫板的上下层橡胶垫时会被抵消一部分的能量，剩余的能量被传递给轨枕，轨枕底部的微孔橡胶垫板会将大部分的能量抵消掉，以耗能的方式来实现减振的目标，余下的振动能量几乎不会带来明显影响。

在我国。北、上、广均有使用这种减振降噪措施，深圳2号线地铁于5~8dB振动幅度的地段采用了这种减振降噪措施，其减振效果比普通地段多出了8~12dB，可见其效果之佳。当然，这种措施有优点也有缺点，优点是投资成本低，几乎与轨道减振器扣件没有过大的差别，具有较高的综合性价比；而缺点则是对施工精度与施工技术有很高的要求，若做不到精确的控制，便有可能导致“轨枕空吊”的现象发生，导致减振降噪效果不理性，使用寿命明显缩短。

2.2减振型扣件

减振型扣件适用于振动幅度在5dB以内的地段，主要包括ZE减振扣件与轨道减振器扣件两种。

使用橡胶将铁座与承轨板粘结成一个整体，借助橡胶圈发生的剪切形变来产生弹性，此即为轨道减振器扣件，这种减振扣件的节点在横向上具有20kN/mm的静刚度，在竖向上则有12kN/mm的静刚度，无论是可维修性能还是施工性能，均是优良等级，具有超过150，000，000t的通过总重（设计使用寿命），其减振效果最高可达12dB。

ZE减振扣件则是一种双层弹性垫板减振扣件，本质上是一种底板型的扣件系统，其双层弹性垫板具有非线性特征，可以降低刚度、提高结构的阻尼，并以此来控制振动的幅度。扣件中的上层铁垫板、下层铁垫板以及中间的橡胶垫板、缓冲尼龙套与锁紧环均在生产时被预装为一体，只需运往现象即可直接铺设。探究其性能，节点处具有15kN/mm的竖向静刚度，减振幅度最高可达8dB。结构简单、维修容易是其优点，即使垫板失效也只需更换即可，当然这种扣件也存在着一定的缺点，如：安装复杂、拆卸难度大，若不借助专门的设备与用具则很难安装与拆卸。深圳市地铁2号线便是用了这种扣件来减振降噪。

2.3钢弹簧浮置板轨道

选择质量与刚度到一定程度的混凝土道床板，将其放置在钢弹簧隔振器上方，使其与垫层顶面抱着大约3~4cm的距离，以形成减振降噪效果良好的“质量-弹簧”隔振系统。这种系统有液体阻尼、固体阻尼两种类型，后者减振效果至少为15dB，前者减振效果更优，可以达到18dB。在我国，若地铁轨道对减振有特殊要求，那么这类地段都会按照实际需求来选择液体阻尼的钢弹簧浮置板轨道或是固体阻尼的钢弹簧浮置板轨道。原因在于这种减振降噪结构具有良好的减振性能，可维修性较强。虽然其具有施工精度要求较高、成本花费较大、施工速度缓慢的缺点，但是这种减振降噪结构多用于特殊地段，因此缺点影响不大。

2.4梯形轨枕浮置板轨道

这种减振降噪结构由两部分构成——PC制纵梁、钢管制成的横向连接管。将缓冲垫与减振垫安装在轨枕底部与轨枕侧面，可以使其悬浮在混凝土铺设而成的道床上，在地铁经过时发挥出类似轻质量级弹簧的作用，以实现减振降噪的根本目的。这种减振降噪结构在应用效果上要由于减振扣件，但是价格昂贵，弹性支座在国内无生产厂家，需要依赖进口；若地铁行驶速度较快，车厢内将会出现较大噪音与大幅度的振动，轨道发生波磨问题。就适用性而言，更适合列车速度低且轨枕为梯形的地铁轨道，虽然有一些缺点，但性能优越，可谓是瑕不掩瑜。

北京交通大学对这种减振降噪结构进行了试验，结果证明其理论减振效果高达10dB，周华龙对其进行了实际工程应用，获得了9.5dB的实际减振效果，与实验室理论结果相比并无明显差异。基于这样的优秀性能，北上广等城市大量应用这种措施，深圳便是在2号线的湖贝站应用了这种减振降噪结构，获得了与周华龙相近的结果。

3、结语

现代工业发展推动了城市轨道交通的发展，无论是高速铁路还是地铁，都是当今现代社会人们出行的主要方式，轨道交通的出现不仅为人们出行提供了便利，也大大缓解了地面的交通压力，尤其是地铁，一经出现便成为城市中最为重要的出行方式。但是地铁在带来交通便利的同时也具有一些负面的影响，如振动严重、噪声较大，等等。为了减振降噪，采取一定的措施是非常必要的，而本文对主要减振降噪措施进行了分析，以供从事相关工作的人员参考。

参考文献

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