城市轨道交通减振垫\\钢弹簧浮置板减振降噪效果对比分析及应用
【摘要】交通设施的完备以及高质量是一个国家经济发展的巨大推动力，如今我国许多城市都已经正式通行地铁、高铁等轨道式交通设施，这样因为城市轨道交通的兴起而引发的振动以及噪声等方面的问题就得到了人民的广泛关注。如何有效的减振降噪进而减轻因此而带来的环境噪声污染就成了热点问题，本文重点讲述的就是减振垫及钢弹簧浮置板在减振降噪方面的重要作用。首先着重阐述了减振垫及钢弹簧浮置板相关方面的内容，其次重点对比分析了减振垫及钢弹簧浮置板具体的减振降噪的效果及在城市轨道中的应用。
【关键词】减振垫；钢弹簧浮置板；减振降噪 0.引言
随着城市人口的不断增加，为应对城市的交通拥挤，大力发展城市轨道交通建设成为城市交通体系建设的首选，预计到2015年我国城市轨道交通路线总里程可达3000多公里。城市轨道交通具有高效快捷、方便舒适和时间准确等优点，但是，不管是哪种列车，都会在行驶过程中产生令人烦躁的振动和噪声。在城市的密集区，轨道交通几乎不可避免靠近建筑物，因此如何解决轨道交通对人类和精密设备仪器造成的噪声和振动影响也就不可回避，怎样有效的降低城市轨道交通带来的环境影响？大力发展城市轨道交通减振降噪技术显得十分必要和迫切。
1 减振垫的相关介绍
1. 1 减振垫技术规格
减振垫对于轨道交通的减振降噪具有良好效果，但是在减振垫的铺设过程中也需要按照一定的技术标准进行。铺设减振垫道床时的方向是垂直于线路方向的，而且每一个道床垫之间的缝隙不能超过10mm。如果碰到截面改变或者是转折例如出现坑状、凹槽等情况，减振垫的形状也需要相应的切成相应的形状。
1.2 减振垫道床结构
减振垫道床具有良好的减振降噪效果，道床采用一般扣件，道床的底部采用全断面铺设减振橡胶垫，将道床整体包覆。对扣件、钢轨、道床板没有特殊要求。
2 钢弹簧浮置板的相关介绍
2.1钢弹簧浮置板设计准则
钢弹簧浮置板能够减振降噪的原因就是钢轨是铺设在具有足够的重量以及强度的浮置板上，它能很好的平衡因为列车的运行而引起的动荷载，进而减少传达到路基的振动以达到减振降噪的效果。影响钢弹簧浮置板道床减振降噪效果高低的最大的因素就是系统设计与制造质量的高低。钢弹簧浮置板设计时一个需要
谨慎的方面就是系统的自振频率问题，这个问题的确定是要依据轨道交通周围的建筑类型以及所处的位置和周围的环境而定的。
2.2 钢弹簧浮置板道床结构
钢弹簧浮置板轨道采用一般常阻力扣件，道床板内预埋外套筒，道床板与结构基础用置于外套筒内的隔振器（弹性体）整体隔离，达到减振降噪的目的，浮置板的长度为25-30米，为增加浮置板的配重，浮置板的钢筋用量加大。
3.减振垫减振降噪效果分析
3.1 减振垫工作原理
减振垫与钢弹簧浮置板都是属于道床减振的方式，能够有效的缓解列车在行进时产生的震动。以杭州的地铁一号线的成功运用为例，通常来说，减振垫自身的固有频率的波动范围在10—13 Hz，这一频率范围是完全能够避开列车在转向架产生的共振频率的。列车在荷载情况下，道床的整体下沉变形度不大于3mm，轮轨通过时通过在道床与结构之间增设的这层减振垫，道床与结构件的刚性接触得到大大缓解，减振垫承受荷载，减振垫圆锥被压缩，作用力卸载后，圆锥恢复最初形状，进而达到减振降噪的效果。
3.2 减振垫效果分析
在没有配置减振垫的情况下，轨枕与桥面在振动上的频率基本是一致的。在安装了减振垫的前提下，轨枕的振动与桥面的振动差距可达20—30 dB。同时，在安装了减振垫后，轨枕上的振动有显著的增强趋势，轨枕的Z枕级平均增大17±2 dB，而其他因素的测定结果则基本保持一致。
（1）铺设减振垫后，能够有效隔绝轨道结构下部产生的振动，其底座板的振级平均降低20 dB，桥梁及地面的振动也明显得到缓解，其隔振效果较好。
（2）安装减振垫后，对于结构型振动噪声的抑制效果较显著，但对于整体系统来说，其降噪效果并不明显。
4.钢弹簧浮置板减振效果分析
4.1 低频噪声产生的原因
列车在经过浮置板道床这一地段时，列车内会出现“咕隆咕隆”的噪声，这一声音的产生是由浮置板道床的振动所引起的。一般来说，钢弹簧浮置板轨道的道床部分的垂向加速度振级的频段在50—200Hz之间，其加速度振级最高可达到118 dB，要大于普通道床的99 dB，所以说钢弹簧道床相较于普通道床的振动要稍大些。对于钢弹簧浮置板而言，其自身的振动频率较低，对周边及地基有很好的隔震效果，但由于车辆自身在运动时产生的振动同频率呈反比，自身振动频率
的降低会使得车辆在运动时的振动增加，所以车辆某一局部的振动会引起封闭车厢内低频声音的混杂，从而增加车辆内的噪声。
4.2 钢弹簧浮置板工作原理及效果分析
钢弹簧浮置板的减振降噪功效明显的原因是其在浮置板和路基之间安置了螺旋弹簧支撑这一结构,这样就使得因为列车行驶而造成的振动以及噪音必须要经过螺旋弹簧再传到地基,这样就大大削弱了振动以及噪音的影响。
钢弹簧浮置板自身的固有频率较低，这就使得它具有很高的隔振效果。据报道，科隆地铁在通车后对振动传递损失（区间从实测浮置板到隧道壁）进行测定并发现，在3—400Hz水平下，13倍频程内振动传递损失的平均值高达45 dB。我国铁道科学研究院也对深圳地铁进行过测试，测试的是地铁足尺模型的落锤试验部分，测试结果表明深圳地铁的钢弹簧浮置板的振动传递损失也有30 dB。
5.减振垫与钢弹簧浮置板综合比较
5.1减振垫是一种满铺状态，结构稳定性好，动位移小于1.5mm；对结构振动减振效果在15dB以上，对噪声降噪效果在25dB以上；本身动静刚度比小K=1.2 .3,固有频率较低为12Hz;可根据不同刚度要求定制，安装简单、方便、快捷。
5.2钢弹簧浮置板的固有频率约6 Hz，没有共振现象；减振所需的变形只是在板下实现，对行车安全性没有影响；对轨道的负面影响较小。
5.3综合比较分析
减振结构 在普通道床基础上 综合增加成本万/公里 固有频率Hz 动位移mm 减振效果dB 应用情况
增加成本万/公里 附加材料增加成本万/公里
钢弹簧浮置板 800 450 1250 6-8 4-5 20以上 地铁（80km/h）：北京、上海、广州、西安、长沙等
减振垫 510 40 550 12 0.7-0.8 15以上 高铁（350 km/h）：广深港、兰新线；地铁（80km/h）：上海、广州、西安、长沙、重庆等
6. 减振垫、钢弹簧浮置板减振降噪的应用
6.1减振垫的应用
1975年在柏林地铁使用，第一次高效的实现减振降噪，减振降噪效果至今未变；2009年国内第一条生产线建立，至今已在北京、南京、西安、重庆、长