軌道結(jié)構(gòu)及減振降噪類型分析

1、軌道交通類型及結(jié)構(gòu)類型,鐵路軌道交通的發(fā)展形式,一, 鐵路軌道交通系統(tǒng)的五種型式： （1）地鐵系統(tǒng)：市區(qū)內(nèi)，重要交通走廊上的長距離交通疏導(dǎo)。 （2）輕軌系統(tǒng)：市區(qū)內(nèi)與市區(qū)與近郊外圍區(qū)之間，次交通走廊上的中長距離交通聯(lián)系。 （3）市域快線系統(tǒng)（高鐵）：市區(qū)與近郊城鎮(zhèn)之間，主要交通走廊上中長距離快捷的交通聯(lián)系。 （4）市郊鐵路系統(tǒng)（客運(yùn)專線）：市區(qū)與遠(yuǎn)郊城鎮(zhèn)之間，為長距離出行提供快速便捷的交通聯(lián)系。 （5）低運(yùn)量輔助軌道交通系統(tǒng)：局部低運(yùn)量的交通聯(lián)系，或重點(diǎn)站點(diǎn)的接駁交通聯(lián)系。,高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的基本形式,1.1有碴軌道 有碴軌道結(jié)構(gòu)是常規(guī)鐵路的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，即在填筑（路堤）或開挖（路塹）而成的巖

2、土路基上，按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)鋪設(shè)碎石道床，道床上再鋪設(shè)枕軌及鋼軌，形成軌道。隧道內(nèi)及混凝土橋梁上軌道結(jié)構(gòu)也大致相同，但在鋼橋上則多將軌道鋪設(shè)在縱梁上。,當(dāng)前高速鐵路軌道有兩種基本形式：有碴軌道和無碴軌道。,一,道床 高速鐵路有碴軌道結(jié)構(gòu)的道床均有厚30cm左右的碎石層和厚20cm左右的砂礫層構(gòu)成。通稱碎石層為道碴層，砂礫層為底碴層。底碴層的作用在于粒徑的過渡、防止?jié)B混、隔水、防凍以及傳遞列車荷載和振動(dòng)。 強(qiáng)化路盤的結(jié)構(gòu)如右圖所示，即在碎石道碴之下為瀝青混凝土層，厚度5cm，再下層為瀝青底層，瀝青底層之下為碎石、礫石粒徑調(diào)整層，厚度為75cm。其中瀝青混凝土層和瀝青底層為隔水層，其作用是防止來自道床的地

3、表水侵入路基。而其下的砂、礫石粒徑調(diào)整層則起隔離地下水向上滲透的作用。,京瀘高速鐵路的橋梁道床斷面圖,1.2無碴軌道 無碴軌道是以混凝土或?yàn)r青砂漿取代散粒道碴道床而組成的軌道結(jié)構(gòu)型式，它具有軌道穩(wěn)定性高，剛度均勻性好，結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)和維修工作量顯著減少等特點(diǎn)。 板式無碴軌道由60kg/m鋼軌、彈性分開式扣件、軌道板、乳化瀝青水泥砂漿（ca砂漿）、混凝土凸形擋臺及混凝土底座等部分組成，軌下設(shè)置充填式墊板。,我國高速鐵路的無碴軌道結(jié)構(gòu) 長枕埋入式無碴軌道 其軌下部分由預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕，混凝土道床板及混凝土底座組成（見圖）.在道床板和底座之間設(shè)置隔離層，使道床板有修復(fù)或更換的可能性。在隔離層上還可設(shè)置

4、彈性墊層，以增加軌道的整體彈性。,長枕埋入式無碴軌道結(jié)構(gòu)橫斷面圖,板式無碴軌道結(jié)構(gòu)橫斷面圖,板式無碴軌道 其軌下部分由軌道板、乳化瀝青砂漿（ca砂漿）及混凝土底座組成（見圖）；軌道板由工廠制作。在橋上或隧道內(nèi)將混凝土底座現(xiàn)場澆注完成后，再將軌道板及其上部的鋼軌、扣件就位，再在軌道板和混凝土底座之間灌注ca砂漿。ca砂漿層是確保軌道幾何施工精度的調(diào)整層，也是給軌道提供適當(dāng)彈性的緩沖層。,彈性支承塊式無碴軌道 其軌下部分由混凝土支承塊、塊下橡膠墊，橡膠套靴、混凝土道床及混凝土底座組成(見下圖)。和其他兩種相比，彈性支承塊式具有更好的彈性，對于減振降噪要求較高的區(qū)域或地段，可優(yōu)先選用這種結(jié)構(gòu)形式。,

5、彈性支承塊式無碴軌道斷面圖,無碴軌道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用條件： 優(yōu)點(diǎn)： 消除了由于散粒體道碴的破碎、粉化，道床的形變而導(dǎo)致軌道幾何形態(tài)惡化和日益增加的軌道維修工作量。 整體化的軌下基礎(chǔ)給軌道提供了更為強(qiáng)大的縱、橫向阻力，提高了軌道的穩(wěn)定性。 在剛性的整體混凝土底座下，安裝橡膠墊板，橡膠套靴或現(xiàn)場澆注的ca砂漿墊層等彈性元件提供的軌道彈性，比在土路基上的碎石道床提供的軌道彈性更具均勻性。 缺點(diǎn)： 無碴軌道為剛性基礎(chǔ)，其軌道整體彈性差。列車運(yùn)行時(shí)其環(huán)境振動(dòng)，噪聲及軌道振動(dòng)強(qiáng)烈。 無碴軌道的基礎(chǔ)一旦出現(xiàn)變形或破壞，其整治和修復(fù)相對困難，資金和人力的投入很大，故要求堅(jiān)實(shí)和穩(wěn)固的基礎(chǔ)。 無碴軌道的工程費(fèi)用比有

6、碴軌道高。,1.3 軌枕 軌枕又稱枕木，是鐵路配件的一種，軌枕既要支承鋼軌，又要保持鋼軌的位置，還要把鋼軌傳遞來的巨大壓力傳遞給道床；制作型材有木制軌枕和鋼筋混凝土軌枕。,二,我國軌道交通振動(dòng)與噪聲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,鐵道客車內(nèi)部噪聲限值及測量方法gb/t 128162006 ； 鐵路混凝土軌枕枕下彈性墊板 tb/t 26291995 ； 城市軌道交通軌道橡膠減振器cj/t 2862008 ； 地下鐵道車站站臺噪聲限值 gb 1422793 ； 地下鐵道車站站臺噪聲測量 gb 1422893 ； 城市軌道交通引起建筑物振動(dòng)與二次輻射噪聲限值及其測量方法標(biāo)準(zhǔn)jgj/t 1702009 ； 鐵路邊界噪聲限值

7、及其測量方法 gb 1252590 ； 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范gb50157-2003； gb14892-2006城市軌道交通列車噪聲限值和測量.,三,我國軌道交通振動(dòng)與噪聲標(biāo)準(zhǔn)限值,表3-1 鐵道客車車輛內(nèi)部環(huán)境噪聲限值 單位：db（a）,注：鐵道客車內(nèi)部噪聲限值及測量方法gb/t 128162006。,表3-2 城市軌道列車等效噪聲leq最大容許限值 單位：（db）,注：城市軌道交通列車噪聲限值與測量方法（2006）。,表3-3 聲環(huán)境噪聲限值 單位：db（a）,注：1、 gb 3096-2008 聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。,表3-4 軌道中心線距各類區(qū)域敏感點(diǎn)的控制距離及噪聲限值 單位：db（a）,表3-5

8、 地下鐵道列車進(jìn)出站站臺噪聲限值 單位：db（a）,注：1、gb50157-2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范。,注：1、地下鐵道車站站臺噪聲限值（ gb 14227-1993 ）。,表3-6 地下鐵道無車條件時(shí)噪聲限值 單位：db（a）,表3-7 軌道沿線建筑物室內(nèi)振動(dòng)限值 單位：（db）,注：1、gb50157-2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范。,注：1、城市軌道交通引起建筑物振動(dòng)與二次輻射噪聲限值及 其測量（ jgjt 170-2009 ）。,表3-8 軌道中心線距各類區(qū)域敏感點(diǎn)的控制距離及振動(dòng)限值 單位：（db）,注：1、gb50157-2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范。,表3-9 軌道沿線建筑物室內(nèi)二次輻射噪聲限值

9、 單位：db（a）,注：1、城市軌道交通引起建筑物振動(dòng)與二次輻射噪聲限值及其測量（ jgjt 170-2009 ）。,交通軌道結(jié)構(gòu)噪聲源分析,四,經(jīng)大量研究表明，列車引起的噪聲可分為四個(gè)部分：輪軌噪聲、動(dòng)力設(shè)備噪聲、結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲和空氣動(dòng)力噪聲等。如圖所示：,我國城市軌道交通列車的運(yùn)行速度一般在6080km/h，故相應(yīng)的主噪聲源為輪軌噪聲，輪軌噪聲主要有:滾動(dòng)噪聲、沖擊噪聲、和尖叫噪聲。 軌道結(jié)構(gòu)輪軌噪聲的振動(dòng)來源于軌道的不平順，鋼軌與運(yùn)行中的列車車輪相互作用，激起鋼軌和軌下基礎(chǔ)的振動(dòng)，鋼軌向外輻射噪聲，振動(dòng)隨軌下基礎(chǔ)向周圍傳遞，或引起振動(dòng)，或造成結(jié)構(gòu)的“二次噪聲”。,城市軌道噪聲特性分析,經(jīng)城

10、鐵運(yùn)營后的實(shí)測結(jié)果表明：在距離軌道中心線7.5m，高于軌面1.5m處測點(diǎn)，對于3m高的一般路堤地面線路，列車通過最大聲級為8589 dba；5m高的高路堤線路，列車通過最大聲級為9093 dba；8m高的高架橋線路，列車通過最大聲級高達(dá)9294 dba。其基本特性如下表：,城市軌道交通減振措施,五,從軌道結(jié)構(gòu)方面考慮，對線路減振降噪主要是解決輪軌噪聲，包括線路線型、軌道及道床幾個(gè)因素。,5.1 線路減振降噪措施： 采用較大半徑曲線線路 在進(jìn)行城市軌道交通規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，盡量采用較大的曲線半徑，以減小列車通過的沖擊噪聲。但是，由于城市軌道交通線路穿行于市內(nèi)，一般均位于較為繁華的人口密集地段,線路選形

11、受到很大限制，這一措施很難實(shí)現(xiàn)。 采用超長無縫線路 因?yàn)闊o縫線路減少了鋼軌接頭，減少輪軌間的沖擊力，減少了脈沖型的激擾源，從而減少了振動(dòng)與噪聲。無縫線路較普通線路可降低噪聲10db 。,5.2 鋼軌減振降噪措施： 采用重型鋼軌 采用重型鋼軌可有效抑制鋼軌的垂向振動(dòng)；因?yàn)?隨著鋼軌重量的增加，鋼軌的垂向剛度增大，重型鋼軌在受到列車沖擊時(shí)振動(dòng)相對較?。?0kg/m）。 打磨鋼軌表面粗糙度 鋼軌頂面的粗糙度是輪軌系統(tǒng)相互激擾，引起鋼軌振動(dòng)，產(chǎn)生滾動(dòng)噪聲的主要原因；因此降低鋼軌表面的粗糙度，使輪軌接觸面平滑，減少鋼軌的振動(dòng)加速度和頻率，可有效地降低線路的振動(dòng)噪聲；據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)鋼軌出現(xiàn)深達(dá)0.5mm以上的

12、波形磨耗時(shí)，輪軌噪聲迅速增大，打磨后噪聲可降低10db左右。,采用減振降噪型鋼軌 當(dāng)列車通過鋼軌頂面時(shí)，由于鋼軌腹板的厚度較薄，軌腰產(chǎn)生振動(dòng)，這一振動(dòng)向外傳播產(chǎn)生噪聲。為了最大限度地減小鋼軌腹板振動(dòng)引起的噪聲，可在鋼軌腹板兩側(cè)粘貼減振橡膠和鋼板(如圖所示) 。粘貼鋼板是為了增加振動(dòng)質(zhì)量，起到衰減振動(dòng)的作用；粘貼橡膠則是阻尼振動(dòng)，達(dá)到降噪目的，約為4db左右。,鋼軌減振示意圖,扣件減振器示意圖,5.3 扣件減振降噪措施 軌道減振器扣件 軌道減振器扣件為全彈性分開式，它由金屬承軌板、底座與橡膠圈硫化為一個(gè)整體，橡膠圈承受壓力與剪力，具有橫向和垂直彈性，可降低軌道振動(dòng)噪聲512db（如圖所示）。,扣

13、件減振器圖片,5.4 道床的減振降噪措施 有碴軌道碎石道床 有碴軌道碎石道床自身為軌道結(jié)構(gòu)提供了良好的彈性。另外,由于碎石道床為散粒狀結(jié)構(gòu)，可以吸收部分噪聲；經(jīng)實(shí)踐證明，有碴軌道較無碴軌道道床噪聲低23db。,無砟軌道碎石道床 a) 彈性短軌枕式整體道床 彈性短軌枕式整體道床由兩個(gè)獨(dú)立的短軌枕、彈性鋼軌扣件和軌下彈性墊板及混凝土道床部分組成。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(dòng)衰減特性（8-12db），彌補(bǔ)無碴軌道剛性大的缺陷（如右圖所示）。,彈性短軌枕式整體道床示意圖,b) 彈性長枕式整體道床 這種道床由長軌枕、橡膠墊減振箱、承軌槽道床等組成。軌道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是橡膠

14、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。在高架橋上使用較為有利，而且施工難度及工程造價(jià)比其他減振軌道小。,c) 橡膠支承式浮置板整體道床 橡膠支承式浮置板軌道是將預(yù)制的鋼筋混凝土板置于可調(diào)的橡膠支座上。該結(jié)構(gòu)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（16db以上）, 并且軌道的絕緣性強(qiáng)，可有效防止軌道迷流的發(fā)生。但是，其體積龐大，施工與維修不便,造價(jià)較高。,橡膠支承式浮置板整體道床示意圖,d) 彈簧隔振器浮置板整體道床 采用螺旋彈簧支承浮置板道床，因?yàn)槠涔逃蓄l

15、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，列車通過而引起浮置板的振動(dòng)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(dòng)，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（2040db）。,彈簧隔振器浮置板整體道床示意圖,e) 鋼軌埋置板式軌道結(jié)構(gòu) 埋入式軌道即把鋼軌用彈性體置入混凝土軌道槽內(nèi)，埋入深度至軌頭下部，通過彈性體的彈性變形來獲得減振降噪性能。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將輪軌振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能并予以吸收，從而降低輪軌噪聲。在高架線路上，與普通鋼軌相比較，其車外噪聲級可降低4db(a),同時(shí)，

16、也可降低對橋梁的振動(dòng)。,埋置鋼軌軌道結(jié)構(gòu)示意圖,軌道低矮聲屏障示意圖(mm),城市軌道交通降噪措施,七,軌道站臺低矮吸聲屏體 軌道擋墻內(nèi)側(cè)安裝吸聲屏體，上、下行線路之間安裝道間聲屏障（如下圖）。吸聲屏體采用微孔泡沫的輕鋼結(jié)構(gòu)（微孔泡沫鋁），道間聲屏障采用雙面吸聲屏體，可以很好地降低軌道交通的噪聲。特點(diǎn)：采用泡沫類無纖維材料，防止了纖維類（如玻璃棉、海綿、延綿和礦棉等）吸聲材料造成二次污染，影響敏感區(qū)域人群和乘客的健康，同時(shí)具有壽命長、可再生等優(yōu)點(diǎn)；安裝方便，成本低。,軌道沿線聲屏障示意圖,軌道沿線兩側(cè)低矮聲屏障 軌道交通，由于車廂外形穩(wěn)定，在考慮了維護(hù)、安全等因素需要預(yù)留的空間以外，可以將聲屏障盡可能地靠近軌道（即噪聲源），從而在保持吸聲效率的前提下能夠?qū)⒙暺琳细叨冉档偷杰嚧耙韵拢垂?jié)約材料，又不影響觀光功能。故可以選擇兩側(cè)采用變形的倒l形，中央采用t形聲屏障設(shè)計(jì)，高度低于車窗；聲屏障結(jié)構(gòu)由混凝土基板內(nèi)復(fù)合無機(jī)吸聲材料組成。特點(diǎn)：有利聲吸收、保護(hù)下層吸聲材料作用；t形結(jié)構(gòu)上方可做維護(hù)便道、俺只管、線等設(shè)施。,軌道沿線兩側(cè)高聲屏障 可在軌道交通沿線，于軌道與建筑物之間設(shè)置半開式及封閉式聲屏障（高：36m），阻止軌道交通噪聲向外輻射傳播，降低建筑物接受點(diǎn)的聲能量