摘要：随着我国城市轨道交通事业的发展，由地铁运行产生的振动和噪声对环境的影响越来越受到人们的重视。为了降低地铁运行对周围环境的影响，轨道多采用无砟轨道结构形式，如整体道床、板式道床、浮置板式道床等轨道结构。浮置板式无砟轨道在减振降噪方面效果明显，适用于人口密集的区域和一些特殊地区，钢弹簧浮置板轨道已在我国得到大量运用。本文对轨道精细化维修对振动噪声及节能的影响进行分析，以供参考.

关键词：轨道维修;振动噪声;节能影响

引言

车轨耦合振动是一类典型的动力学问题，由于轨道不平顺具有随机的本质，由其诱发的轨道车辆振动具有显著的随机振动特征，并显著影响列车的运行舒适性和疲劳可靠性.车辆轨道耦合系统振动的频率成份与轨道不平顺波长和车辆行驶速度密切相关.车辆行驶速度在很多文献中被假设为一个常量，这对于轨道车辆平稳运行分析是恰当的.

1不同轨道结构振动特性分析

钢轨和隧道壁振动加速度，列车运行引起的振动主要由轨道和隧道向周围土体传播，其振动能量在不同频段分布不同，掌握各部分振动能量的频率分布，有助于制定减振策略，优化减振轨道结构。振动测试过程中不可避免地存在噪声信号等随机干扰信号，导致测试数据往往呈现很多毛刺或零点漂移等偏离真实数值的趋势项，为了减少或消除数据中干扰成分，需采取剔除异常值和最小二乘法消除趋势项等方法对数据进行预处理。在钢弹簧浮置板轨道和橡胶隔振垫轨道在扣件类型相同、轨道板下方减振元件相似时，虽然钢弹簧浮置板轨道的钢轨振动加速度有效值相比橡胶隔振垫轨道增大了24%，但隧道壁振动加速度却降低了33%。这两种减振轨道的差异主要与减振参数设计差异有关。频域特性方面，钢弹簧浮置板轨道、一般非减振轨道和橡胶隔振垫轨道的钢轨显著振动频带表现为400～550Hz、650～780Hz，振动幅值略有不同;减振扣件轨道的钢轨显著振动频带表现为340～440Hz、650～740Hz，其钢轨振动幅值在4种轨道中表现最小。隧道壁频域曲线中57、57、44Hz和53Hz是4种轨道在受到不平顺激励时，簧下质量在轨道结构上振动频率，即俗称的P2力共振频率，其作用时间相对较长，能够充分地向轨下基础传递。对于主要采用无砟整体道床的地铁线路来说，P2共振频率主要取决于簧下质量和钢轨扣件刚度。钢弹簧浮置板轨道、一般非减振轨道和橡胶隔振垫轨道采用相同的普通扣件，其刚度比减振扣件轨道的扣件刚度大，所以减振扣件轨道P2力共振频率较其余三种普通扣件轨道低。另外，钢弹簧浮置板轨道对隧道壁50～60Hz振动减振效果比其他三种轨道显著。

2隔振优化建议

目前我国铁路技术装备水平的快速提升、运输能力的快速扩充，以适应经济社会又好又快发展对铁路运输的迫切要求。振动作为一种普遍存在的现象在轨道交通牵引机车上同样存在，通常有规律轻微的振动对机车及车内司乘人员并不会产生太大影响，然而当车辆由于自身结构、动力装置、外界环境等因素变化而产生较大振动，甚至共振时，不仅会使车辆各零部件故障率增加，同时也会导致机破、临修等事件概率的大幅上升，久而久之甚至会危及人员安全。轨道工程车由于车体一阶垂向弯曲自振频率接近柴油机基频引起整车运行过程中出现车体振动过大现象，结合隔振系统作用及发电机组选型、车体结构设计多方面考虑，可从以下三个方面进行隔振优化：①选择适配的隔振系统。在不改变发电机组选型及车体结构的基础上，提升隔振系统隔振效果以衰隔振动，可参考选取在30Hz激励下隔振效果为90%以上的隔振系统，此优化方案在整车成型后最容易实施。②更改发动机选型，改善额定转速下柴油机基频。在兼顾隔振系统等其他系统稳定性基础上，使额定转速下柴油机基频远离车体一阶垂向弯曲振动频率，此优化方案在整车成型后更改难度较大。③优化车体结构，优化车体一阶垂向弯曲固有频率，使车体一阶垂向弯曲固有频率远离额定转速下柴油机基频，此优化方案在整车成型后更改难度最大。

3轨道精细化维修措施

3.1改善轨道质量指数（TQI）

轨道质量指数（TQI）是一套评价轨道质量状态的先进技术，主要包含7项因素：水平、左高低、右高低、左轨向、右轨向、三角坑和轨距，以200m为一个单元区段，对检测结果进行统计与计算获得，通过对这些因素进行测量，可实现对线路几何形态的描述测评。TQI指数越低，表明该区段状态离散的程度越小，轨道的平顺性越好，列车运行过程中产生的振动噪声及能量损耗越少。由于地铁线路曲线多、半径小，纵坡变化频繁，经常出现竖缓重合的现象，导致线路的平顺性很难控制，TQI很容易超标，尤其是部分竖曲线地段设计标高与实际标高相差较大，是维修养护的难点。线路团队不断改进整改技术，成功将TQI值控制在8以内：①开展了细致的现场测量，研究曲线拟合方法、编写拟合程序，优化整改方法;②采用新型轨检仪，将现场数据输入程序，自动生成TQI整改方案，既节省人工计算和现场确认的时间，也提高作业效率和作业质量。

3.2钢轨定制化打磨

钢轨定制化打磨技术旨在通过跟踪观测不同地段钢轨廓形及磨耗、波磨、鱼鳞纹等数据状态变化规律，结合车轮踏面与镟修周期、车速、线路线形、轨道结构等因素，制定适用于不同地段的钢轨目标廓形。同时，利用专业有限元分析软件，进行轮轨匹配与接触应力分析，优化钢轨设计廓形，与专业公司合作，提供更细致的定制化钢轨廓形设计。通过钢轨定制化打磨可减缓钢轨疲劳伤损及波磨的发展，改善钢轨表面平顺性，同时改善轮轨接触关系，有效降低轮轨接触产生的振动及噪声，减小轮轨间摩擦阻力，减小冲击力。

3.3轨底坡超限整改

短轨枕地段普遍存在轨底坡不良的情况，尤其是小半径曲线地段，轨底坡在轨排移动、运输、轨道几何尺寸精调过程中，由于约束刚度不足，极易发生变化。轨底坡不良可能会引起轮轨接触匹配不良，造成轮轨滚动接触疲劳，钢轨磨损严重，波磨及几何形位不良加速发展，轨道部件折断失效等。线路团队采用倾角仪对曲线短枕地段进行轨底坡测量，并计算实际轨底坡与设计值之差及离散率，通过在铁垫板下设置不同角度组合的楔形垫板调整轨底坡，确保轨底坡在合理范围内。在轨底坡整改过程中，同步检查线路轨距、水平、高低等几何尺寸，将其偏差控制在允许范围内。

结束语

（1）普通整体道床轨道和钢弹簧浮置板轨道的钢轨加速度基本相同，但位移相差较大。钢弹簧浮置板结构能有效降低车辆-轨道系统向隧道传递的地铁振动荷载，具有良好的减振效果。（2）非连续浮置板轨道与连续浮置板轨道的动力响应基本一致，说明浮置板长度和剪力铰对钢弹簧浮置板轨道动力响应的影响不大。（3）轨道不平顺对钢轨和浮置板的加速度影响较大，对钢轨和浮置板的位移及钢弹簧的支点力影响较小。（4）扣件和钢弹簧的刚度对钢轨和浮置板的位移影响较大，对加速度影响较小。扣件刚度对钢弹簧支点力的影响较小，而钢弹簧刚度对钢弹簧支点力的影响较大。因此，在选择钢弹簧浮置板轨道的结构参数时，应综合考虑各参数对轨道系统稳定性和减振性能的影响。

参考文献

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