摘要：随着地下轨道交通在各个城市的修建，地铁在运行时产生的振动和噪声越来越得到人民们的重视。如何降低列车通过时产生的振动以及噪声一直是地铁建设中的一个难题。本文系统的介绍了城市轨道交通的减振降噪措施。
关键词：地铁；减振降噪
列车运行所引起的振动和噪声。会影响沿线的环境，尤其是线路在建筑物正下方通过时，对附近单位和居民影响很大。要消减这些振动和噪声，需各专业共同进行综合治理。对敏感地段应根据所设计线路《环境影响报告书》要求，进行轨道特殊减振降噪工程措施。
轨道专业针对振动源、振动路径采取减震降噪及隔振处理，可使列车在运行中产生的振动得到有效控制。
1中等减振地段
目前国内中等减振地段经常采用的方案主要有减振扣件、弹性短轨枕、弹性长轨枕。
（1）双层非线性扣件减振方案
双层非线性弹性扣件是一种新型高效的地铁轨道减振扣件，造价较低，性价比较高。双层非线性弹性扣件具有整体尺寸紧凑、重量轻、轨道高度增加不多的特点，该扣件通过设计双层非线性弹性垫板系统以降低系统刚度和提高结构阻尼来控制二次噪声与振动。该扣件可在制造厂家进行预组装，也可在现场维修时局部更换零部件。
双层非线性弹性扣件为压缩型减振扣件，落锤试验减振指标为10dB，可满足中等减振地段的减振需求。双层非线性弹性扣件减振失效时可直接更换垫层，维修方便。独特的“自锁结构”设计通过在铸件结构中镶嵌尼龙结构件，巧妙的解决了上、下铁垫板之间的连接问题，不用螺栓锚固，也不用硫化粘接，便能传递纵、横向力和翻转力矩；能方便地更换失效的中间橡胶垫，而铁垫板可继续使用，大大降低了维护费用。
目前成都地铁、广州地铁、深圳地铁等均采用了双层非线性弹性扣件。
（2）Lord型扣件方案
Lord扣件主要特点是将承轨板、带孔橡胶和底板硫化为整体，利用橡胶孔的变形进行减振。Lord扣件直接支承钢轨，下面设置调高垫板，扣件调距通过调距扣板的齿纹移动铁垫板，利用铁垫板的长圆孔来实现“无级”调距的目的。Lord扣件的垂直静刚度为15～22kN/mm，动静刚度比＜1.4，其减振效果和减振器扣件（科隆蛋）相当，减振效果可达8dB。Lord扣件结构尺寸紧凑，轨道高度增加不多，橡胶与铁垫板复合技术特殊，完全胶粘，使用寿命长达30年。
加拿大和马来西亚的轨道采用了Lord扣件，使用效果良好，技术较为成熟。我国上海和广州的城市轨道减振地段也使用了Lord扣件。
（3）轨道减振器扣件减振方案
轨道减振器扣件，也称“科隆蛋”，把承轨板与铁座之间用减振橡胶硫化粘结为一整体，利用橡胶圈剪切变形获得弹性，扣件节点垂向静刚度10～14kN/mm。该扣件施工性及可维修性均属优良，设计使用寿命（通过总重）＞1.5亿吨。轨道减振器扣件使钢轨在车轮荷载作用下有较大的挠曲，从而降低上部建筑的力学阻抗，减小振动的激发。它已于20世纪90年代分别用于上海地铁和广州地铁。其减振效果约8～12dB。缺点是横向刚度较低，在列车的动力作用下轨距容易发生变化，钢轨波磨现象时有发生。而且当橡胶制造工艺不良时容易造成橡胶圈脱落而失效。
（4）弹性短轨枕
弹性短轨枕即在短轨枕外包一个橡胶套，橡胶套内短轨枕下设一层微孔橡胶垫板。这种结构的轨道垂直弹性由轨下、铁垫板下、轨枕下三层橡胶垫板共同提供，提高了轨道结构的弹性，可减少振动级6～8dB。二十世纪70年代初，北京地铁二号线在东四十条站铺设了弹性短轨枕整体道床，铺设及运营使用30年来，状态良好，沈阳地铁1、2号线、天津滨海线、天津地铁1号线、深圳地铁4号线等也采用了这种减振轨道结构。
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施工过程中发现此类结构形式对施工质量的依赖度较高，若施工中未能将弹性套靴及枕下垫板绑扎密贴，或套靴中夹入杂物，且易产生松动、轨距异常等病害，且运用后更换较困难。
（5）弹性长轨枕
弹性长轨枕在传统弹性短轨枕的基础上进行设计，在轨枕底部设置刚度较低的三元乙丙橡胶微孔发泡弹性垫层，并通过弹性隔离层（“套靴”）将弹性垫层及长轨枕与道床隔离，使弹性长轨枕在列车通过时在垂直方向能被自由压缩一定的行程，从而实现减振；在水平纵向及横向基本无弹性，以确保其水平方向的稳定性。为尽量降低长轨枕的弯矩并减少弹性隔离层的尺寸，枕下弹性垫层不通长设置，而仅在左右股钢轨的下方分别设置，且尽量使弹性垫层关于钢轨中心线对称。
弹性长枕左右股钢轨固定在同一根长轨枕上，轨道结构的稳定性可得到有效保障，对施工安装的技术要求不象弹性短轨枕那么苛刻；此外，弹性套靴采用“撮箕”型构造，只需将长轨枕稍微抬高，即可方便地对弹性垫层进行检查与更换。主要缺点为施工较为复杂，对施工质量的要求高。
2高等减振地段
目前国内采用的高等减振措施主要有先锋扣件、梯形轨枕（纵向轨枕）、隔离式减振垫等。
（1）先锋扣件
先锋扣件通过采用弹性楔形支承块支承在钢轨轨头下侧，从而使钢轨轨底离开道床面，而楔形支承块则由固定在轨下基础的侧板托架支承定位。轨道系统的每个扣件节点由一个铸铁底座、两个铸铁侧板托架、两个铸铁楔形固定件、两个橡胶楔形钢轨支撑块、一个轨下安全支承橡胶垫和两个弹簧夹片组成，轨距调量±25mm，调高量36mm。正常情况下，安全支承橡胶垫不与钢轨接触，这样可以有效限制荷载引起的过量变形。安装维修方便，但同时也有施工精度要求高，钢轨动态下沉量大，钢轨振动大，带来车内噪声、钢轨磨耗、动弯应力较大等一系列问题。
（2）梯形轨枕（纵向轨枕）轨道
梯形轨枕（纵向轨枕）轨道被称为“复合钢轨”，声音放射面积较小，是一种较好的低噪音轨道结构。减振效果达8～12dB，可以根据要求提供不同的减振降噪性能。目前已在广州、北京及上海等城市轨道交通中应用，每公里铺轨造价约为1230万元。
（3）隔离式减振垫
隔离式减振垫在混凝土道床与隧道之间铺设一层特制的橡胶垫板，将大部分轮轨振动加以隔离和吸收，隔离式减振垫施工方便快速，但在地下空间紧张的情况下存在出现问题后维修更换较困难的问题。
3特殊减振地段
推荐采用钢弹簧浮置板道床“质量～弹簧”系统。这种道床结构是将轨道固定在钢筋混凝土质量平台上，平台再放在由柔性弹簧等组成的隔振器上。这个质量平台可以提供足够的惯性质量来抵消车辆产生的动荷载，只有静载和少量残余动荷载通过弹簧传到基础结构上。
钢弹簧浮置板道床结构采用C40钢筋混凝土，每块浮置板道床长度20～30m，厚度约0.4m，隔振器的布置间距为1.2～1.8m。浮置板与隧道内壁之间采用橡胶密封材料进行封闭，防止表面水流入浮置板以下。
钢弹簧浮置板道床的固有频率约4～8Hz，其隔振效果可达15dB以上，同时可消除固体噪声。施工较简单，精度易保证，减振性能持久稳定，也容易更换，不影响地铁正常运营，是隔振系统中技术先进、成熟的设备，这种结构已在国内多条地铁成功铺设，效果很好，但造价较高，相对普通整体道床增加造价约1400万元/单线公里。
参考文献：
[1]城市轨道交通减振降噪措施分级比选研究[J].张朋成，王雨，曾仲毅.科技资讯.2013（26）
[2]浮置板轨道结构技术[J].蒋升才.中国建设信息.2009（08）
[3]我国城市轨道交通存在的主要问题及发展对策研究[J].谷剑锋，陈鹏.现代制造技术与装备. 2017（03）
作者简介：
滑海洋（1988-），男，毕业于兰州交通大学，硕士，主要从事铁路、地铁勘察设计工作。
论文作者:滑海洋
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/2
标签：扣件论文; 轨枕论文; 弹性论文; 减振论文; 钢轨论文; 垫板论文; 轨道论文; 《基层建设》2017年第21期论文;