扣件胶垫刚度频变的钢轨垂向自振特征分析
2016-05-07梁迎春
铁道学报 2016年6期
韦 凯,张 攀,梁迎春,王 平
(1.西南交通大学 高速铁路线路工程教育部重点实验室,四川 成都 610031;2.西南交通大学 土木工程学院,四川 成都 610031)
自1971年我国建成第一条地铁以来,各大城市已陆续修建了地铁。目前,我国上海已拥有全世界最长的城市地铁线路。到2020年,中国还有另外45座城市建成地铁。
地铁的运输能力强。据不完全统计,地铁单向高峰每小时的运输能力达到3~6万人次,甚至可达到8万人次,远超其他公共交通方式。大规模地铁线路给人们的出行带来便捷,但是,地铁的振动噪声问题也随之产生,并有日渐恶化的趋势。为了抑制地铁的振动与噪声,通常会在轨道上采取措施,如科隆蛋扣件等扣件减振、弹性长或短轨枕等轨枕减振以及钢弹簧或橡胶浮置板等道床减振。可以看出,这些措施的减振材料主要以高分子材料为主,包括天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)与热塑性聚氨酯弹性体(TPEE)等。
从目前地铁振动噪声的统计情况来看,即便已采用了这些高分子材料,减振效果也达不到预期。更为严重的是,随着运营时间的延长,轨道结构会出现涉及车辆与轨道安全的问题,其中最突出的就是钢轨波磨。例如:科隆蛋扣件直线与曲线地段的钢轨异常波磨[1-4]、弹性短轨枕曲线地段的钢轨波磨[5]以及其他减振轨道曲线段的钢轨波磨[6]等。钢轨波磨易引起扣件弹条松脱或折断,甚至可能诱发车辆轮轴断裂等严重安全事故。针对这些问题,大量现场试验与理论研究的共同结论是:地铁减振轨道的钢轨波磨与轨道动力支承性能(包括竖向[3]与横向[7]支承刚度的合理取值)、布置方式及其组合的自振特征有关。……
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