地鐵減振軌道結(jié)構(gòu)振動及鋼軌波磨

盛曉飛

摘要：在當(dāng)前城市規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，以地鐵為代表的城市軌道交通逐漸成為民眾出行的主流選擇。在此情況影響下，地鐵線路減震降噪逐漸成為當(dāng)前行業(yè)內(nèi)重點(diǎn)研究問題。基于此，本文將針對地鐵減振軌道結(jié)構(gòu)振動及鋼軌波磨相關(guān)問題進(jìn)行研究，希望對相關(guān)工作人員提供參考意見。

關(guān)鍵詞：地鐵減振軌道;鋼軌波磨;減震效果

引言：在當(dāng)前城市發(fā)展對地鐵減振降噪要求不斷提升的背景下，技術(shù)人員在實際工作過程中不斷創(chuàng)新減振軌道形式，減振扣件、鋼彈簧浮置板軌道等形式應(yīng)用廣泛性不斷提升，與此同時鋼軌波磨情況也成為普遍存在的問題。由此，針對不同減振軌道在存在波磨情況的前提下減振效果的研究成為當(dāng)前行業(yè)內(nèi)的主要研究內(nèi)容。

一、地鐵減振軌道振動測試及結(jié)果分析

研究人員選取普通短軌枕、先鋒扣件以及鋼彈簧浮置板三種減振軌道形式進(jìn)行測試，通過對三種形式的波磨進(jìn)行測試得出如表1所示結(jié)果。

為分析三種軌道形式在已有波磨的前提下振動特性，因此采用處于空載狀態(tài)的4動2拖地鐵B型車進(jìn)行測試，分析軌道在列車運(yùn)行情況下的動力響應(yīng)，試驗設(shè)置條件為曲線速度控制在59km/h，主要測試內(nèi)容包括：軌枕上方軌頭橫向及垂直方向的加速度;扣件或彈條部分的橫向及垂直方向加速度;軌枕或道床部分垂直方向加速度等。

通過在試驗條件下對三種減振軌道形式鋼軌、扣件等振動時產(chǎn)生的反應(yīng)信號進(jìn)行采集，并對其1/3倍頻程頻譜進(jìn)行深入分析，可得出如圖1所示軌道結(jié)構(gòu)內(nèi)外軌振動時域圖。

由圖1中信息可知，三種軌道內(nèi)軌振動加速度峰值明顯高于外軌;三種軌道形式中振動幅值差異性對比中，先鋒扣件形式的差異性最小，結(jié)合波磨頻率分析，先鋒扣件形式的內(nèi)外軌道波磨幅值差異度同樣處于最低。

具體分析本次試驗結(jié)果可知，普通短枕枕軌在實際檢測過程中測得各個測點(diǎn)垂直方向振動加速度分頻振級均處于80Hz～100Hz頻段峰值范圍內(nèi)，與波磨測試中軌道不平順通過頻率相對應(yīng)，由此可見，在整個軌道系統(tǒng)振動中，波磨主波長成分發(fā)揮著重要作用。經(jīng)分析，另外兩種軌道形式均存在相應(yīng)特性。

同時通過表2中不同軌道形式垂直方向振動加速度級測試可知，鋼彈簧浮置板形式隧道壁振動幅度較低的主要原因在于自身結(jié)構(gòu)，浮置板在實際應(yīng)用過程中承擔(dān)著吸收動能的職能，由此，隧道壁振動幅度遠(yuǎn)小于其他兩種形式[1]。此外，由測試可知鋼軌結(jié)構(gòu)以下部分振動幅度呈現(xiàn)出明顯的逐層遞減態(tài)勢，但是受波磨主波長影響，對應(yīng)頻率依然會傳入涵蓋隧道壁在內(nèi)的軌道結(jié)構(gòu)之中，由此，相較于不存在波磨情況的軌道，存在波磨情況的軌道形式減振效果會受到一定影響。

二、存在波磨情況下軌道結(jié)構(gòu)減振性能分析

試驗人員在經(jīng)過實際測試后，對三種軌道結(jié)構(gòu)中隧道壁在4Hz～200Hz范圍內(nèi)的計權(quán)鉛垂直方向加速度級進(jìn)行修正后所得不同中心頻率振動加速度等級表進(jìn)行編制，同時對其未計權(quán)情況下，二者損失對比情況以及分頻最大振級進(jìn)行計算并記錄。通過分析可知，本次測試所形成最大振級情況與上文中研究中形成的加速度振級存在較大差異，主要原因在于上文研究中所得振級情況是在列車在8s內(nèi)通過試驗地區(qū)的加速度進(jìn)行有效值計算后所得，此過程中涵蓋所有頻率成分振動，由此可見，在先鋒扣件軌道形式中，高頻段振動對其隧道壁振動影響較大。

通過對表3中信息以及其他各項因素進(jìn)行綜合分析可知，在隧道壁振動頻率范圍在4Hz～200Hz條件下，普通短軌枕的振級遠(yuǎn)大于先鋒扣件及鋼彈簧浮置板形式。通過分析表3中數(shù)據(jù)可知，普通短軌枕、先鋒扣件及鋼彈簧浮置板形式最大振級分別為、、。同時先鋒扣件及鋼彈簧浮置板軌道形式在存在波磨的情況下也可以發(fā)揮良好的減振性能。

總結(jié)：綜上所述，在當(dāng)前城市建設(shè)對城市軌道交通減振降噪要求不斷提升的背景下，多種形式減振軌道不斷涌現(xiàn)，軌道波磨對軌道減振效果的影響也逐漸顯現(xiàn)。本文研究中對普通短軌枕、先鋒扣件及鋼彈簧浮置板三種軌道形式進(jìn)行詳細(xì)測試分析，最終得出結(jié)論，在軌道結(jié)構(gòu)各個環(huán)節(jié)振動中，波磨主波長頻率成分被激發(fā)的概率較大，進(jìn)而導(dǎo)致軌道整棟幅度大幅提升。同時依據(jù)人體感受振感頻率以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)角度分析，當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的減振軌道在存在波磨的情況下依然存在較為良好的減振性能，但是相較于最初設(shè)計，先鋒扣件及鋼彈簧浮置板等軌道形式的減振效果受到一定削弱，

參考文獻(xiàn)：

[1]李響、任尊松、王子.基于梯形軌枕軌道振動特性的鋼軌波磨研究[J].鐵道學(xué)報，2020，276（10）：42-48.

[2]周志軍、李偉、溫澤峰、肖國放.地鐵鋼軌短波長波磨形成原因分析[J].振動.測試與診斷，2020，200（06）：18-25+204.

[3]劉衛(wèi)豐，張厚貴，陳嘉梁，等.北京地鐵采用調(diào)頻式鋼軌減振器治理鋼軌波磨的試驗研究[J].振動工程學(xué)報，2019，032（004）：695-700.

[4]仲瑩涵，關(guān)慶華，溫澤峰，等.地鐵鋼軌波磨對軌道結(jié)構(gòu)振動及減振特性影響[J].噪聲與振動控制，2017（4）.

[5]楊松.基于輪軌振動特性的地鐵鋼軌波磨產(chǎn)生及發(fā)展機(jī)理研究[D].北京交通大學(xué)，2015.