地铁减振降噪技术研究进展

试表明 ， 一般 可 降低 １ Ｂ（ 。 ０ｄ Ａ）
１２ 低 噪 声 车轮 ．
２ 振 动 传 播 途 径 控 制 技 术
２１ 弹 性支 承 块 轨道 结构 （ Ｖ ） ． Ｌ Ｔ
国内外 也对低 噪声 车轮进 行 了相关 的实验分 析
和 理 论 研 究 ， 得 了很 多 成 果 。日本 四 国公 司 与 铁 取
床的一般减 振地段 ， 已在上海 、 北京 、 天津等城市 的
轨 道交 通 中得 到 了应 用 。ｗＪ 列 小 阻 尼 扣 件 为 弹 性 系 ｍ 形 弹 条 扣 件 ， 性 分 开 式 ，由预 埋 于 混 凝 土 承 轨 弹
台的塑料套 管和锚 固螺 栓配合 紧固铁垫板 。 垫板 铁 上设有 Ｔ型螺栓座 ， 轨下使用不锈钢复合胶垫 。 铁垫
３ ２
上海涂料
第５ ０卷
是橡 胶 隔振 器 ， 一种 是 钢 弹簧 隔 振器 。 置 板轨 道 另 浮
弹性 阻 尼 材 料 ， 成 由混 凝 土 路 基 、 弹 性 阻 尼 层 、 形 黏
结 构 在振 动 传递 过程 中实现 减 振作 用 ， 用在 钢 轨上 作 的 力首 先传 递 给浮 置于 隔振 器 上 的道 床板 ， 床板 可 道
弹性 支 承 块 式 轨 道 结 构 （ Ｖ 由弹 性 支 承 块 、 Ｌ Ｔ） 道 床板 、 凝 土底 座 及 配套 扣 件 组成 。弹性支 承 块 是 混
预 埋钢 筋 混凝 土式 支撑 块 ， 下 由橡 胶套 靴 、 胶 垫 块 橡 板 构 成 。 轨 道 结 构 的纵 向 弹性 由轨 下 和 块 下 双 层 该
并 且 扣 件设 计难 度 大 ， 满 足其 减 振效 果 的 同 时 ， 在 施 工 性 差 ，同 时 扣 件 调 高后 的 刚 度 匹 配 等 问题 往 往 会 对 整个 扣 件 的减 振 效果 产 生影 响 。
尼 工 作 面积 ， 高 了减 振 降 噪效 果 ， 北 京 地铁 的测 提 在
２２ 浮 置板 轨 道 结构 ．
国 外 从 ２ 纪 ６ 年 代 开 始 轨 道 减 振 产 品 的 研 ０世 ０ 制 ， 早 研 制轨 道 减 振 器 的是 德 国 ， 先用 于 科 隆地 最 首
铁， 因为减振器外形呈椭 圆形 ， 俗称科 隆蛋形扣件 。
另 一 种 减 振 器 扣 件 是 美 国 的 洛 德 扣 件 ， 美 国洛 德 是 公 司生 产 的 。 扣 件 将 弹性 材 料 粘 合 在 金 属 垫 板 表 该 面 ， 著 提 高其 抗 疲 劳 强度 ， 而 延 长结 构 的使用 寿 显 从 命 。我 国 地 铁 线 路 使 用 的 减 振 扣 件 主 要 为 Ｄ Ｔ系 列 ， 它 的 设 计 参 考 了 科 隆 蛋 形 扣 件 ， 括 Ｄ Ｄ Ｉ、 包 ＴＩ、 ＴＩ Ｄ １ 、 ＴＶ、 Ｔ Ｉ Ｄ Ｖ等 型号 Ｅ ， 用 于整 体 道 Ｔ１ Ｄ Ｉ Ｄ Ｖ 和 Ｔ Ｉ Ｉ Ｉ 适
华 东 交 通 大 学 雷 晓 燕 教 授 、南 昌航 空 工 业 学 院 熊 杰 等 人 采 用 表 面 阻 尼处 理 技 术 在 车 轮 的外 侧 敷 设 阻尼
弹性橡胶垫板提供 ， 支承块外设橡胶靴套 ， 提供了轨
道 的纵 、 向弹 性 变 形 ， 这种 无 砟 轨 道 在支 承 、 横 使 动
簧 隔 振 器 的 刚 度 、阻尼 等 参 数 对 浮 置 板 的振 动 特 性 影 响较 大 。谷 爱 军 等 人 ｌ ］ 能量 角 度 出 发 ， 据 振 １从 根
动 分 析 中 的 功 率 流 理 论 ， 析 推 导 了 浮 置 板 轨 道 传 分 递 到基 础 的 振 动 功率 流 ， 就 该 轨 道 结 构 影 响 振 动 并
地 铁 的浮 置板 道床 一般 减 振效 果 为 ２ ～ ０ｄ 。 ５ ４ Ｂ
与混凝土的附着强度能满足要求 即可。 该结构采用的
阻 尼材料 属 于黏 弹性 高 分子 材 料类 ， 具有 形状 记 忆 功
国 内外 对 浮置板 轨道 结构 的理 论模 型 和减振 设计 进 行 了广 泛 的研究 验证 ， 最新 成果 总结 如下 ：Ｈ ｓｅｎ ｕｓｉ
承块 轨 道 系统 竖 向振 动 响应 的影 响规 律 进行 了分 析 。
朱 剑 月等 人 ｌ Ｊ 用 落 锤 冲击 动 力有 限元 方 程 ， 理 ＿ 利 １ ｌ 从 论 上 分 析 了弹 性 支 承 块 轨 道 结 构 的 动力 学 性 能 ， 并 与 普 通 短 轨 枕 结 构 的 动 力 学 性 能 进 行 了对 比。陈 小 平等人 ＿ ｌ 用 模 态 分 析 法 ， 析 扣 件 刚度 、块 下 橡 运 分 胶垫 刚度及部件 刚度 匹配对轨道 减振效 果的影 响， 为弹性 支 承 块无 砟 轨道 的减振 设 计提 供 理论 依 据 。
和 Ｈ ｎ 采 用 了移动谐 荷 载下 的双 层 Ｅ ｌｒＢ ｒｏｌ ｕｔ Ｅ ］ ｕｅ— ｅｎ ｕｌ ｉ
能 ；黄微波等人［－ ］ １２ 对聚氨酯 阻尼材料 的研究和应 ９２
用 进行 了系 统 的研 究 ， 括 交 联 度 、 包 软硬 段 含量 和结
梁模 拟浮置板轨道 ， 得到了响应的解析 、 频散曲线和
材料和约束层 ， 形成约束 阻尼减振结构 ， 又通过有 限
元 方 法 进 行 阻 尼 控 制 分 析 ， 出 了结 构 损 耗 因 子 的 得 计 算 公 式 。结 果 表 明 ：采 用 表 面 阻 尼 处 理 技 术 制 成
的低 噪声 车轮 具 有 良好 的减 振 降噪 效果 ｌＪ ＿。 ８
以提供足够 的惯性质量来抵消车辆产生的动荷载 ， 只 有静荷载 和少量残余动荷载会通过弹性支承块传递
到 基 础 垫层 中去 。道 床板 受 力后 ， 惯性 作 用 下将 受 在 到 的Leabharlann Baidu 经过 重 新 分 配后 传 递 给 固定 在 基 础 垫 层 上 的
隔 振器 ， 通 过 隔振 器 传递 到 基 础垫 层 ， 再 在此 过 程 中 由隔 振 器进 行 调 谐 、 波 、 收 能量 ， 到 隔 振 减 振 滤 吸 达 的 目的 ｛ 。 查表 明 ， 用于 德 国 、 国和 韩 国等 国 Ｈ】调 应 英
面进 行 粘贴 ，以减小 钢 轨 的振 动 。 在北 京 地铁 １ 号 它 ３
板 与 承 轨 台 问 设 置 绝 缘 缓 冲 垫 板 。我 国客 运 专 线 无 砟 轨道 设 计 中广 泛 采用 ＷＪ 、 ８ ７ ＷＪ 型扣 件 ， 扣 件 纵 其
向阻力 是 进 行 无 缝 线 路设 计 的重 要 参数 。一般 来 说 ， 通 过减振 扣件减振 达到较 高减振效果 的成本较 高 ，
浮置板轨道结构Ｅ］ ¨ 由钢筋 混 凝 土 浮 置板 、 隔振 器 、 凝 土底 座 及 配套 扣 件 组 成 。 结 构是 用 扣件 把 混 该 钢轨 固定 在 钢筋 混凝 土 浮置 板 上 ， 置板 置 于可调 的 浮 隔振 器 上 ， 浮置 板 两 侧用 弹 性 材料 固定 ， 成 一种 质 形 量 一弹簧 隔振 系 统 。 基 本原 理 就是 在 轨道 和基 础 间 其 插 入 一 固有 频率 远低 于 激振 频率 的线性 谐振 器 ， 以 借 减 小传 人 基 础 的振 动 ， 降低 下部 结 构传 振 和传声 的 是 最 有 效 方 法 。 置板 轨 道 结 构 的隔 振器 有 ２ ， 种 浮 种 一
力传递 和振动能量 吸收诸方 面更接近坚实均匀基础
上 的碎 石 道 床 轨 道 。 种 轨 道 结 构 已被 世 界 上 许 多 这
国家 所 采 用 ，如 英 国 的 英 吉 利 海 底 隧道 、 国 的 秦 我 岭 隧 道 、 鞘 岭 隧道 、 港 西 部铁 路 等 。 国学 者 对 乌 香 我
临 界 速 度 。 ｏ ａｒ等 人 ｌ ］ 立 了 浮 置 板 轨 道 的三 Ｌ ｍｂｅｔ １建 维 数 值模 型 ， 型 考 虑 了列 车 、 床 、 基 的接 触 面 ， 模 道 地
研 究 了 浮 置 板 的 隔振 效 果 和 共 振 问题 。我 国 的郭 亚
构 对 阻尼材 料 损耗 因子和 阻尼 温 域 的影 响 ，聚氨 酯结 构 与 约束 阻尼 结构 的阻尼 性能 之 间 的关 系 。 黄 微 波 等 人 。研 发 的 Ｔ ４６ 船 用 阻 尼 涂 料 ， ］ ５／０舰 以 约束 阻 尼结 构 的形 式 ，已在 累计 超 过 １０ ０ 艘 舰 ０ 余 船上 成 功应 用 ， 得 了显著 的减 振 降噪 效果 。 ｖＰｎ 取 Ｌ ｉｇ 等 人 通 过 理论 和 实验 两 种 方 法对 混 凝 土基 材 的黏 弹 性 阻 尼 夹 层 复 合 梁 的动 态 力 学 和 阻 尼 性 能 进 行 分 析 ， 论 了 温 度 和 频 率 与 夹 层 梁 阻 尼 振 动 特 性 的关 讨
１ 轨 道减 振 扣 件 ． ３
Ｌ Ｔ轨 道 结 构 进 行 了大 量 研 究 。赫 丹 等 人 ［ Ｖ １ 叫利用 竖 向 振 动 分 析 方 法 ，研 究 高 速 列 车 一 性 支 承 块 式 无 弹 砟 轨 道 系 统 的 动 力 学 性 能 ， 对 轨 道 刚 度 对 弹 性 支 并
混凝土道床组 成的约束阻尼结构 。 整体道床 的剪 该
切 耗 能作 用 能将 轮轨 的 振 动 和 冲击 能 量 转 化 为热 能 消耗 掉 ， 减少 振 动和 冲击 ， 到 减 振 降 噪 的 目的 。该 达 设 计 具 有 结 构 简单 可 靠 、 振 效 果 好 、 减 耐久 性 好 、防 渗水 性好 、 列 车 冲击 性 和抗 疲 劳作 用能 力 强 、 工 抗 施 周期 短 、 成本 低 等 特点 。 束 阻 尼结 构减 振 整 体 道床 约 的施 工 工艺 方便 快 捷 ， 用 高温 高压 的喷涂 设 备进 行 采 高 效 的喷 涂 施 工 ；阻 尼 材 料 对 混凝 土基 材 表 面 的 平 整 度 无特 殊 要 求 ， 只要 保证 表 面 无松 散 颗 粒 ， 阻尼 层
线 上 的 试 验结 果 表 明 ， 钢轨 上 安 装 阻尼 板 后 ， 轨 在 钢 轨腰 的峰 值 加速 度 降 低 了 ６ ７ｄ Ａ）具 有 一定 的减 Ｂ（ ， 振效 果 。 而 固公 司尹 学军 等人 开发 了 迷宫 型 约束 隔
阻尼 钢轨 ， 用 迷 宫 型 阻尼 形 式 ， 而有 效 增 大 了阻 采 从
第 ９期
姜琳琳 ， ：地铁减振降噪技术研究进展 等
３ １
结果表 明， 在频率 ５ ０ ２５０Ｈ 范 围内可有效降低钢 ０～ ０ ｚ
轨 的振 动 。 国北京 交 通 大学 魏 鹏 勃 、 禾等 人 … 利 我 夏 用 高阻 尼 材料 和 约束 板 材制 成 复合 阻 尼板 ， 钢轨 表 在
路 综合 技 术 研 究 所共 同试 制 和试 验 的低 噪声 车 轮 Ｅ ，
运 用 消 声 原 理 ， 不 锈 钢 和 特 殊 橡 胶 重 叠 制 成 夹 层 将
状 的 消 声 装 置 ， 黏 结 剂 和 螺 栓 安 装 在 压 入 轮 辋 内 用 侧 的扣 环 上 ， 消声 效果 可 使 噪声 下 降 ４ ９ｄ 美 国 其 ～ Ｂ。 多 采 用 弹性 踏 面 车 轮 ３这 种 车 轮 主要 通 过 改 善 踏 ｏ 面 弹性 ， 轻 轮 轨 的激 励 作 用 ， 而 降 低 轮 轨 噪 声 。 减 从
系 ， 明这 种 黏弹 性 阻尼夹 层 复合 材 料 能够 有效 地 增 证
娟 等人 ¨ 采 用 Ｎ ｗ ｒ 时 问 积 分 方 法 ， 拟 了在 列 ｅ ｍａｋ 模 车荷 载 作 用下 ， 浮置 板 轨道 结 构 的 瞬态 响应 。 析 表 分 明， 浮置 板 轨 道 的隔 振 效率 远 优 于普 通板 式 轨 道 ， 弹