轨道结构减振降噪措施的探讨

赵铁民

[摘要] 随着列车运行速度的提高等因素的影响，铁路振动和噪声问题日益突出，通过对铁路振动和噪声的主要来源和类型的总结分析，给出了其减振降噪的主要措施，重点叙述了轨道结构方面采取的措施。

[关键词] 铁路 轨道 振动 噪声

振动和噪声的来源与分类

铁路振动和噪声主要来源两部分：由于轨道不平顺导致轮轨撞击而产生的，这种噪声通过空气介质传播到建筑物，称为一次噪声；由于轮轨撞击引起高架桥振动而产生的噪声称为二次噪声。

铁路噪声可分为内部噪声和外部噪声，铁路噪声是由各种类型的列车通过轨道这样一个复杂的噪声源系统而产生的，主要噪声来自机车、动车和轮轨的相互作用。由于车辆的振动在钢轨踏面产生波形磨耗，从而导致轮轨踏面的微小凹凸不平，使车轮在行进过程中产生“跳动” ，而这种“跳动” 又加大了车轮对钢轨的竖向冲击，而使波形磨耗加剧，形成恶性循环，这种由于轮轨之间“跳动” 产生的噪声，我们称之为轮轨噪声，这是噪声的主要来源。

轮轨噪声主要有三种类型：滚动噪声、摩擦噪声、撞击噪声。

降噪的措施

噪声的产生主要取决于三个因素,即噪声源、噪声的传播和噪声的接收。因此降噪也可以从噪声的产生源头及传播途径等多方面进行控制。

1.噪声产生源头的控制

（1）根据噪声产生机理分类。对于轮轨噪声，可以采用耐磨钢轨，以减缓波形磨耗产生的速度。而当磨耗达到一定程度的时候，还可以采用磨轨机磨轨。但是磨轨太早，降噪效果不明显，还会减短钢轨使用寿命；而磨轨过晚，则在磨轨之前的降噪目标达不到要求，而且会增加磨轨厚度，所以，选择适宜的磨轨时间至关重要。由于轮轨之间的摩擦产生的噪声，可以从车体轻型化、采用径向转向架、弹性车轮、采用直线电机牵引等方法入手。

（2）基础结构噪声。当钢轨直接置于轨枕、轨枕置于整体道床上，轮轨之间的振动在往下部传递的过程中受到较大刚度的作用而无法衰减或衰减量很小，引起下部及基础的振动。针对此类噪声，目前国内外采用的方法大多是改变基础结构型式，以改变道床的动柔度。比较常见的有浮置板轨道结构和钢轨垫片。

2.从传播途径控制噪声

目前采用最多也是最简单的方法是声屏障，用以阻止和改变噪声传播路线，达到降噪效果。声屏障的位置要满足车辆限界和建筑接近限界要求、线路养护要求及轨道交通安全运营之要求，且要满足本身的安全要求。

轨道结构减振降噪的措施

1.线路方面减振降噪措施

（1）采用大半径曲线线路。采用大的曲线半径，尽量减少使用小半径曲线，以减小列车通过的冲击噪声。

（2）采用超长无缝线路。将标准轨焊接成长钢轨，减少钢轨接头数量，从而减少列车与钢轨接头的冲击振动。

2.钢轨方面减振降噪措施

（1）打磨钢轨，使轮轨表面平滑。轮轨噪声是轨道交通噪声的主要来源，抑制钢轨的振动，减小钢轨的振动加速度和频率是降低噪声的关键。通过钢轨打磨，可以保证轮轨表面接触的平顺性，从而在根本上控制噪声和振动。在整个线路铺设完毕后，用轨道打磨列车对整条线路进行打磨可降低滚动噪声级超过5dB。

（2）采用重型钢轨。重型钢轨在受列车冲击时振动相对较小，随着钢轨重量的增加，钢轨的垂向刚度增大，因而采用重型钢轨可有效抑制钢轨的垂向振动。

（3）采用减振降噪型钢轨。为了最大限度地减小钢轨腹板振动引起的噪声，可在钢轨腹板两侧粘贴减振橡胶和钢板。粘贴钢板是为了增加振动质量，起到衰减振动的作用；粘贴橡胶则是阻尼振动，达到降噪目的。

3.扣件方面减振降噪措施

（1）轨道减振器扣件：为全弹性分开式，三阶减振，它由金属承轨板、底座与橡胶圈硫化为一个整体，橡胶圈承受压力与剪力，具有横向和垂向弹性。

（2）柔性扣件：将天然橡胶粘贴在钢板与冲压成型的钢轨底之间，并在轨座下的上板和底板之间采用减振器以限制上板的横向运动。该扣件提供了中等强度的隔振能力，可以减少频率30 Hz以上的振动。

4.无碴轨道整体道床的减振降噪措施

（1）有枕灌注式整体道床。①弹性短轨枕式整体道床：由两个独立的短轨枕、弹性钢轨扣件和轨下弹性垫板及混凝土道床等部分组成。短轨枕外设橡胶套提供轨道的纵横向弹性变形，具有较好的噪声和振动衰减特性，弥补了无碴轨道刚性大的缺陷。②弹性长枕式整体道床：由长轨枕、橡胶垫减振箱、承轨槽道床等组成。这种轨道结构的特点是橡胶垫减振箱施工就位及维修更换比弹性短轨枕式轨道方便，轨距容易保证。

（2）浮置板式整体道床。①橡胶支承式浮置板整体道床：由钢筋混凝土浮置板、橡胶支座、混凝土底座及配套扣件组成。用扣件把钢轨固定在钢筋混凝土浮置板上，浮置板前后左右均嵌入橡胶板，形成减振系统，达到减振降噪效果。②弹簧隔振器浮置板整体道床：因为其固有频率很低，故采用弹簧隔振器浮置板轨道比橡胶支承式浮置板轨道的减振效果还好。虽然螺旋弹簧几乎没有阻尼作用，但由于浮置板较重(>5t／m)，列车通过而引起浮置板的振动加速度较小，因此，浮置板支承阻尼作用影响较小，如果利用阻尼减小浮置板的振动，可安装与螺栓弹簧并联的粘滞阻尼器，则浮置板的减振效果更好。

（3）钢轨埋置式板式轨道结构：这种轨道结构以纵向连续支承取代传统的分散点支承，增加了轨底支承的应力水平，并在钢轨周围使用弹性材料，取得良好的減振降噪效果。

结论

列车振动与噪声是一个复杂的问题。因此，需要从设计、施工、运营三方面采取综合工程措施，减少振动与噪声的影响。设计方面应从轨道、传播途径、建筑物结构等方面采取减振措施；施工方面要选择合适的施工方法，工序与施工时间；运营中减少振动产生，降低振动水平，有条件的可以专门配备新型现代化的轨道检查车，检查轨道状态，配合钢轨打磨车消除轨道的不平顺，减少振动的产生。

作者单位：西安铁路职业技术学院 陕西西安