4 5.城市轨道交通4、5 1.城市轨道交通分为地下线，高架线，地面线三种线路敷设方式 一般来说.地下线和地面线产生的环境振动大于高架线.当列车运行产生的环境振动和室内二次结构噪声超过相关标准的规定时 需要采用相应的减振措施,城市轨道交通轨道减振是为减小振动和、或，室内二次结构噪声影响而采取的轨道减振措施的统称,主要包含轨道隔振,重型钢轨和无缝线路，阻尼钢轨、钢轨调谐质量阻尼器,减振接头夹板,平面小半径曲线处采用轮轨润滑装置等措施、隔振轨道主要特指在既定的钢轨类型和轨道不平顺的基础上.基于隔振原理设计的通过提高轨道系统的动态弹性和 或.增加所有弹性单元的质量、达到缓解环境振动和,或、室内二次结构噪声影响的轨道减振措施,轨道结构主要由钢轨、扣件及轨下基础组成，轮轨之间的振动与轨道结构各部件的质量，刚度及阻尼密切相关。不同型式轨道结构其振动也不同 理论与实际应用效果表明 每一种轨道隔振措施在不同频率范围 不同测试位置会有不同的减振效果，目前关于轨道结构减振效果的评价，尚无对应的标准规范.各种轨道隔振措施标称的减振效果，需注明适用的测量方法，评价量，频率范围。测点位置等与减振效果直接相关的边界条件 城市轨道交通系统振动通常是钢轮在钢轨上运行所产生的振动、是由于列车在轨道上移动造成的,影响振动大小和频率的因素很多，根源是轮轨相互作用。与工业振动不同,城市轨道交通系统振动属于间歇性长期振动,其振动影响范围广 运行时间长.城市轨道交通产生振动的主要机理可归纳为五类.准静态机理。参数激励机理,钢轨不连续机理,轮轨粗糙度机理和波速机理。城市轨道交通轮轨振动在10000Hz范围内呈宽频带特征、在振动传播过程中,高频比低频振动衰减得快,振动的频谱随距离而改变.水平向振动比竖向振动衰减得快.振动在一定频率范围内。人将以不同方式感知振动,作用于人体的振动频率范围为1Hz,80Hz,建筑物振动引起的室内二次结构噪声频率范围为16Hz、200Hz,影响建筑结构的振动频率一般为1Hz 150Hz，室内二次结构噪声以低频为主、一般频率范围为16Hz.250Hz 现行国家标准。机械振动、轨道系统产生的地面诱导结构噪声和地传振动.第1部分.总则.GB。T，33521，1规定室内二次结构噪声频率范围一般为16Hz、250Hz.现行行业标准,城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准 JGJ T 170规定室内二次结构噪声频率范围为16Hz 200Hz 城市轨道交通引起的振动通过轨道系统 支承基础.隧道、高架桥和路基。周围土体及相邻建筑物进行振动传递，在建筑物内可产生能感知的振动甚至引起人的不舒适或不能觉察到的振动 城市轨道交通引起的建筑物的振动达到一定水平时、会使得建筑表面。墙,楼板或天花板、辐射噪声.通常称为室内二次噪声或结构噪声或地传噪声，还有家具。窗户，装饰物和建筑附属设施发出的声音.有时，振动微弱到人无法觉察，低于感知阈值、但可能导致可听的低频噪声。城市轨道交通振动可能对沿线不可移动文物.振动敏感设备等产生振动影响.或对于噪声控制要求严格的音乐厅，电视演播室、录，播.音室、影剧院等产生二次结构噪声影响 本标准只针对城市轨道交通列车由于地传振动而引起建筑物室内的二次结构噪声 不涉及空气噪声或直达声影响,对城市轨道交通沿线不可移动文物。振动敏感设备等产生振动影响。或对于噪声控制要求严格的建筑需根据需求进行专项设计及技术论证。振动对文物保护单位、世界文化遗产。世界文化与自然遗产,世界文化景观 中国世界文化遗产预备名单古建筑 中国国家自然与文化双遗产预备名录古建筑的影响。现行国家标准，古建筑防工业振动技术规范。GB T。50452.2008做了规定 对尚未核定公布为文物保护单位的不可移动文物、优秀历史建筑,优秀近代建筑,全国重点烈士纪念建筑物保护单位以及历史文化街区。历史风貌保护区,旧城风貌区、历史文化名镇名村中的非当代建筑，现行国家标准,建筑工程容许振动标准.GB，50868做了规定，振动敏感设备主要存在于医院，核磁共振MRI 计算机断层扫描CT。在放大镜下工作的手术室等、研究型大学.电子放大镜等,科研机构、电子或光学产品生产厂。计量机构 精密加工与检测车间，三坐标测量机。精密自动绕线机等、等,振动对振动敏感设备的影响需要符合设备说明书的要求，或符合现行国家标准.机械振动与冲击，装有敏感设备建筑物内的振动与冲击,第2部分。分级,GB.T。23717 2 建筑工程容许振动标准、GB.50868的要求、室内二次结构噪声对人正常生活.工作和学习的影响要符合现行行业标准 城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准。JGJ、T。170的要求、对音乐厅。影剧院的影响要符合现行国家标准、剧场.电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范,GB、T.50356 剧场建筑设计规范。JGJ。57的要求,对录.播，音室，电视演播室，演播室的影响要符合现行行业标准 广播电视录 播，音室，演播室声学设计规范。GY、T.5086的要求 4,5，2 工程概况主要包括，工程范围,地理位置及线路走向 线路平面.纵断面 线路敷设方式 主要技术标准,线路全长。轨距.道床类型，最高行车速度，线路平面最小曲线半径、线路纵断面最大纵向坡度.列车编组、隧道.高架或路基结构型式，扣件、道岔，轨道结构高度等。轨道交通模式及列车车辆参数主要包括，列车.车辆类型，编组及长度。轴重 受电方式等.4，5 3，城市轨道交通减振可分为振源控制，传播路径控制,建筑物振动控制，优先采用振源控制、设计时需要充分考虑城市轨道交通振源特性,根据预测的环境振动和室内二次结构噪声的超标量,工程实际情况。可行性，技术经济性采取相应的减振措施 振源控制、城市轨道交通振动的根源在于轮轨相互作用。从振源着手,主要措施包括采用重型钢轨和无缝线路，轨道隔振,阻尼钢轨、钢轨调频质量减振器 动力吸振器.减振接头夹板,减轻车辆的簧下质量 优化车辆的悬挂系统、平面小半径曲线处采用轮轨润滑装置、轨道不平顺管理。定期进行车轮镟修或钢轨打磨等、传播路径控制.针对振源控制不能达标或振源不能采取控制措施的情况 使用阻隔振动传播的技术方法,常见的传播路径控制主要是在路径中设置隔振沟，隔振屏障,排桩、或波阻板等,根据障碍物设置的位置可分为主动传播控制和被动传播控制 主动传播控制为近场，积极控制,是在振源附近设置障碍物、利用接近或围绕振源的障碍物、阻隔消减或反射振源波的扩散，由于障碍物接近振源,所以主要是阻隔体波、被动传播控制为远场.消极隔振.是在靠近受振体处设置障碍物.减小振动对其影响,由于障碍物远离振源.所以主要是阻隔Rayleigh波,表面波,屏障隔振设计时需要注意城市轨道交通地下线以体波为主,高架线和地面线以面波为主 对于地下线还可采用超重型隧道，地面线采用桩板结构.高架线采用桥梁隔振支座，梁体安装TMD等措施来提高振动衰减，建筑物振动控制.采取前两项措施.仍不能使环境质量达标的情况下,采取建筑物防护的方法和手段、保护建筑物室内的环境质量和人体的健康,常见的建筑物振动控制措施有整体隔振，浮置式楼板和房中房隔振 由于轨道交通引起的振动频率范围覆盖了常见楼板的固有频率、因此楼板共振是不可避免的,但提高楼板的固有频率.使得楼板的固有频率避开轨道交通引起环境振动谱的卓越频率,可以减小对人体的振动影响、另外增大楼板的阻尼有利于楼板振动的衰减 4 5 4,目前我国城市轨道交通轨道隔振的设计标准还不完善、很多设计还需要铁路的设计规范。轨道隔振的一般设计需要符合现行国家标准。地铁设计规范 GB、50157中关于轨道的设计规范，同时现行行业标准。铁路轨道设计规范。TB.10082也做了相关规定、钢轨通常作为列车牵引回流电路、轨道结构满足绝缘要求，以减少迷流对结构及设备的腐蚀、轨道隔振设计中。轨道需要具备快速可维修性和可更换性,城市轨道交通每天停运时间一般较短.通常在夜间23，00、4，30 因此维修和更换要快速 隔振轨道的自振频率需要避开车辆的车体 转向架和轮对的固有频率、同时要避开桥梁等类似基础结构的固有频率,隔振轨道大部分是基于隔振原理的。仅仅是将振动能量转移到列车 轨道.支承结构系统中的不同单元 因此需注意在设计减振轨道时不能引发其他问题，如乘坐舒适性，轮轨磨耗等.轨道隔振一般会使列车运行安全性和乘坐舒适性下降。轨道隔振设计中需要进行列车。轨道,支承结构,根据不同工况可分为隧道,桥梁或路基。耦合动力学验算.以保证轨道稳定性.钢轨强度以及列车运行安全性和平稳性,关于城市轨道交通车辆的运行平稳性和安全性。除了现行国家标准 地铁设计规范。GB。50157规定的车辆运行的平稳性指标要求小于2.5，车辆的脱轨系数小于0,8之外、现行国家标准.地铁车辆通用技术条件.GB。T,7928规定车辆运行的平稳性指标要求小于2，5 车辆的脱轨系数要求小于0,8、现行国家标准.城市轨道交通车辆组装后的检查与试验规则。GB.T 14894规定新造车的脱轨系数要求小于0 8，新造车的轮重减载率要求小于或等于0、6,车辆运行的平稳性指标按小于2,5评定.为保证列车运行安全性和旅客乘坐舒适性。城市轨道交通不同类型隔振轨道之间.隔振轨道与非隔振轨道之间的刚度不能突变,需要通过设置过渡段实现刚度的平稳过渡 本条车辆定距为转向架中心距。从减小城市轨道交通引起的环境振动和二次结构噪声看 不能将两种或多种减振措施叠合在一起来提高减振性能。例如高弹性扣件可以减小环境振动5dB。浮置板轨道可以减小15dB.那么浮置板轨道上安装高弹性扣件并不会减小20dB 实际上两者组合的性能可能低于浮置板自身的性能、但是在为了减小浮置板的振动从而减小浮置板辐射噪声时，可以考虑两者叠加.4、5、5 本条给出了无砟轨道和有砟轨道隔振主要特征和主要隔振元件的位置，按照隔振元件的位置主要分为三类 轨下即扣件类。枕下即轨枕类，道床下即道床类、每一类轨道可能包含有多种型式的轨道结构型式。一般来说,扣件类。轨枕类.道床类轨道隔振的减振效果依次递增,在所有的轨道隔振措施中 钢弹簧支承浮置板和浮置式道砟槽的减振效果最好.固有频率最低。隔振元件支承的质量最重 无砟轨道隔振措施可分为高弹性扣件见图8,a,弹性轨枕见图8。b,橡胶或聚氨酯等高分子材料支承浮置板见图8,c.图8、d.钢弹簧支承浮置板见图8。e，图8 无砟轨道隔振措施,有砟轨道隔振措施可分为高弹性扣件见图9，a,弹性轨枕见图9,b。道砟垫见图9.c、浮置式道砟槽见图9,d,图9 有砟轨道隔振措施 隔振扣件疲劳试验后不得出现部件损坏和失效 竖向静刚度变化要求不大于25、轨距扩大量要求小于6mm 钢轨纵向阻力变化要求不大于20,扣压力损失要求不大于20.隔振轨枕可采用弹性短轨枕、弹性支承块，弹性长枕。梯形轨枕,纵向轨枕.隔振元件的刚度与扣件刚度需要合理匹配,可以使隔振效果最大化.隔振轨枕疲劳试验后隔振元件的竖向静刚度变化要求小于15、竖向永久变形要求小于1mm、浮置板轨道是道床。弹簧与阻尼系统.浮置板越厚、轨道参振质量越高。相应的减振效果较好,但参振质量受地铁限界或桥梁结构承载能力限制 钢弹簧隔振器.橡胶或聚氨酯等高分子材料隔振器是浮置板轨道的核心部件 因此根据维修更换要求对隔振器的疲劳寿命提出较高的要求.一般而言.浮置板隔振元件经300万次疲劳试验后的刚度 阻尼性能进入稳定期 浮置板轨道疲劳试验后。钢弹簧隔振元件不得出现目视裂纹，竖向静刚度变化要求小于5，竖向永久变形要求小于2mm,橡胶或聚氨酯等高分子材料浮置板常见的支承方式有点支承.条状支承,线支承 面支承。整体支承,满铺，疲劳试验后,橡胶或聚氨酯等高分子材料隔振元件竖向静刚度变化要求小于15,点支承隔振元件的竖向永久变形要求小于1mm 条状支承和面支承隔振元件的厚度变化量要求小于隔振元件厚度的3 有砟轨道采用道砟垫可以增加轨道结构的弹性,减小道砟应力和路基压力,对于高于30Hz。40Hz的振动和噪声有良好的衰减作用，由于道砟在各方向都具有良好的弹性和可弯曲性,所以道砟垫对其下路基的平整度要求并不高、道砟垫由合成橡胶或天然橡胶制成，德国联邦铁路的技术标准DB，TL 918071对其性能进行了规定,规定道砟垫在列车荷载作用下的变形要求小于3mm是为了保证列车运行稳定性,安全性 旅客乘坐舒适性 钢轨强度,道砟垫的静动态刚度，也称为道床模量,与道床高度,轨枕类型。轨枕间距。钢轨类型.列车最高运行速度.列车轴重密切相关,在道砟下面铺设整体橡胶道砟垫、分为两种 第一种铺设在混凝土底板上,第二种铺设在压实路基上 研究表明、道砟垫基础的刚度影响减振效果.美国圣弗朗西斯科市地铁中道砟垫隔振系统的实测结果表明在混凝土底板上铺设道砟垫与普通有砟轨道相比.可减小振动12dB、而在压实土基上铺设道砟垫减小振动9dB，疲劳试验后道砟垫竖向静态基础模量变化要求小于15.道砟垫不得出现破损。4。5、6，减振轨道隔振效果宜通过比较有.无减振措施时下部结构,如隧道.路基或桥梁,地面或地面建筑物的振动来评价.选取线路和车辆状态满足经常保养等级的规定、地质条件，线路平面曲线半径，钢轨类型 隧道、路基或桥梁结构等。车辆类型 车辆轴重 簧下质量,列车速度需要与隔振轨道类似的非减振地段，普通道床地段 做对比 通过与无减振措施的对比得出隔振轨道的减振效果。列车作用在不同轨道时。传递到支承结构的力会发生差异 可以比较经轨道结构的力来评价隔振效果。也可以通过比较传递到基础的引起的下部结构，如隧道，桥梁或路基,的振动来评价减振效果,一般优先通过比较有、无减振措施时下部基础 如隧道。桥梁或路基.的振动来评价减振效果.当评价隔振轨道减振效果对于环境的影响时.需要符合国家现行标准.城市区域环境振动标准。GB 10070.城市区域环境振动测量方法,GB、10071和,环境影响评价技术导则城市轨道交通,HJ、453的规定、其减振效果评价量宜采用1Hz，80Hz频率范围内的铅垂方向人体全身振动计权后振动加速度级的插入损失值,降低室内二次结构噪声效果，评价量宜采用16Hz、200Hz频率范围内的铅垂方向振动速度进行对比分析确定 地下线测点要布置在远离另一线隧道一侧隧道壁高于轨顶面1、25m，0，25m处.高架线测点要置于距桥梁中心线水平距离7.5m的地面 地面线测点要布置在距行车侧线路中心线7 5m的地面处 当评价隔振轨道及减振轨道产品的减振效果时,需要按现行行业标准。浮置板轨道技术规范、CJJ.T,191的规定、采用1Hz 200Hz频率范围内的铅垂方向人体全身振动计权后分频振级均方根的差值作为产品减振效果评价量,地下线测点要求布置在高于轨顶面1、25m，0,25m的隧道壁处、高架线行车侧测点要在邻近隔振轨道一侧的桥面.距离线路中心线1,5m，0。25m,地面线测点要求布置在距行车侧线路中心线1 5m地面处。