波兰某弹性铁路上部结构隔振效果的测量

枕垫弹性要求

118号铁路线由波兰国家铁路运营商PKP PLK运营，连接Kraków中央车站和Kraków机场，并于2015年进行了现代化改造。轨道的上层结构主要由60E1型轨道、PS94型混凝土轨枕上的弹性轨道紧固系统和30厘米厚的压舱物组成。在轨道的几个敏感路段安装了大约12,000个枕木垫，要求已在“PB Uklad tomorrow i podtorze”中提出。¹招标文字:“为了减少对周围环境的负面影响(减少破坏性振动)，应在新轨道段的枕木下使用垫块。”这是一种经济有效的替代压舱垫的解决方案……除了减少向周围区域发射的振动外，使用压舱垫还可以减少动力。”

枕垫弹性要求

118号铁路线由波兰国家铁路运营商PKP PLK运营，连接Kraków中央车站和Kraków机场，并于2015年进行了现代化改造。轨道的上层结构主要由60E1型轨道、PS94型混凝土轨枕上的弹性轨道紧固系统和30厘米厚的压舱物组成。在轨道的几个敏感路段安装了大约12,000个枕木垫，要求已在“PB Uklad tomorrow i podtorze”中提出。¹招标文字:“为了减少对周围环境的负面影响(减少破坏性振动)，应在新轨道段的枕木下使用垫块。”这是一种经济有效的替代压舱垫的解决方案……除了减少向周围区域发射的振动外，使用压舱垫还可以减少动力。”

选用Getzner Werkstoffe公司的SLS1308G衬垫。通过使用这些经济高效的聚氨酯产品，铁路运营商的目标是通过利用隔振的物理原理，显著减少对周围环境的排放。此外，由于改善了轨道的长期性能，噪音和振动应该更少，使火车运行更平稳。一般来说，铁路上部结构中弹性构件的有效性取决于质量、刚度和阻尼等变量。技术材料Sylomer®已成为减少排放的既定缓冲组件。

并不是所有的垫垫产品都是一样的。动刚度和长期性能是两个关键因素。如果上层结构的行为已经精确地校准到当前的应用，衬垫轨枕才有可能在轨道上产生完全的隔振效果。虽然所选择的聚氨酯材料(PU)的更高动态效率也增加了振动保护性能，但正确计算整个系统的设计(包括考虑各自轨道段上使用的轨道车辆)至关重要。经过弹性优化的机场轨道主要由EN77型列车提供服务，列车间隔频繁，平均速度为70公里/小时。

机场连接线的测量

2016年9月14日对两个轨道段进行了测量¹，其中一段设有下卧垫，而参考段则设有传统的有碴轨道;

• 无轨枕1段:3700公里(±100米)，轨道号“1”左段
• 带枕木垫的2段:3500公里(±100米)，轨道号“1”右段。

首先，测量列车经过特定轨枕时的垂直挠度，获得具有代表性的图像。在没有填充物的部分，它们表现出非常僵硬的行为;测量到的垂直移动仅约0.3mm。然而，在轨枕垫下的轨道段，发现弹性行为要大得多。大约1.5毫米的垂直偏转证实了数学预测。这些结果意味着可以预期破坏性振动传播的减少。提高了轨道弹性，减小了动力，保护了道砟。这提高了铁路上层建筑的长期质量。

振动测量采用加速度传感器在轨道旁的打桩上进行，在无垫段和垫段各设3个测点(距轨道中心6-8m，测点距轨道纵向25m)。在每个点上动态记录了12列通过的列车。根据适用于铁路上部结构弹性元件的相关标准进行了测量和评估^2，3．

频率可以在图4所示的三分之一倍频带图中看到。不同的频谱表明，通过所谓的插入损失下的睡眠垫的有效性。插入损耗描述了缓解措施与参考情况相比的相对效果^3.．它显示了如果安装了枕木垫，结构噪声的三分之一倍频带频谱是如何变化的，就像这个例子一样。理想情况下，所有其他排放影响在这里保持不变;例如，考虑相同的车辆，相同的速度和相同的轨道粗糙度等。由于弹性元件对整个铁路系统产生影响，频率相关的插入损耗可能会随着其他轨道上部结构特性、其他底土和/或其他车辆类型而变化。

振动减少高达74%

插入损耗如图4所示，为section 1(无枕木下垫)和section 2(有枕木下垫)之间的差值，以分贝(dB)表示。由于轨道上层结构的改进，正db值代表振动的减少。从测量的插入损耗可以看出，与没有任何附加弹性聚氨酯元件的轨道相比，有枕木垫的轨道在31.5Hz以上的频率上振动降低了。40至200赫兹的频率是邻近建筑物的二次空气传播噪音的主要来源。

强调一些具体的结果:在50Hz和63Hz之间的振动产生80dBv的声级，而在火车速度为70km/h时，有枕木垫的声级降低到69dBv以下。通行列车的优势三分之一倍频带通常约为63Hz。在枕垫下使用SLS1308G型会导致11.6dB的插入损耗，相当于平均减少74%的振动。在固有频率范围内，只能看到非常小的共振放大。这些调查，特别是在63Hz的相关频率范围内，证明了枕木垫在减少振动和二次空气噪声方面的基本适用性。

总结与结论

本研究的目的是量化有砟轨道下垫块的隔振效果。测量是在波兰的Kraków机场铁路线上进行的。插入损耗表明，使用由Sylomer®制成的弹性枕垫可以显著减少振动的传播。在三分之一倍频带的63Hz频率下，测量到的平均插入损耗为11.6dB，相当于振动减少了74%。除了上述的减振效果外，下卧垫的使用也提高了铁路上层建筑的长期质量。其结果是减少了维护工作量，从而降低了成本，提高了铁路运营商的可用性。

参考文献

1.Kwiatkowska E.克拉科夫机场SLS1308G轨枕垫下隔振性能的测量结果。Wrocław科技大学，第126/2017号报告。

2.DIN 45669:与铁路交通系统相关的振动测量。

3.DIN 45673-3:机械振动。铁路轨道用弹性元件。第3部分:安装轨道系统插入损耗的实验评定。

传记

哈拉尔德·洛伊是格茨纳公司铁路部门的研发主管。他毕业于慕尼黑工业大学，获得土木工程学位，并在因斯布鲁克大学获得铁路工程博士学位。在计算机行业工作后，Harald自2005年以来一直担任系统工程师，专注于弹性轨道应用的模拟，实验室测试和原位测量。他在国内外会议和期刊上发表了30多篇论文、发明专利和技术说明。

MICHAEL BISKUP目前在Getzner Werkstoffe担任建筑和铁路部门的项目经理。在柏林工业大学学习工程后，迈克尔最初在柏林波茨坦广场的一个大型建筑工地担任施工经理和项目经理。自1999年以来，Michael一直负责德国高要求和具有挑战性的建筑轴承项目，目前负责荷兰和波兰铁路部门的市场开发和项目管理。

EWELINA KWIATKOWSKA毕业于Wrocław科技大学土木工程专业，目前在那里担任兼职教授。10年来，Ewelina一直从事铁路表面的科学和研究工作，是铁路振动和噪声科学研究方面的知名专家。从弗罗茨瓦夫大学(University of Wroclaw)获得法律硕士学位后，Ewelina在铁路运输办公室工作，专门负责波兰铁路线建筑材料的技术审批程序。