浅析城市地铁轨道减振降噪技术的运用

浅析城市地铁轨道减振降噪技术的运用

付友

中铁上海工程局集团   山东  济南250000

摘要：本文以城市地铁轨道为研究对象，对其减振措施进行分析，并对减振技术在城市轨道上的应用进行了探讨。在总结和分析上述技术的基础上，对如何有效地降低地铁运行时的减振降噪进行了探讨，以期为提高城市地铁环境品质提供参考。

关键词：城市地铁、轨道振动、轨道噪声、减振技术、减噪技术

随着我国城市轨道交通建设的迅猛发展，其运行中的振动与噪音已经严重威胁到了人们的乘车和居住品质。这些振动和噪音不但会给旅客带来很大的不适感，也会给地铁线路周围居住的人们带来烦恼。如何降低其振动和噪音，改善其对环境的影响是迫切需要解决的问题。因此，在此基础上，对我国的地铁线路进行了较为全面的研究，以期对今后的研究与实际工作起到积极的推动作用。

一、城市地铁轨道振动与噪声

1.1城市地铁的快速发展

城市轨道交通作为一种高效便捷的交通方式，已经成为现代城市的重要组成部分。随着我国人口的增加以及城市化进程的加快，我国城市轨道交通也得到了广泛的发展与建设。城市轨道交通网络的迅速扩展，极大地提高了城市居民的出行体验，同时也有效缓解了城市交通拥堵问题。城市轨道交通建设不仅涉及基础设施建设，而且是城市交通发展战略中的一项重要内容。随着我国城市轨道交通规模的不断扩大，轨道振动问题日益突出，不仅会影响沿线居民的生活品质，也会对周边建筑及环境产生危害，已成为亟待解决的重大课题。此外，城市轨道交通也会产生一定程度的噪声污染，尤其是地铁隧道、高架路段等，列车运行产生的噪声很大。这些噪声不仅影响到周围居民的生活，甚至影响到他们的身体健康。因此，为保障城市轨道交通的可持续发展与环境保护，迫切需要对其进行振动噪声治理。

1.2地铁轨道振动的成因

在我国，地铁列车运行过程中，由于多种原因引起了列车运行时的振动。首先，在地铁线路上，列车行驶是引起地面振动的一个重要因素。在地铁线路上运行时，钢轨与钢轨之间的摩擦与振动是引起振动的主要原因。其次，由于轨道的不均匀性，使得列车运行时产生了较大的振动。轨道的弯曲，坡度的改变和轨道的不平坦都是导致振动的原因。此外，地铁与高架线路的构造特性也会导致其振动特性的差别。因此，如何采取相应的改进和调控方法，对于提升我国的地铁运营品质及旅客的舒适性，具有重要的现实意义。

1.3地铁轨道噪声的成因

城市地铁轨道噪声是城市轨道交通的又一突出问题。首先，地铁运行是地铁噪声污染的重要诱因。列车在行驶过程中，刹车、车轮与轨道间的摩擦、振动等均可引起噪声。地下隧道在一定程度上可以隔绝噪声，但在封闭空间内，声波的反射和折射会使噪声增强。在高架区段，列车运行引起的振动和噪声更易向周边环境传播。另外，地铁轨道设施老化，维修保养差，轨道连接部位存在问题，都会加剧噪声的产生。综合考虑，地铁轨道噪声的成因是多因素综合作用的结果，如何有效降低噪声对城市环境及居民生活质量的影响，提高城市轨道交通的可持续发展水平，需从多角度综合考虑。

二、减振降噪技术的应用

2.1减振技术的应用

通过对轨道结构进行合理布置，可以有效的降低列车运行过程中的振动影响，同时也具有一定的降噪作用，其主要方式有扣件减振和道床板减振，其中道床板减振又分为梯形轨枕减振、钢弹簧浮置板减振及隔离式减振垫浮置板减振等。

2.1.1扣件减振

双层非线性减振扣件是一种较常用的城市轨道交通扣件系统，具有优良的动态减振性能，与普通扣件相比减振量达到6～8dB，属于中等减振。该扣件系统主要由轨下弹性垫板、预装体（上铁垫板、中间弹性垫板、下铁垫板和底板连接套）和绝缘耦合垫板组成，该扣件系统结构紧凑、重量轻，安装及维修方便，并具有广泛的线路适应性。

2.1.2梯形轨枕减振

梯形轨枕是一种预制构件，符合“轨道结构预制化”发展趋势，其具有承载能力强、轨道几何尺寸精度高、平顺性好、轻巧灵活、方便施工和更换、适用性强的优点，在城市轨道交通高架、隧道以及站场均有较多的应用。梯形轨枕主要结构由减振垫、限位凸台、限位缓冲垫、预应力纵梁以及钢横梁组成，减振效果可达10～15dB，属于高等减振。

2.1.3钢弹簧浮置板减振

钢弹簧浮置板减振系统主要应用于对减振降噪要求高、有特殊需求以及对振动比较敏感的下穿或邻近建筑地段，如医院、学校、博物馆、音乐厅、住宅、文物古建筑、精密仪器实验室等，在国内多个城市应用广泛。经过实践证明，该系统具有隔振效果好，弹簧隔振器寿命长，水平方向位移小，施工简单，检查或更换方便，基础沉降造成的高度变化可以快速通过增减调平垫片调整。钢弹簧浮置板轨道结构由道床板、隔振器、剪力铰、密封条、水平限位装置、钢轨与扣件等组成。它将具有一定质量和刚度的混凝土道床板浮置在钢弹簧隔振器上，隔振器内设螺旋钢弹簧和粘滞阻尼剂，构成质量-弹簧隔振系统，减振效果可达14～20dB，属于高等减振。

2.1.4隔离式减振垫

浮置板减振

隔离式减振垫浮置板也是质量弹簧系统的一种形式，其主要原理是通过在道床和下部基础间设置弹性材料，降低列车运行过程中轮轨振动产生的能量向下部基础的传递，同时减少轨道结构的动应力及道床荷载，这对提高乘坐舒适度、降低振动和噪声污染、减少线路病害、延长机车车辆相应部件的使用寿命有着不可替代的作用。减振垫一般由橡胶或聚氨酯材料制成，可做成实体和发泡结构，相对来说，实体弹性材料具有拉伸强度高、可提供的变形大、大荷载作用下的弹性恢复功能好的优势，减振效果一般均大于10dB，属于高等减振。

2.2降噪技术的应用

一般情况下，城市轨道交通的降噪措施主要应用于高架线路上，在露天空旷环境中，列车运行过程中，轮轨接触时会发出噪音，对周边环境产生影响。主要的降噪技术主要有无缝线路、钢轨阻尼板、轨道吸音板及声屏障等。

2.2.1无缝线路

无缝线路主要是将钢轨焊接成整体，焊头处按照钢轨廓形打磨平顺，借此消除钢轨接头，减少轮轨间冲击，起到减振降噪作用。

2.2.2钢轨阻尼板

钢轨阻尼板降噪适合铺设在小曲线半径路段、车站进站制动地段、近邻居民楼的高架路段等轮轨噪声占主导地位的地段。北京地铁13 号线西直门～大钟寺区间高架桥直线段、北京地铁1 号线古城车辆段及上海地铁10 号线的吴中路车辆段采用了新型钢轨阻尼板。其中古城车辆段对曲线段有无铺设阻尼钢轨噪声进行了测试对比，在入库速度10km/h、15km/h 时的降噪效果分别达到了5dB、7～8dB。

2.2.3轨道吸音板

轨道吸音板是一种多孔材料，内部具有大量微小的孔隙和间隙，孔隙分布均匀，孔隙之间彼此连通并且直通外部表面，声波射入材料表面，一部分被反射，另一部分进入连通的孔隙中并向内部继续传播。在传播过程中，引起孔隙内部空气的运动，空气与孔隙间固体发生摩擦，由于粘滞性和热传导效应，声能被不断转化为热能而消耗掉,从而起到降噪效果。

2.2.4声屏障

轨道交通噪声具有频率低、绕射能力强，能量大、辐射声级高等特点，声屏障重点作用在低频段的吸声、隔声、减少绕射等方面。目前广泛采用的声屏障主要采用穿孔板包裹吸声棉形式，通过隔声及吸声来降低噪声对外界环境的影响。

三、结语

本文通过对我国城市地铁线路进行的减振、降噪等方面的研究，对其产生原因及对策有了较为深刻的认识。通过对其进行高效的振动和噪声控制，可以明显改善其对周围的环境效应，提高其舒适性，进而保证周围居住人群的居住品质。在今后的研究与应用中，需要对其进行更深入的研究与应用，以期为我国城市轨道交通的可持续发展作出积极的贡献。

四、参考文献

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