城市轨道交通轨道减振升级改造方法研究

城市轨道交通轨道减振升级改造方法研究

赵 岩

陕西铁路工程职业技术学院， 陕西 渭南 714099

摘要：在我国大力推进建设和谐社会的背景下，切实保障地铁沿线居民的生活质量，针对既有运营线路的环境敏感地段，开展道床减振升级改造工作既是有必要的，也是紧迫的任务。基于此，本文首先介绍我国城市区域环境振动标准，并详细分析城市轨道交通轨道减振的升级改造方法，最后提出城市轨道交通轨道减振的发展趋势。希望本文能起到抛砖引玉的作用。

关键词：城市轨道交通；轨道减振；升级改造方法

导言：

中国早期建设的城市轨道交通线路，限于当时认知和技术水平等历史条件，在技术规范、评价预测和技术措施等方面均存在一定不足，投入运营后部分地段存在振动噪声扰民问题。为了彻底解决上述问题，针对既有运营线路的环境敏感地段，开展道床减振升级改造工作既是必要的，也是迫切的任务。为此，本文就针对城市轨道交通轨道减振升级改造方法展开研究。

1 我国城市区域环境振动标准

城市轨道交通环境振动防治作为环境保护产业的一部分，在城市轨道交通环境建设，以及经济与环境协调可持续发展方面具有重要而独特的意义。为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，控制环境振动污染，我国制定了相应的环境振动标准。现行《地铁设计规范》规定，地铁振动污染防治设计应符合国家现行《城市区域环境振动标准》，环境评价预测超标地段应采取减振措施，以满足国家环境保护及相关规范要求。近年来，我国许多城市进行了大规模的城市轨道交通和基础设施建设，出现了一些新的城市轨道交通振动源和振动问题，而人们对城市环境要求更为严格，特别是在夜间，对于地铁运行产生的振动响应更为敏感。研究发现，即使振动水平处于65 dB“特殊住宅区”振动限值之下，人们仍能感到振动并产生厌恶感；当振动水平处于62 dB以下时，大部分居民感觉不到振动。现行《城市区域环境振动标准》中的一些计权方式和测量方法严重滞后于相关学科研究发展。为此，国家环境保护部科技标准司组织修订《环境振动标准》（征求意见稿）。修订后其紧密结合国际现行标准，体现了以人为本的社会发展要求。

2 我国城市轨道交通轨道减振的升级改造方法

轨道减振技术的通常做法是在组成轨道的各个刚性部件之间插入弹性层，按插入位置的不同可分为扣件减振、轨枕减振和道床减振。弹性层所处的位置越靠下，悬浮的质量就越大，越能获得较好的减振效果。根据减振效果的不同，《地铁设计规范》（征求意见稿）将减振措施分为一般减振措施、中等减振措施、高等减振措施和特殊减振措施4个等级。

2.1 一般减振措施

某市地方标准《地铁噪声与振动控制规范》对Z振级插入损失作出定义：在其他条件相同的情况下，使用减振措施与使用普通扣件（DT-Ⅵ2）线路，隧道壁Z振级之间的差值记为△VLZmax；单位为分贝，dB。这里提到的普通扣件即一般减振措施，其主要作用是固定钢轨，以及在列车运行时为轨道提供必要的缓冲，包括广泛应用于北京城市轨道交通的DT-Ⅵ2型和DT-Ⅶ2型扣件、在上海地铁与北京地铁普遍使用的WJ-2型扣件及广州地铁普遍使用的单趾弹簧扣件。

2.2 中等减振措施

中等减振措施的减振能力（即使用减振措施与普通扣件线路隧道壁Z振级插入损失）为5～10 dB，常用的中等减振措施主要有双刚度剪切型轨道减振器扣件（Ⅲ型、Ⅳ型轨道减振器扣件）、压缩型轨道减振器扣件（ALT.1扣件、Lord扣件）、Vanguard扣件、弹性短轨枕和弹性长枕式等。

2.3 高等减振措施

高等减振措施的减振能力为10～15 dB，主要减振原理是在轨枕下或道床下铺设弹性垫层，形成质量弹簧体系，通过增加参振质量，降低轨道结构的自振频率，从而得到较好的减振效果。高等减振措施有梯形轨枕轨道结构和纵向轨枕轨道结构。梯形轨枕由PC制成的纵梁和钢管制成的横向联结杆构成，轨枕下放置弹性垫层起缓冲减振作用，目前广泛应用于我国地铁；纵向轨枕利用横向混凝土纵梁代替梯形轨枕的混凝土钢管结构。国内外常用的橡胶浮置板道床有整体支撑、线性支撑与点支撑等支撑形式。橡胶浮置板道床减振材料除了传统的橡胶材料外，还包括阻尼橡胶材料及聚氨酯微孔弹性材料，其减振性能和工作年限与材料性质密切相关。

2.4 特殊减振措施

液体阻尼钢弹簧浮置板道床是城市轨道交通行业内公认减振性能最好的轨道形式，是现行唯一的特殊减振措施。液体阻尼钢弹簧浮置板道床利用液体阻尼钢弹簧隔振器支撑钢筋混凝土道床板，形成一个高质量、低刚度的“质量－弹簧”系统，其固有频率为5～7 Hz，减振能力在15 dB以上。液体阻尼钢弹簧浮置板道床成本和工程造价很高，不具备大面积铺设条件，目前大多应用于线路近距离下穿建筑物，以及对减振要求较高的古建筑、研究机构、医院、博物馆和音乐厅等场所。

3 城市轨道交通轨道减振发展趋势

3.1 加强轨道工程整体安全性

利用轨道系统解决环境振动问题的同时，不应忽视轨道稳定性及耐久性。在经济允许情况下，建议优先选用安全等级与减振效果好的道床减振形式。为了提高线路平顺性，线路中相同的轨道减振等级宜采取相同的减振形式，全线减振轨道形式不宜超过3种。减振地段应建立长效检测机制，跟踪产品减振效果，掌握轨道减振产品使用年限和维护周期等，确保轨道减振效果与行车安全。

3.2 建立轨道减振产品评价体系和认证机构

研究制定我国城市轨道交通技术政策和标准规范，尽快改变目前城市轨道交通标准化工作滞后现状。开展轨道减振产品减振性能认定研究工作，统一产品减振性能测试方法及减振性能评价指标，划分轨道减振产品减振等级，确定减振产品适用范围，以适应环境评价工作及对振动频谱有特殊要求的振动敏感目标需要。建立行业认可的城市轨道交通轨道产品认证检验机构和城市轨道交通减振产品的市场准入制度，督促生产厂商加大研发投入，优化轨道减振产品性能，重视自主创新，促进我国自主知识产权的轨道减振产品和产业链发展，降低轨道工程建设成本。

3.3 研究切合实际的环境振动预测方法

精确预测地铁引起的环境振动方法应从理解振动传播方式出发，全面考虑振源特性（车辆、轨道类型、隧道结构）、地层特性（岩土类型、线路埋深、水平距离）、建筑物动力特性（整体固有频率、各层楼板结构的局部振动特性）对振动产生和传播影响，可以通过现场原位测试得到振源与敏感建筑物内振动响应传递函数，结合实测的地铁运营振源数据，预测地铁运营引起的敏感建筑物振动响应。

4 结语

总之，由于轨道减振方式最直接、效果最好、成本最低，轨道工程长久以来担负城市轨道交通减振重任。城市轨道交通减振是一个系统工程，不能陷入单一的“轨道减振”误区。轨道结构减振一般会降低轨道刚度，造成轮轨疲劳损伤。所以，应加强对城市轨道交通减振措施的科研力度，积极探索减振新技术，城市轨道交通减振设计应综合线路规划、车辆系统、轨道工程、隧道结构、路径隔振、精密仪器隔振台等环节，对各项环境保护措施效果进行跟踪监测和评价。

参考文献：

[1]王文斌，刘维宁，孙宁等.基于脉冲激励的地铁运营引起邻近建筑物内振动预测方法[J].2018.

[2]郝珺,耿传智,朱剑月.不同轨道结构减振效果测试分析[J].2017.

[3]刘维宁,马蒙,刘卫丰,等.我国城市轨道交通环境振动影响的研究现况[J].2018.