Ⅲ型减震器扣件的失效标准及改造探索

徐可桢

南通城市轨道交通有限公司运营分公司  江苏南通 226000

摘要：XX轨道交通运营至今，其中大量的剪切型减振扣件出现了开胶剥离现象，剪切型减振扣件的铺设范围内也出现了较多的钢轨波磨现象，而Ⅲ型减振器也发生了一系列问题，一是影响线路的稳定性，容易导致乘客舒适性下降；二是波磨产生周期缩短，噪音增大，影响乘客及周围居民，需要进行钢轨打磨导致钢轨使用寿命缩短；三是Ⅲ型减振器扣件更换不易，效率低。Ⅲ型减振器扣件开胶剥离凸显，对运营安全造成一定的影响。

关键词：轨道交通；减震器；扣件失效；改造

1课题背景、目的、意义

扣件失效直接关系着电客车运营安全，同时也关系着市民日常生活和轨道交通服务质量。减震器扣件主要是将钢轨固定在轨枕上，其作用是保持轨距和阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动，能长期、有效地保持钢轨与轨枕的可靠联结，并能在动力作用下充分发挥其缓冲减震性能，延缓轨道残余变形积累，因此要求其应具有足够的强度、耐久性和一定的弹性，还需构造简单，便于装卸。

目前国内无明确的失效标准，XX既有线和新建线中等减振地段都采用压缩型减振扣件：双层非线性减震器、嵌套式减震器，所以通过对比现场噪音、波磨等数据及厂家通过实验给出的粘接力数据，制定扣件的失效标准去判定显性裂纹达到多长时减震器需进行更换，探索将1号线的剪切型扣件改造为压缩型扣件的可行性问题变得非常重要和紧迫。

2正线噪音统计表

序号	区间	行别	噪音采集结果(频率1000HZ)
			2013年噪音量(dB)	2014年噪音量(dB)	2015年噪音量(dB)	2016年噪音量(dB)	2017年噪音量(dB)	2018年噪音量(dB)	2019年噪音量(dB)	2020年噪音量(dB)	2021年噪音量(dB)
1	滨河-塔园	上行	78.5	78.8	78.1	79.6	79.9	80.4	80.5	80.9	81.2
2	滨河-塔园	下行	78.1	77.9	77.7	79.1	79.4	80.7	80.8	80.6	81
3	西环-桐泾	下行	78.4	78.6	77.9	79.1	79.4	80.5	80.9	81.1	82.7
4	桐泾-广济	下行	77.3	78.1	77.6	79.8	79.4	80.3	80.1	80.7	82.3
5	乐桥-临顿	下行	76.8	77.1	77.7	78.1	78.8	79.1	79.8	79.7	79.6

减震器区间噪音值分布图

序号	区间	行别	波磨采集结果
			2017年波深(mm)	2018年波深(mm)	2019年波深(mm)	2020年波深(mm)	2021年波深(mm)
1	滨河-塔园	上行	0.035	0.047	0.068	0.092	0.099
2	滨河-塔园	下行	0.027	0.041	0.073	0.094	0.102
3	西环-桐泾	下行	0.023	0.034	0.042	0.058	0.075
4	桐泾-广济	下行	0.031	0.04	0.055	0.072	0.084
5	乐桥-临顿	下行	0.022	0.036	0.044	0.068	0.082

通过对历年正线噪音、波磨进行汇总分析，选择滨河-塔园下行K6+500-K6+600区段作为本次研究对象，一是该区间直线段，不受曲线波磨影响；二是上下行区间均为直线段且均安装减振器扣件，便于研究对比；三是列车在该区段为匀速运行，无列车起动力和制动力的干扰。

3设备调整

3月对滨河-塔园下行K6+500-K6+600减振器地段，橡胶开裂100mm的减振器连续更换10米，橡胶开裂200mm的减振器连续更换10米，橡胶开裂300mm的减振器连续更换10米，采集数据，观察其对波磨发展、噪音、TQI值是否有影响。

9月更换新减振器后，采集数据，观察其对波磨发展、噪音、TQI值是否有影响。

5效果跟踪

检 测 日 期	里程	滨河-塔园下行K6+500-K6+510区段
		开裂周长100mm
		波深	波长	噪音	TQI
3月份	K6+500-K6+510	0.102	45mm	80.2	6.16
4月份	K6+500-K6+510	0.103	45mm	80.3	6.15
5月份	K6+500-K6+510	0.103	45mm	80.5	6.17
6月份	K6+500-K6+510	0.104	45mm	80.6	6.18
7月份	K6+500-K6+510	0.105	45mm	80.6	6.20
8月份	K6+500-K6+510	0.105	45mm	80.7	6.21

开裂周长100mm，对波磨发展周期、噪音、TQI值影响不大。

检 测 日 期	里程	滨河-塔园下行K6+540-K6+550区段
		开裂周长200mm
		波深	波长	噪音	TQI
3月份	K6+540-K6+550	0.104	45mm	80.7	6.18
4月份	K6+540-K6+550	0.108	45mm	80.9	6.23
5月份	K6+540-K6+550	0.113	45mm	81.1	6.25
6月份	K6+540-K6+550	0.121	45mm	81.7	6.31
7月份	K6+540-K6+550	0.142	45mm	81.8	6.42
8月份	K6+540-K6+550	0.173	43mm	81.6	6.52

开裂周长200mm，对波磨发展周期、TQI值有影响，噪音影响不大。波磨波深发展由之前每年增加0.015mm左右，现在每月增加0.01左右。

检 测 日 期	里程	滨河-塔园下行K6+590-K6+600区段
		开裂周长300mm
		波深	波长	噪音	TQI
3月份	K6+590-K6+600	0.108	45mm	80.9	6.23
4月份	K6+590-K6+600	0.114	45mm	81.2	6.24
5月份	K6+590-K6+600	0.129	45mm	81.6	6.29
6月份	K6+590-K6+600	0.144	45mm	81.9	6.44
7月份	K6+590-K6+600	0.172	43mm	82.3	6.51
8月份	K6+590-K6+600	0.204	40mm	83.4	6.71

开裂周长300mm，对波磨发展周期、TQI值、噪音有影响。波磨波深发展由之前每年增加0.015mm左右，现在每月增加0.01左右。噪音增加了2dB左右。

检 测 日 期	里程	K7+060-K7+155
		开裂周长100mm
		波深	波长	噪音	TQI
9月份	K6+500-K6+510	0.105	45mm	80.1	6.17
10月份	K6+500-K6+510	0.105	45mm	79.8	6.14

检 测 日 期	里程	K7+060-K7+155
		开裂周长200mm
		波深	波长	噪音	TQI
9月份	K6+540-K6+550	0.173	40mm	80.2	6.45
10月份	K6+540-K6+550	0.173	40mm	80.9	6.40

检 测 日 期	里程	K7+060-K7+155
		开裂周长200mm
		波深	波长	噪音	TQI
9月份	K6+590-K6+600	0.204	40mm	81.2	6.52
10月份	K6+590-K6+600	0.204	40mm	81.6	6.50

通过对滨河-塔园下行K6+500-K6+600区段3月至10月持续性监测、数据检测，图表数据对比可以看出，3月份上旬更换不同规格的旧减振器（开裂周长100mm、200mm、300mm）后，开裂周长200mm、300mm区段噪音值、波深值及动态数据中出现了明显上升。9月份对K6+500-K6+600区段更换新减振器，波深不再加剧变化，噪音值有了1-2 db的降幅，此区段TQI值也得到了明显的改善。通过以上对比可以得出：减振器开裂周长试验段在更换减振器后噪音值出现了明显下降，延缓了波磨波深的加剧，保证了线路TQI值，减振器对线路质量的保证起到一定的作用。

减振器破坏测试数据
序号	现场数据	厂家标识	厂家粘接破坏力试验数据	厂家实测裂口深度	厂家实测裂口长度
1	100mm	HYT 河北翼辰	80KN	3.5~4mm	170mm
2	120mm	TRXX 天瑞仙兴	32.87KN	1#位置裂口10mm	380mm
				2#位置完全脱胶
				3#位置裂口4.1mm
3	180mm	TRXX 天瑞仙兴	14.35KN	1#位置裂口8.5mm	560mm
				2#位置裂口9mm
4	220mm	TRXX 天瑞仙兴	32.85KN	半边完全脱离	490mm
5	280mm	TRXX 天瑞仙兴	24.25KN	1#位置裂口3mm	900mm
				2#位置完全脱胶
6	290mm	TRXX 天瑞仙兴	35.21KN	脱落	630mm
7	310mm	TRXX 天瑞仙兴	20.42KN	半边完全脱离	570mm
8	320mm	TRXX 天瑞仙兴	44.72KN	1#位置完全脱胶	660mm
				2#位置裂口3mm
9	460mm	无	85KN	一圈都有裂口，未完全脱开	900mm

通过厂家试验数据与之前数据对比得出：当减震器开裂周长达到200mm时，对钢轨状态有影响，需安排计划进行更换，当减震器开裂周长达到300mm时，需及时进行更换。

4改造探索

1、剪切型减振器扣件

国内地铁早期使用较多的为剪切型减振扣件。该类型扣件主要依靠橡胶的剪切变形提供弹性。因橡胶的剪切模量约为压缩模量的1/3，因此该类型扣件可以实现较低的刚度，提供较好的减振效果，一般减振效果在8dB以上

2、压缩型减振扣件

压缩型减振扣件的弹性垫板只承担提供的竖向刚度的作用，无需承担安全属性，因此其刚度可以更小，一般减振效果在5dB左右。

现场调查发现线网剪切型减振器地段均有波磨，压缩型双城非线性减震器地段小部分有波磨，压缩型嵌套式减震器地段未发现波磨。根据以上测试数据追踪可知，剪切型减振器地段噪音的控制较为良好，由于压缩型减震器铺设时间较短，数据无法作为有效参考。

5 总结

本次对III型减振器的失效标准和改造探索研究的课题研究，一是通过Ⅲ型减震器扣件显性开胶剥离程度去判别严重程度；二是建立判别Ⅲ型减震器扣件失效的标准，三是剪切型与压缩型减震器扣件使用情况数据分析，后续Ⅲ型减震器扣件更换及改造提供依据。XX轨道交通发展过程中既有线随着线路老化需要面对的问题，波磨的产生、噪音的产生、线路质量的下降是不可避免的，所以如何通过III型减振器显性开胶剥离程度建立其失效标准是非常有必要的。钢轨打磨虽然也能在一定周期内延缓波磨及降噪，但是其对钢轨本身的伤害是不可逆转的，直接缩短了钢轨的使用寿命。本次QC课题希望找到并建立III型减振器的失效标准，解决延缓钢轨短波磨发展周期及低频噪音振动问题；目前通过既有的数据比对，发现压缩型减振器减振效果稍比剪切型减振器弱，波磨发展周期稍比剪切型减振器长，更换扣件效率剪切型减振器高，综合比对后期只要研究出压缩型减振器减振效果堪比剪切型减振效果，使用压缩型减振器扣件效果更佳。本次QC课题研究中还有很多不足，一是对于试验效果的跟踪时间较短，新减振器持久性，有待进一步验证；二是缺少专业的检测设备，如噪音值采集受司机室环境的影响、采集数据的基数等，无法形成权威性的数据分析和报告。

6规划

轨道专业技术组将对本次QC活动进行更持久的研究，通过选择试验线路对动态数据和波磨产生周期对Ⅲ型减振器扣件的严重程度进行对比，及对不同程度开胶剥离现象的橡胶进行检测；通过压缩型与剪切型减振器在线路上使用情况进行对比，对剪切型减振器改造进行探索，开展有效判别开胶剥离程度及改造探索。还将通过钢轨打磨修正既有波磨和调整光带后再同步追踪数据测量，进一步验证减振器对低频振动的作用，延缓波磨产生、降噪的作用，为达到延长设备试验寿命，提高轨道交通乘坐舒适度的目的。