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轨道交通轨道减振技术市场调研一、引言近年来，我国许多城市进行了大规模的城市交通网络基础建设，新修了大量的轨道和铁路交通，促进了城市经济的发展，方便了人们出行，但其运行也带来了环境问题。振动污染是其带来的重要环境问题之一。列车运行所产生的振动，不仅降低了乘客的舒适性，而且还会降低工作人员的工作效率，损害其身心健康。另外，车辆运行产生的结构振动通过土层向周围区域传播，会诱发附近建筑结构的二次振动，对线路附近的建筑物安全，居民的居住环境、精密仪器等也会均产生不利的影响。因此对减振进行研究，根据线路经过的环境区域等级确定减振的敏感度要求，选择合适的减振方式满足环境要求具有非常重要的意义。目前对轨道交通振动机理正处于积极的研发和实施阶段，主要振动源有列车与结构的动态相互作用；车辆动力系统振动；轨道结构振动；轮轨不平顺。车辆动力系统振动因素随着技术的发展已经能达到环境安全要求，其余几个因素则均涉及到轨道减振，因此，本次主要论述轨道减振的相关内容。二、技术标准及依据由于我国目前尚无专用的城市轨道交通环境噪声振动标准，对城市轨道交通工程设计及环境影响评价中存在执行标准不统一的问题。比如，城市轨道交通沿线噪声振动敏感保护模板，因各地环保部门所确定区域类别不同，执行相应的城市区域环境噪声振动标准限值也不同，在确定噪声振动控制目标值上存在差异。88年制订的《振动标准》（GB10070-88）和《城市区域环境振动测量方法》（GB10071-88），已不能完全满足现在的要求，正在制订《环境振动标准》（2010征集意见稿）。地铁设计规范等对振动标准也均有涉及。1、环境振动标准（2010征集意见稿)2、城市区域环境振动测量方法（GB10071-88)3、铁路轨道设计规范(TB10082-2005).4、地铁设计规范（GB50157-2003）5、地下铁道工程设计规范GB50157-2003）6、铁路轨道工程施工安全技术规程（TB10305-2009）7、《中华人民共和国环境影响评价法》轨道交通等振动应满足下述要求，最大白天不得大于此标准8dB，夜间不得大于3dB。城市各类区域铅垂向Z振级标准值（dB)三、减振原理及措施介绍1、基本原理1）减少激振能级：减少车辆对轨道的动作用力是最主要的保持轨道表面的光滑有事减少轨道振能的根本条件。2）减少因激振动李引起的振动级。为减少轨道振动加速度级和振动速度计，增大作为振源对象的轨道各部件的质量或抗弯刚性是控制轨道振动的关键。3）减少传递李的振幅级。在轨道各组成部件之间设置弹性支撑处理，以期降低轨道支撑刚度，隔断振动的传递。2、减振的措施目前城市地铁减振分级主要分为初级减振、中级减振、高级减振和特殊减振[]。初级减振的减振效果为5～10dB，主要通过减振扣件来实现，如各种减振扣件和科隆蛋扣件等；中级减振的减振效果为10～15dB，其减振轨道结构主要有先锋扣件、弹性轨枕、弹性支承块和梯形轨枕轨道；高级减振的减振效果为15～20dB，其结构主要是浮置板轨道，包括橡胶浮置板轨道和钢弹簧浮置板轨道，橡胶浮置板轨道根据减振目标的要求分为面支承、线支承和点支承，按弹性支承的特点也称为面弹性、线弹性和点弹性；特殊减振要求减振效果大于20dB，一般是采取综合减振措施方可达到，如在减振效果较好的浮置板轨道的基础上，采用高弹性轨下垫板、轨腰使用减振隔噪器等。城市高架桥除了减振外还采取隔噪措施，如隔音墙等，但不能完全隔噪。由于造价等原因，地铁一般地段采用初级和中级减振。重要减振地段目前效果较好的是浮置板轨道结构。因为这一结构同时采用了质量减振和刚度减振，轨下质量增加3、4倍，刚度减小10—20倍，使板和钢轨增大了位移到3、4毫米，将相当的轮轨振动能量装换为浮置板的动能和势能，从而得到减振目的。中国轨道交通行业通过环境影响评价提出的减小振动保护措施主要包括:对于超标量8dB的路段建议采用弹性短轨枕道床或其它减振扣件；对超标量在8～15dB的路段采用Vanguard减振扣件或其它轨道结构形式；对于超标量在15dB以上以及线路下穿敏感点(距线路中心线水平距离5m)的路段采用钢弹簧浮置板道床进行减振。在城市规划未建成区，可以通过调整临路侧建筑物的使用功能，控制敏感建筑物与轨道交通线路间的距离，预留声屏障设置条件等措施减少轨道交通运营产生的噪声和振动等环境影响。减振原理及措施四、轨道减振技术在工程用的应用效果轨道减振措施及效果五、中国城市轨道交通环保措施效果案例分析———以西安和北京为例目前中国轨道交通的减振根据施工情况可以分为新建和改造两种情况，改造项目一般难度大，影响运营，造价高，因此应根据环评和振动规范要求提前采用合理的减振措施，避免后期改造。下面是西安与北京的减振效果情况。1、西安西安地铁2号线线位穿越国家级重点文物保护单位钟楼和明城墙。地铁施工必将对此类古建筑产生振动等环境影响。2、北京地铁4号线沿线有多处国家级、市级及区级文物保护单位、四合院保护区、大专院校和科研单位等，地铁线路穿行于繁华市区地下，地铁运营引起的振动对沿线两侧敏感点将产生一定影响。环评提出需采取减振措施的地段共15处，双线共计8590m，轨道采取了分级减振的设计，分别采用了减振器整体道床(压缩性和剪切型2种)、弹性整体道床、梯形轨枕整体道床、浮置板整体道床等措施。根据目前运营的情况，绝大部分敏感点的减振措施都达到了预期目的，但个别点也有投诉，具体情况及原因正在调查中。北京市轨道交通环保技术改造主要包括对地铁5号线增建声屏障5000m2、更换扣件10.16km，对13号线交大东路20号院沿线加装声屏障；完成复兴门—西单区间、太平湖出入段线较高减振地段轨道结构改造(上行线200m)，采取了高弹性减振垫板和减振鱼尾板措施；在改造地铁1、2号线轨道过程中，将原有正线短轨区段钢轨尽可能按最大长度焊接成无缝线路，减少了大量钢轨接头等措施。六、主要减振设备介绍目前常用的减振设备大体分为三类，减震器扣件、隔离式减振垫和减振道床，分别满足低级~高级减振的要求。1、减震器扣件：主要有橡胶材料和扣件两部分组成。扣件应具有下述性能要求：1）应满足列车运行的强度、稳定性要求2）兼顾轨道的强度、弹性、承载和减振性能3）具有较高的电绝缘性4）应具有较高的抗疲劳性5）结构设计应具有通用性。2、隔离式减震垫：也称为隔离式减振道床垫，分为平面型和USM型两大系列，后者主要应用在高速铁路和城市轨道交通无渣道床。由约束阻尼和橡胶弹簧组成。具有结构稳定性好、减振降噪效果好、使用范围广、安装简便、耐久性好、经济指标低、安全性好、维护少的特点。3、浮置板道床：一般是指橡胶浮置板和钢弹簧浮置板，基本原理是将整体道床与基础结构分离，通过橡胶或螺旋钢弹簧等弹性元件支承整体道床，并分别构成橡胶浮置板道床和钢弹簧浮置板道床。由于造价很高，这种轨道结构适用于减振要求很高的地段，特别是钢弹簧浮置板结构，单公里造价达1000多万元。型轨道减振器扣件隔离式减振垫钢弹簧浮置板整体道床横断面示意图减震方式相关费用指数道碴道床1减震钢轨1.3～1.5轨道垫1.1～1.2轨道减震器1.2～1.4浮置板式减震系统2.5～3.0注：引自《高速铁路和城市轨道线路橡胶减震制品的现状和发展》由于减振措施会增加很多造价，因此在满足减振规范要求的前提下，需经经济分析确定合适的减振措施。七、减振厂家介绍厂家产品类型产品应用场所特点案例备注隔而固（青岛）振动控制有限公司钢弹簧浮置板道床隔振系统地铁应为范围广，适合各种轨道交通，减振在18dB左右。北京上海广州深圳南京西安成都等地铁轨道成立于2005年，在中国累计有5000多个隔振案例，轨道减振是其中一个版块。青岛科而泰环境控制技术有限公司迷宫式约束阻尼轮轨降噪版地铁减振在8dB左右。北京1号线和13号线，北京铁科环路段。上海3号线和10号线成立于2007年，该技术获得2011年国家科技进步二等奖浙江天铁事业股份有限公司隔离式减震垫地铁、高铁减振在15dB左右。郑州、武汉、长春、长沙等成立于2003年，专门从事轨道橡胶减振。哈金森中国转向架机车厢铰链轴承轨道车辆广州3号线、武汉1号线等减振为其中一部分，其主营在于咨询和设计评审。上述4家单位天铁主要做轨道交通减振，产品为橡胶减振垫，有较多的国内高铁和轨道案例。隔而固主要产品为浮置板道床，科而泰为阻尼轨道板。八、参考资料：1、环境振动标准（2010征集意见稿)2、城市区域环境振动测量方法（GB10071-88)3、Ⅲ型轨道减振器扣件的设计与研究4、北京市轨道交通系统轨道交通结构设计综述5、城市轨道交通噪声环境的评价与防治对策措施6、地铁轨道减震降噪原理与措施7、对轨道交通高架桥梁的减振作用分析8、我国城市轨道交通环境噪声振动标准与减振降噪对策_一般性综合9、中国城市轨道交通环保措施应用效果分析10、关于城市地铁轨道结构减振原则的一些思考11、高速铁路和城市轨道线路橡胶减震制品的现状和发展