王 巍 松

(中铁一局集团新运公司，陕西 咸阳 712000)

轨道减振技术应用和发展

王 巍 松

(中铁一局集团新运公司，陕西 咸阳 712000)

结合轨道交通发展现状，对钢轨吸振技术、弹性钢轨扣件、减振型轨下基础及轨道减振材料的应用和发展进行了详细论述，有利于我国各大城市轨道交通的大规模建设。

轨道交通，钢轨，减振技术，降噪

随着我国城市轨道交通的发展，列车运行所引起的振动噪声会更加剧烈，因此振动和噪声会严重的干扰沿线居民的正常生活，甚至会影响附近学校、科研院所及医院、银行等的正常运行，也会影响沿线的土地开发利用。研究应用减振降噪技术产品，减少振动和噪声对沿线居民和建筑物的影响成为必然趋势。

轨道结构的减振可采用隔振技术，轨道部件的弹性可起到较好的隔振作用，阻断振动的传播途径，使得轨道作为振源向周围土介质或向梁跨结构传递的振动减小，从而降低结构的“二次噪声”。目前，采用高分子材料的轨道减振降噪措施一般分为五类：钢轨吸振器、弹性扣件、弹性轨枕、浮置板减振、钢轨埋入式减振及其他一些措施。

1 钢轨吸振技术应用

1.1 阻尼钢轨

一般是在钢轨腹部粘结高阻尼橡胶后再粘结一层钢板，以增加振动质量，起到衰减作用，达到降噪目的。橡胶与钢轨、橡胶与铁板之间要有较好的粘结性，如果粘结面脱开，则效果大大降低(见图1,图2)。

粘贴式钢轨振动阻尼吸振器其原理是利用与轨腰粘结的橡胶、钢板，起到吸振作用，阻止轨腰振动的噪声辐射。

吸振器是调谐的弹簧—质量机械震荡器，根据吸振器装置点的共振频率，吸振器产生较高的机械阻抗，从而降低振动响应。在吸振器中的阻尼材料吸收调谐频率区段的振动能量，而且阻尼材料具有较宽的频率影响范围。钢轨吸振器可采用轨腰吸振和轨底吸振相结合的形式。如图3所示，曲线轨道安装吸振器可有效地降低列车通过曲线时的啸叫噪声。

1.2 钢轨调谐质量阻尼系统

调谐质量阻尼系统(Tuned Mass-Damper-TMD)，如图4所示。有两种形式：一种是在钢轨全长是粘贴，另一种是用专用夹具安装，还有是用弹簧夹具安装，如图5所示。调整吸振器的质量和橡胶弹性，可改变吸振器的固有频率，起到调谐作用，利用吸振器的阻隔尼吸收振动能量，从而达到减振的目的。

2 弹性钢轨扣件应用

按弹性材料和铁垫板的联结形式，钢轨扣件分为粘结型和非粘结型。粘结型扣件一般在轨下和铁垫板下均设高弹性橡胶垫板。粘结型扣件采用承轨板和底板之间橡胶硫化粘结。我国轨道交通扣件类型特点及应用见表1。

表1 轨道交通扣件类型特点及应用表

3 减振型轨下基础的应用

我国轨道交通减振型轨下基础主要类型及应用见表2。

表2 轨道交通减振型轨下基础主要类型及应用表

4 轨道减振材料应用发展

现代轨道交通要求铁路轨道结构具备较高刚性、稳定性、合理弹性值，实现高质量、少维修。这无疑对高新材料在现代轨道工程中的应用提出了更高的要求，迫切要求研发能适应高速、城市轨道交通要求的、能减振降噪的、能大大延长使用寿命的，且不破坏环境的高新科技轨道材料。

4.1 聚合物混凝土的应用[8]

聚合物混凝土是聚合物与水泥的复合材料，综合了有机高分子材料良好的柔韧性、弹性、加工性能和水泥材料优异的抗压、抗剪等性能，而避开了各自性能上的不足。并且两类材料的复合还产生了各自都不具备的诸如抗冻融性和耐磨性等性能。聚合物混凝土主要有聚合物浸渍混凝土(PIC)、聚合物水泥混凝土(PCC)和聚合物胶结混凝土(PC)。聚合物混凝土比普通混凝土的力学性能优越，有望成为制作轨枕或轨道板的新型材料。

4.2 复合轨枕的应用

复合轨枕弹性好，强度高，寿命长，稳定性好。复合轨枕具有耐腐蚀性、耐候性、耐疲劳性、耐绝缘性、易加工性。

借鉴国外的成功经验,吸收国外的先进成熟技术,研究开发复合枕木，将代表着轨枕材料未来的发展方向。

1)废塑料复合枕木。废塑料复合枕木采用95%以上废塑料、废橡胶粉、粉煤灰等废弃物，采用全自动配料混料生产线的配料、混料、计量和控制技术，制成高强的复合枕木，可实现半自动或全自动的生产。废塑料合成枕木比混凝土有弹性，具有吸振降噪效果。特别适合城市轨道交通使用，可以降低轮轨冲击，减少振动噪声，有着广阔的市场前景。

2)废橡胶粉末复合枕木。它由废旧轮胎生产的胶粉、沙子、水泥混合，用模型压制成铁路轨枕，具有重量轻、抗冲击和耐腐蚀等优点，并能减少火车行驶噪声和振动。废旧轮胎属于不溶和难熔的高分子弹性材料，其高弹性、高韧性在-50 ℃～+150 ℃范围内没有变化。随着汽车工业的快速发展，越来越多的废旧轮胎形成的“黑色污染”，以废旧轮胎为原料开发研制新材料轨枕将是一个崭新的领域。

3)聚氨酯轨枕。聚酯发泡合成轨枕是以聚氨酯泡沫塑料为基体，以玻璃长纤维为增强材料的一种新型复合材料轨枕，具有机械强度高、耐腐蚀性强、吸声减振绝缘、二次加工性能好、使用寿命长等特点，是替代木质枕木和混凝土枕木的理想制品。

聚酯发泡合成轨枕生产采用拉挤成型工艺，使玻纤增强聚氨酯制品可以连续化生产。这种轨枕用于含道岔、短轨枕的直结轨道和桥梁轨枕极为有利。

4.3 聚酯弹性体的材料应用

聚酯弹性体包括热塑性聚酯弹性体(TPEE)和聚氨酯(TPU)。具有优良的韧性和回弹性，良好的耐蠕变性，耐磨性，抗弯曲疲劳性，低温下良好的韧性,使用温度-55 ℃～110 ℃，耐化学腐蚀性，耐油性优良。同时与传统橡胶类材料相比，热塑性弹性体可用标准的热塑性手段加工，不需橡胶加工过程的硫化工序，边角料可以多次回收利用，节省资源保护环境。

国内外轨道结构橡胶弹性元件，目前主要表现在弹性时效上的差别，国内轨道结构橡胶弹性元件弹性时效性能差，即材料老化性能不理想。针对现代轨道结构橡胶弹性元件材料要求以“高模量、低硬度”为目标，研究开发以聚酯弹性体材料的钢轨轨下、板下橡胶、枕下垫板、浮置板支座的减振产品，优化结构设计，提供更好的弹性减震、减噪、缓冲、绝缘功能。在保证功能和优异的弹性时效特性前提下，其使用寿命大大提高。

[1] 陈小平，王 平，陈 嵘.弹性支撑块式无砟轨道的减振机理[J].铁道学报，2007，29(5)：69-72.

[2] 户原春彦.防振橡胶及其应用[M].北京：中国铁道出版社,1982.

[3] 魏鹏勃，夏 禾，曹艳梅，等.安装阻尼板的钢轨减振性能试验研究[J].交通大学学报，2007，31(4)：30-31.

[4] 邓 娇，李金卫，黄友剑，等.Ⅲ型轨道减振器的设计与应用[J].铁道标准设计，2007(10)：56-57.

[5] 杨宏伟.新型减振Vanguard扣件短轨枕轨道工程施工技术[J].铁道建筑技术，2006(3)：8-9.

[6] 郝 珺，耿传智，朱剑月.不同轨道结构减振效果测试分析[J].城市轨道交通研究，2008(4)：15-16.

[7] 郭民龙，王巍松.橡胶复合弹簧浮置板轨道施工技术[J].城市轨道交通研究，2006(6)：12-13.

[8] 宋文祥.用回收料生成高强度塑料枕木[J].国外塑料，2001(1)：21-24.

[9] 董诚春.废橡胶粉制铁道枕木[J].世界橡胶工业，2008，35(8)：43-45.

[10] 刘 苑.玻璃纤维增强塑料在地铁中的应用[J].广东建材，2008(6)：12-14.

[11] 肖生苓，陈玉霄.铁路轨枕复合材料结构设计[J].森林工程，2006，22(5)：48-50.

[12] 尹 鹏.热塑性聚酯弹性体(TPEE)性能与应用[J].化工新型材料，2006，34(3)：76-77.

[13] 刘 涛，罗世凯，王先忠.微孔泡沫塑料的研究综述[J].工程塑料应用，2008，36(5)：78-82.

The application and development of vibration reduction in rail transit

Wang Weisong

(XinyunCompany,ChinaRailwayFirstBureauGroup,Xianyang712000,China)

Combining with the present situation of rail transportation development, this paper discussed in detail the application and development of steel rail vibration absorbing technology, elastic steel rail fastener, vibration damping type rail foundation and rail vibration damping material, was conducive to large-scale construction of China’s major city rail transit.

rail transportation, steel rail, vibration damping technology, noise reduction

2015-03-04

王巍松(1975- )，男，高级工程师

1009-6825(2015)14-0140-02

U213.2

A