如何对现行轨道交通的轨道减震系统进行升级

政策解读:近几年,轨道交通发展越来越多样化,城市轻轨与地铁呈爆炸式的增长,以及轨道布局越来越接近城市居民,轨道交通对城市生产、环境带来的振动和噪声污染也越来越多,为改善城市轨道交通沿线舒适度,减振降噪系统将得到更多的应用,行业将面临新的市场机遇。

列车运行过程中,由于车轮与轨道之间的相互作用而产生振动,振动又通过下部结构传播至土壤,从而对沿线邻近建筑物内居民的正常生活和工作产生影响,还会影响精密仪器、仪表的正常使用。从目前行业来看,轨道交通噪声控制以路径控制为主,振动控制以振源控制为主,辅以传插路径和受振体控制。

根据环保部2013年发布的国家环境保护标准《环境噪声与振动控制工程技术导则》(HJ2034-2013),高铁列车运行的噪声污染源的强度大约为130-140dB,大部分地铁、轻轨列车运行的声污染源的强度大约为90-100dB。

所以在轨道交通中,轨道减震系统起着至关重要的作用,它能够有效减少列车运行时产生的振动和噪音,提高乘坐的舒适性和安全性,同时也能降低对周边环境的影响。轨道减震系统一般主要由以下几个部件组成:

 

 

一、弹性扣件
弹性扣件是轨道减震系统的重要组成部分,它包括扣件弹条、橡胶垫板和绝缘轨距块等。扣件弹条提供扣压力,将钢轨牢固地固定在轨枕上,同时在列车通过时能够产生一定的弹性变形,起到缓冲作用。垫板放置在钢轨与轨枕之间,具有良好的弹性和减震性能,能够吸收列车运行时产生的冲击能量。绝缘轨距块则保持钢轨之间的轨距,同时也能起到一定的减震效果。

传统是用橡胶材料和聚氨酯材料,但研究发现,在长期使用过程中,橡胶容易出现老化、开裂等问题,导致减震和隔振性能逐渐下降,寿命短变成一大隐性危险问题。聚氨酯材料虽然在一定程度上具有较好的力学性能,但抗疲劳性能欠佳,经过一段时间的使用后,可能会出现性能衰减,影响轨道交通的运行平稳性和安全性。此外,传统材料的耐水、耐油性以及耐酸碱盐腐蚀性也有待提高,这使得它们在复杂的环境条件下容易受损,缩短了使用寿命。

国内轨道交通研究机构携手了ACF实验室,在这里,研究ACF 人工软骨材料在研究轨道减震系统应用升级。ACF 人工软骨材料是一种具有独特的毛刷分子结构设计的新型超材料,能够吸收最高达97.1 % 的冲击能量。研究发现,其制成的扣件垫板在减震、隔振性能方面表现极为优异,在承受压缩应力载荷时传递平稳,确保列车运行的平稳性。同时,ACF 材料抗疲劳性能卓越,经过 500 万次力学性能无衰减,大大延长了弹性扣件的使用寿命。很好的能够代替橡胶材料和聚氨酯材料制成的弹性扣件。

 

 

二、轨枕垫
轨枕垫安装在轨枕底部与道床之间,通常由弹性材料制成。它的主要作用是吸收列车通过时轨枕传递下来的振动能量,降低对道床和下部基础的冲击。ACF 人工软骨材料制成的轨枕垫,永久变形率低,在长期使用过程中能够保持良好的形状和性能。而且其耐水、耐油性好,耐酸碱盐腐蚀性强,能够适应各种复杂的环境条件,确保轨道减震系统的稳定运行。

 

 

三、道床减震垫
道床减震垫铺设在道床与下部结构之间,一般由橡胶、聚氨酯等弹性材料制成。它能够进一步减少轨道振动向周围环境的传递,降低对周边建筑物和居民的影响。ACF 人工软骨材料在这方面同样更有优势,其优异的减震隔振性能,能够为道床减震垫提供更好的减震效果。而且 ACF 材料的阻燃性达到 UL94 V0 级别,提高了轨道交通的安全性。

 

 

四、浮置板隔振垫

  1. 隔振器:隔振器安装在浮置板与基础之间,通过弹性元件将浮置板与基础隔离开来,减少振动的传递。常见的隔振器有橡胶隔振器、钢弹簧隔振器等。ACF 人工软骨材料制成的隔振器,能够更好地发挥其减震隔振性能,吸收更多的冲击能量。

  2. 浮置板:浮置板一般为钢筋混凝土结构,上面铺设钢轨。通过隔振垫与下部基础隔离,实现良好的减震效果。ACF 材料的应用,能够提高浮置板的耐久性和稳定性,延长其使用寿命。

权威实验室报告:ACF 材料还具有良好的耐水、耐油性和耐酸碱盐腐蚀性,能够适应各种复杂的环境条件在常温遮光条件下,ACF 材料的寿命可达 60 年,为轨道交通的升级和可持续发展奠定了新质生产力的科学基础。

 

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