[发明专利]弹性减振道床系统

说明书

技术领域  

本发明属于铁路道床，尤其是涉及一种铁路的轨道结构，具体地说是铁路、高速铁路、城市铁路、地铁以及高架轻轨等使用的弹性减振道床系统。

背景技术  

近几年，我国正在逐步加大高速铁路以及城市轨道交通（地铁、城市铁路、高架轻轨等）的投入和建设。高速铁路缩短了旅客的出行时间，并且节能环保、安全可靠。在交通拥堵的大城市，方便、快捷的城市轨道交通越来越受到人们的青睐，已经成为人们出行的首选。随之而来的是，由于轨道交通所带来的对线路周边环境及居民生活、健康产生影响的振动和噪声问题也越来越受到国内外研究人员的普遍关注。

目前，我国在轨道交通中采用比较多的减振措施包括：轨道减振扣件、弹性套靴及浮置板道床。其中，轨道减振扣件（如“科隆蛋”，属于轨下减振）和弹性套靴（属于枕下减振）可以满足5~8dB的低档减振要求。然而，“科隆蛋”的横向刚度较低，不适于曲线段，而且橡胶圈可能脱离，从而影响行车安全及减振效果；弹性套靴中容易进雨水和赃物，对结构性能及寿命产生不利影响。同时，橡胶套侧面磨损后，其横向刚度也会降低，影响减振效果。

浮置板道床（属于道床减振）包括橡胶浮置板道床、浮置式弹性支撑梯形轨枕轨道和钢弹簧浮置板道床，是将具有一定质量和刚度的混凝土道床浮置于橡胶或钢弹簧隔振器上，利用浮置板提供足够大的惯性质量来抵消列车运行产生的动载荷，从而达到减振目的。其中，橡胶浮置板可以满足8~15dB的中档减振要求，但橡胶易老化，寿命短；而且橡胶支承块的横向刚度较低，需要附加横向支承，结构复杂；橡胶本身阻尼很小，不能吸收浮置板的振动能量，容易发生共振；橡胶浮置板的固有频率为15~20Hz，对于软土地基及低频振源地段隔振效果并不理想。浮置式弹性支撑梯形轨枕轨道是由日本铁道综合技术研究所开发的一种减振轨道系统，浮置式弹性支撑梯形轨枕轨道的固有频率为25~30Hz，低频隔振性能较差，可以满足5~8dB的低档减振要求，一般用在对低频振动要求不太严格的地方。钢弹簧浮置板道床是由德国GERB（隔而固）公司研制的、目前公认的性能优良的轨道交通减振技术，可以满足15~40dB的中高档减振要求，具有隔振效果好；使用寿命长；横向稳定性好，无需附加限位装置；调平、检修、更换方便等优点。但是，钢弹簧浮置板道床也存在一些不足之处：（1）为达到设计的隔振效果，混凝土浮置板体积庞大、笨重、造价昂贵，导致工程成本过高，只能用于有特殊要求的减振地段，不能全线推广；（2）施工内容多、工序复杂、周期长；（3）阻尼比为定值，不能同时满足共振区和隔振工作区对阻尼比的不同要求。

由减振理论可知，传统的被动隔振系统只能对大于系统固有频率                                                倍的外界干扰频率起到隔振作用。即隔振系统的固有频率越低，可以隔离的干扰频率的范围就越宽，干扰振动被隔离的就越彻底，由振动引起的噪声也就会随之减小。由于系统的固有频率属于系统的固有属性，与系统的刚度与质量之比有关。因此，为了扩大系统的隔振频带范围，获得较高的隔振效果，理论上可以采用两种方法：一是减低隔振系统的刚度；二是增大系统的承载质量。然而，实践中系统的刚度和质量均受到一定的制约，不能任意减小或增大。如减小刚度会导致钢轨垂向变形过大，降低系统的横向稳定性，影响行车安全；而质量受到结构及空间限制，也不能很大，如对于“科隆蛋”和弹性套靴减振结构，参振质量已定，不能改变；对于钢弹簧浮置板道床减振系统，虽然通过单纯增大混凝土浮置板的重度可以在一定程度上提高隔振效果，但却会带来结构尺寸过大、成本大幅度提高、施工周期加长等一系列问题，使经济性变差。

因此，对于低成本、施工工序相对简便、适宜于全线推广的15~40dB中高档减振要求，现有轨道减振措施均难以实现。

发明内容  

为了克服现有轨道交通减振技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种满足低成本、施工工序相对简便、适宜于全线推广的中高档减振要求的弹性减振道床系统。

本发明的技术方案为：包括混凝土道床、安装于所述混凝土道床内的低频隔振器；所述低频隔振器中的弹性机构由金属橡胶制成的正刚度弹性元件组成，或者由正刚度弹性元件与负刚度弹性元件并联组成。

正刚度弹性元件与负刚度弹性元件并联组合时，正刚度弹性元件为碟簧、螺旋弹簧、金属橡胶、金属橡胶-弹簧铠装、金属橡胶-铅芯复合弹簧或它们的任意串并联组合；负刚度弹性元件为碟簧或膜片弹簧。