地下停车场减振道岔应用效果测试分析研究

秦斌 ,陈利平

广州地铁集团有限公司运营事业总部运营四中心

摘要：近年来，随着城市轨道交通地下停车场应用及上盖物业发展，为满足减振需求，减少对上盖物业的影响，开始研究使用相应的减振设备如减振道岔。通过对广州地铁某地下停车场设置了减振扣件的道岔和非减振道岔的测试，掌握车辆段道岔区减振段减振效果，为车辆段减振道岔应用及推广提供参考依据。

关键词：地下停车场 减振道岔 非减振道岔 应用效果

引言

随着城市轨道交通地下停车场应用及上盖物业发展，为满足减振需求，减少对上盖物业的影响，开始研究使用相应的减振设备如减振道岔。广州地铁某地下停车场根据需求首次设置了部分双层非线性减振扣件的减振道岔，如下图所示。通过和非减振道岔的对比测试，可为车辆段减振道岔应用及推广提供参考依据。

双层非线性减振扣件的减振道岔局部示意图

1．测试内容及测点布置

测试采用的数据采集仪包括：NI CRIO-9031、SQuadriga III测试系统和DIC24数据采集仪。其中NI CRIO-9031和DIC24数据采集仪用于停车场内源强测试，并采用触发采样进行监测。SQuadriga III用于停车场盖板振动测试。

本次测试共布置2个测试断面，其中1个断面为减振断面，采用了双层非线性扣件。另一个断面为普通断面，对比两个断面各测点振动响应，评价减振断面减振效果。每次测试以断面为单位进行测试，测试断面信息如下表所示。其中地面测点分别在两个断面辙叉正上方地表处。

断面信息表

测试断面编号	被测道岔	测点位置
1	双层非线性扣件减振道岔L3	1）尖轨跟端，2）导轨，3）辙叉，4）地面
2	普通道岔L10	1）尖轨跟端，2）导轨，3）辙叉，4）地面

每个测试断面振动测点平面布置振动测试内容包括钢轨振动、道床振动、距轨道中心线2.5m处地面和墙面振动。

采用触发采集方式，采样频率3200Hz，触发采用钢轨测点通道进行触发，触发值设置为3m/ s2，触发采样时长设为120s。

安排电客车进行跑车测试，总计往返跑车30趟，往返一次记为两趟，其中：1-20趟包括：进库方向10趟，车速为20km/h；出库方向10趟，车速为10km/h。22~31趟：进出库各5趟，车速为5km/h。

2．道岔减振效果分析

对广州地铁某地下停车场减振道岔和普通道岔进行了振动对比测试，测试的主要内容包括：振动源强测试、盖板振动测试。从减振道岔和普通道岔的插入损失、1/3倍频谱等角度分析道岔区减振段减振效果。

2.1插入损失分析

减振道岔断面各测点相对普通道岔插入损失如下表所示。由此可见，在各速度工况下，减振道岔辙叉、导轨和尖轨处钢轨振动大于普通道岔，道床和盖板振动小于普通道岔。在5km/h、10km/h和20km/h速度工况下，尖轨处钢轨振动加速度级分别增大2.8dB、1.7dB和4.7dB，导轨处钢轨振动加速度级分别增大6.9dB、6.7dB和7.8dB，辙叉处钢轨振动加速度级分别增大4.5dB、1.1dB和8.6dB。在5km/h、10km/h和20km/h速度工况下，尖轨处道床插入损失分别为3.2dB、5.4dB和10.5dB，辙叉处道床插入损失分别为2.4dB、4.2dB和2.8dB，盖板插入损失分别为4.2dB、3.4dB和4.1dB。说明道岔采用双层非线性扣件后，振动传递路径在扣件之前的部位振动增大，扣件之后的部位振动减小。

各测点插入损失（dB）

速度	断面	尖轨		导轨	辙叉
		钢轨	道床	钢轨	钢轨	道床	盖板
5km/h	普通断面	108.3	71.7	112.3	115.1	77.0	60.1
	减振断面	111.1	68.5	119.2	119.6	74.6	55.9
	插入损失	-2.8	3.2	-6.9	-4.5	2.4	4.2
10km/h	普通断面	117.0	79.4	122.1	127.7	85.1	65.9
	减振断面	118.6	74.0	128.8	128.8	80.9	62.6
	插入损失	-1.7	5.4	-6.7	-1.1	4.2	3.4
20km/h	普通断面	123.1	89.1	127.8	130.5	92.7	70.0
	减振断面	127.9	78.6	135.6	139.0	89.9	65.9
	插入损失	-4.7	10.5	-7.8	-8.6	2.8	4.1

注：钢轨上为线性振动加速度级VAL，其余为最大Z振级VLZmax

2.2 1/3倍频程分析

钢轨处1/3倍频如下图所示，可以看出，道岔尖轨处钢轨振动随着速度增大，频谱变化规律基本相同，普通道岔断面钢轨分别为60Hz和400Hz附近出现第一个第二个峰值，减振道岔断面钢轨分别在60Hz和315Hz附近出现第一个第二个峰值。减振道岔钢轨处振动在分析频率范围内大于普通道岔钢轨振动。

(a)普通道岔                           (b)减振道岔

(c)10km/h                                 (d)20km/h      

各速度工况下尖轨处钢轨测点 1/3倍频图

同样，根据尖轨处道床1/3倍频图可以看出，尖轨处道床振动随着速度增大，频谱变化规律基本相同，普通道岔断面道床在60Hz附近出现峰值，减振道岔断面道床在5km/h和10km/h速度工况下峰值出现在40Hz附近，在20km/h速度工况下峰值出现在60Hz附近。减振道岔道床处振动相对普通道岔，衰减主要在50~400Hz之间。

根据辙叉处道床1/3倍频图可以看出，辙叉处道床振动随着速度增大，频谱变化规律基本相同，普通道岔断面道床在60Hz和400Hz附近出现峰值，减振道岔在60Hz附近出现峰值。减振道岔道床处振动相对普通道岔，衰减主要在50Hz~1000Hz和8Hz以下。

根据盖板处1/3倍频图可以看出，盖板地面处振动随着速度增大，频谱变化规律基本相同，普通道岔断面盖板在5km/h和10km/h速度工况下峰值出现在40Hz附近，在20km/h速度工况下峰值出现在50Hz附近。减振道岔断面道床在5km/h、10km/h和20km/h速度工况下峰值出现在40Hz附近。减振道岔盖板处振动相对普通道岔，衰减主要在20Hz~160Hz之间，在5Hz和10Hz附近出现一定的放大。

3．结论

在减振道岔断面相应的位置处，总体上辙叉的振动响应大于导轨，导轨振动响应大于尖轨。道岔采用双层非线性扣件后，振动传递路径在扣件之前的部位振动增大，扣件之后的部位振动减小。即钢轨振动增大，道床和盖板的振动减小。

减振道岔处钢轨振动能量在分析频率范围内分布比较分散，无明显主频；振动从钢轨传至道床时，高频部分得到快速衰减，振动能量集中在100Hz以内范围；距轨道中心线2.5m地面处，振动能量分布较为集中，主要频段在30Hz~50Hz范围；盖板处振动能量主要集中在30Hz~50Hz范围。

尖轨钢轨处，减振道岔振动在分析频率范围内大于普通道岔；尖轨道床处衰减主要在50~400Hz之间；辙叉道床处衰减主要在50~1000Hz之间和8Hz以下；盖板地面处衰减主要在20Hz~160Hz之间。

综上,设置了减振扣件的道岔相比非减振道岔有较好的减振效果。

参考文献

1.HJ453-2018 《环境影响评价技术导则：城市轨道交通》；

2.GB10070-88《城市区域环境振动标准》；

3.GB 10071-88《城市区域环境振动测量方法》；

4.ISO 2631-2-2003 Mechanical vibration and shock – Evaluation of human exposure to whole body vibration. Part2: Vibration in buildings (1Hz to 80Hz)。