伦敦地铁Jubilee线延长线底板衬垫寿命研究

“禧年线”是伦敦地铁网络中最新的线路，最初于1979年开通，以英国女王伊丽莎白二世的银禧年命名。它接管了现有的Bakerloo线的一部分，并正在建造一段新的路段到查令十字。这条线路在20世纪90年代进一步延长，被称为Jubilee line Extension (JLE)。这个新区域于1999年开放。

Jubilee线延伸线从格林公园到伦敦东部的斯特拉特福德，有10个中间站。它极大地改善了沿线社区的公共交通，包括金融中心金丝雀码头和北格林威治娱乐中心。如今，这条线路是地铁网络中第三繁忙的线路，每年约有2.13亿人次乘客。

在20世纪90年代，负责设计Jubilee线扩建部分的伦敦地铁工程师们意识到了将结构噪声和振动影响降到最低的最新要求。伦敦地铁公司在Getzner Werkstoffe GmbH找到了一个合适的合作伙伴，以支持定制工程解决方案的设计。作为一个独一无二的项目，Getzner不仅提供了由Sylomer®制成的弹性底板垫，还与伦敦地铁一起设计了整个轨道紧固系统。

弹性底板垫(尺寸:300x150x25mm)设计为非对称刚度分布，以避免轨道头倾斜，垫块较硬的部分面向轨道外。这种不对称是通过略微偏离中心的椭圆切割来实现的。在生产Sylomer®底座衬垫时，为了便于衬垫内部的关键识别，在侧面铸造了一个凹槽，从而能够在现场正确安装。

去除BPP并进行后续测试

经过近20年的轨道运行，伦敦地铁很有兴趣了解这些护垫的表现。主要的问题是:弹性垫的功能还能维持多久?2015年11月，伦敦地铁公司找到Getzner，要求拆除一些1996年安装的用于测试的底板。

该项目旨在深入了解弹性聚氨酯基板衬垫的长期性能，从而增加理解，并帮助伦敦地铁和Getzner更好地确定基板衬垫可能的现实生命周期。双方共同制定并商定了一项试验方案，包括目测、对照原始图纸进行尺寸控制、刚度试验(静态和动态)和拉伸试验。伦敦地下将最重要的参数定义为动静刚度比。此外，弹性体垫片剩余寿命的估计是评估的关键信息。

2016年1月31日至2月1日晚上，伦敦地铁的轨道工程师在Getzner Werkstoffe GmbH的专家陪同下，从金丝雀码头和北格林威治车站之间的弯曲和直线路段上拆除了10个垫片，用于测试。

抬起轨道的第一印象是非常积极的，因为大多数垫子根本没有明显的损坏。除了轨道上的一些污垢和铁轨上的常规生锈颗粒外，这些衬垫被发现状况非常好。除护垫外，其他紧固系统部件亦状况良好。

在移除20个卫生垫后，将被带到位于奥地利Bürs的盖茨纳总部的测试设施进行之前提到的测试计划。所有测试都是在伦敦地铁代表的监督下，根据各自的规范和1996年开始的原始项目规范进行的。在原始生产阶段收集的质量保证数据作为参考，以便将原始的和当前的性能进行比较。

由于视觉检查已经取得了很好的结果，尺寸控制也显示出积极的结果。厚度是材料蠕变/永久变形的重要指标，控制效果很好，每个垫块的厚度公差仍在+/- 1mm范围内。

随后，这些样品在Instron PSB 250液压脉冲试验台上进行了静态和动态测试。试验是按照原来的规格进行的。在不同的预载荷下，对来自轨道的样品进行了30Hz的测试。

最初定义的动静刚度比标准在30Hz时设定为更小或等于2.75。测量到的所有垫片的动态与静态比率仍然远低于最初指定的比率，平均值为1.5，因此意味着高性能。

结果

从朱比利线延伸轨道上取下的底板垫在20年的时间里被大量使用。伦敦地铁的数据显示，垫层承受了7740万次负载循环和5.65 MGT(百万总吨)。由于Jubilee线的乘客数量迅速增加，实际载客量比慕尼黑工业大学计算的最初预期值高出约23%。

一个很好的指标，垫仍然是良好的进一步使用是垫的厚度。所有垫片仍在原始厚度公差范围内。这-除其他因素外-表明弹性垫仍然显示出完整的功能。

另一个需要考虑的重要因素是动静刚度系数，这表明列车通过时性能良好。该比率仍然在原来的指定值之内;这是正常功能和性能保持不变的另一个强烈迹象。

在分析了伦敦地铁的测试和计算的积极结果后，考虑到在20年的运营中没有一个垫片需要更换，尽管有565 MGT的吨位，朱比利线延伸底板垫片很可能在未来几十年里仍将保持充分的功能。Getzner和伦敦地铁公司已经同意在未来五年内进行后续的衬垫移除和各自的测试计划，以进一步观察Sylomer®底板衬垫的材料性能的发展。

关于作者

乔纳森·布雷他是Amey的高级轨道工程师，在英国铁路行业有近30年的工作经验。20世纪80年代，他毕业于英国铁路公司，开始了他的职业生涯，1996年加入Amey，并在许多不同的工程岗位上工作过，主要与轨道和基础设施维护有关。自2003年以来，乔纳森一直在伦敦地铁为Amey工作，最初是作为PPP合同的一部分与地铁公司合作，后来成为Amey与伦敦地铁公司管理合同的小团队的一员，负责Jubilee, Northern和皮卡迪利线的所有方面的维护。乔纳森是土木工程师学会和永久道路学会的会员，也是资产管理学会的成员。

Stefan Vonbun是奥地利Getzner Werkstoffe有限公司的产品经理，专注于板式轨道上层结构的弹性解决方案。在Getzner, Stefan负责Mass-Spring系统，由高科技聚氨酯材料制成的底板垫和枕木靴插入垫。Stefan拥有维也纳理工大学机械工程和管理硕士学位。

卢卡斯梅尔他是Getzner Werkstoffe GmbH的区域销售经理，自2005年以来一直负责英国市场。从奥地利费尔德基奇的商学院毕业后，卢卡斯在一家总部位于伦敦的国际贸易公司工作了两年。回到奥地利后，他加入了Getzner，并成功地将Getzner的Sylomer和Sylodyn产品引入英国和其他市场。