地鐵減振軌道結構振動及鋼軌波磨

盛曉飛

摘要：在當前城市規模不斷擴大的背景下，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前行業內重點研究問題。基于此，本文將針對地鐵減振軌道結構振動及鋼軌波磨相關問題進行研究，希望對相關工作人員提供參考意見。

關鍵詞：地鐵減振軌道;鋼軌波磨;減震效果

引言：在當前城市發展對地鐵減振降噪要求不斷提升的背景下，技術人員在實際工作過程中不斷創新減振軌道形式，減振扣件、鋼彈簧浮置板軌道等形式應用廣泛性不斷提升，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前行業內的主要研究內容。

一、地鐵減振軌道振動測試及結果分析

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行測試，通過對三種形式的波磨進行測試得出如表1所示結果。

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的4動2拖地鐵B型車進行測試，分析軌道在列車運行情況下的動力響應，試驗設置條件為曲線速度控制在59km/h，主要測試內容包括：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、扣件等振動時產生的反應信號進行采集，并對其1/3倍頻程頻譜進行深入分析，可得出如圖1所示軌道結構內外軌振動時域圖。

由圖1中信息可知，三種軌道內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，結合波磨頻率分析，先鋒扣件形式的內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果可知，普通短枕枕軌在實際檢測過程中測得各個測點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，與波磨測試中軌道不平順通過頻率相對應，由此可見，在整個軌道系統振動中，波磨主波長成分發揮著重要作用。經分析，另外兩種軌道形式均存在相應特性。

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構，浮置板在實際應用過程中承擔著吸收動能的職能，由此，隧道壁振動幅度遠小于其他兩種形式[1]。此外，由測試可知鋼軌結構以下部分振動幅度呈現出明顯的逐層遞減態勢，但是受波磨主波長影響，對應頻率依然會傳入涵蓋隧道壁在內的軌道結構之中，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構減振性能分析

試驗人員在經過實際測試后，對三種軌道結構中隧道壁在4Hz～200Hz范圍內的計權鉛垂直方向加速度級進行修正后所得不同中心頻率振動加速度等級表進行編制，同時對其未計權情況下，二者損失對比情況以及分頻最大振級進行計算并記錄。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內通過試驗地區的加速度進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大于先鋒扣件及鋼彈簧浮置板形式。通過分析表3中數據可知，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揮良好的減振性能。

總結：綜上所述，在當前城市建設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，軌道波磨對軌道減振效果的影響也逐漸顯現。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行詳細測試分析，最終得出結論，在軌道結構各個環節振動中，波磨主波長頻率成分被激發的概率較大，進而導致軌道整棟幅度大幅提升。同時依據人體感受振感頻率以及相關標準角度分析，當前應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，

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