双层非线性减振扣件选型设计

    1 轨道减振概述

    随着城市建设发展，轮轨驱动的轨道交通已成为解决人们日常出行的有效方式。 这种轮轨驱动的轨道交通因列车运行时，相互撞击会产生的振动，经轨道传到附近地面建筑物，引发环境振动问题。虽然在城市轨道交通选线初期已进行有效避让，但仍存在规划及实际工程拆迁施工困难等一些不可遇见的原因，需对环境超标振动敏感建筑物采取减振措施。

    轨道减振主要有两种方式，一种缓冲式减振，主要利用弹性材料降低扣件结构刚度实现有效缓冲减振作用；另一种隔离减振，它利用“质量—弹簧”系统，降低轨道结构自身频率，起到消振作用。 本文结合

广州地铁 5 号线工程实践及广佛线施工设计情况，介绍双层非线性减振扣件基本情况，供今后城市轨道交通轨枕减振选型设计。

    2 双层非线性减振扣件结构及性能

    双层非线性减振扣件属于缓冲减振类型，组装见图 1，利用缓冲尼龙垫板及上、下层铁垫板结构实现自锁，且能传递纵、横向力，主要由上、下两层橡胶垫板弹性起到一定的缓冲减振效果。

    双层非线性减振扣件能配合不同扣件使用，广州地铁广佛线设计中， 分别设计单趾弹簧扣件及弹条Ⅲ型扣件用二种非线性减振扣件，而且由于减振扣件钉孔可与普通地段一致，因此有较好的互换性。 上下两层垫板采用了橡胶钉柱式设计，临空面积较大，较国铁沟槽式橡胶垫板，具有更好的弹性。 扣件结构设计采用无级加绝缘轨距块二种方式调距，最大可实现±30mm 的轨距调量，其结构高度为 59mm。

    双层非线性减振扣件设计静刚度为 12kN/mm， 动静刚度比为1.25。 根据铁道科学研究院测试报告，在疲劳试验 305 万次测试了轨底动态横向位移振动幅值为 0.3mm、 轨头动态横向位移振动幅值1.4mm 及钢轨动态下沉量振动幅值 0.9mm。 疲劳试验后单边轨距扩张为 2.0mm，各零部件没有发生损坏和严重变形。

    根据铁道科学研究院的减振性能试验报告，单趾弹簧扣件及双层非线性扣件距整体道床边缘 20cm 地面处的加速度 1/3 倍频程频率分析结果见图 2、图 3，相对于单趾弹簧扣件，双层非线性扣件在 80Hz-630Hz 频带的减振效果为 2.3dB～15.7dB， 最大减振效果 15.7dB 出现在频率 315Hz 处。

    3 广州地铁选型设计

    根据初步调查，广州地铁已运营线路，对环评报告振动超标小于8dB 的敏感地段主要采用弹性短枕、减振扣件二种轨道类型。 经过多年的运营反映，施工中套靴与微孔橡胶不密贴难以发现，引起弹性短轨枕与道床间产生分离空吊现象， 给现场的养护维修带来诸多不便。根据广州地铁 2007 年的测试评估，1 号线林和东路采用减振器地段振动最大平均值要高出建筑外最大值 3dB，属于超标；1 号线已使用 9年的科隆蛋失效，进行了部分更换。