[发明专利]一种减震降噪的高速铁路轨道及其制造方法

说明书

本发明公开了一种减震降噪的高速铁路轨道，由多个工字型型材焊接组成，工字型型材按照质量百分比由以下组分组成，C：3.3‑3.6％，Si：2.3‑2.7％，Mn：0.3‑0.5％，Ni：0.6‑1.0％，Cu：0.4‑0.7％，Mg：0.03‑0.045％，P≤0.02％，S≤0.02％，Cr≤0.3％，Mo≤0.5％，V≤0.5％，余量为Fe，以上各组分的质量百分比总和为100％；工字型型材的抗拉强度≥880MPa，延伸率≥8％，工字型型材的金相组织为奥铁体和石墨球组成的复相组织，奥铁体由高碳奥氏体+针状高硅铁素体组成，工字型型材表层12mm～18mm以内的石墨球球径≤25微米，石墨球密度≥300个/mm²。本发明还公开了一种减震降噪的高速铁路轨道的制造方法，制造的轨道同时具有良好的抗拉强度和减震降噪性。

技术领域

本发明属于高铁装备制造技术领域，涉及一种减震降噪的高速铁路轨道及其制造方法。

背景技术

列车在轨道上运行，因多种因素而有震动发生，遂产生噪声。这种振动和噪声来自于四方面：车轮与轨道之间产生的噪声、空气阻力噪声、机车集电系(或称受流系)噪声以及建筑物反射的二次噪声。它们均随着列车速度的提升而增加，但增速不同。当列车速度超过200km/h之后直到360km/h的范围内，即在目前的动车和高铁上，振动与噪声主要来自于空气阻力和轮轨之间。从分贝数看,空气阻力的噪声高于轮轨之间的噪声，但前者的频率低，给人造成的听觉不适性较小,而高铁轮轨之间的振动与噪声频率，分布音域广泛，其中频率在500—4000Hz之间的噪声给人以强烈的听觉烦扰，因此其治理紧迫性更强。

轮轨噪声又可细分为三个部分，一是车轮与轨道表面因粗糙度波纹激发的噪声，即轮轨滚动噪声；二是轨道表面疤痕等缺陷引起的轮轨冲击噪声；三是列车拐弯时车轮轮缘与轨道侧面的轴向摩擦，以及车轮与轨道间蠕滑的噪声，这两种噪声都属于尖啸声。

随着车速逐渐提高，高铁网络密度迅速增大，高铁噪声已经成为我国土上环境污染的一种。据测试，高铁噪声的频率，从几十赫芝延伸到4000赫芝。主要由轮轨造成的在1000赫芝左右的频域内，噪声辐射声功率级高达100dB以上，远远超过人类听觉对频率和强度的忍受极限，是高铁在给人类出行带来诸多方便的同时所产生的环境危害之一。

在以往治理高铁噪声的探索中，有人尝试在轨道侧面和下翼缘粘贴4mm厚的阻尼层，也有人尝试制作带槽扩展层的更厚阻尼层。这两种方法的阻尼效果，在1000Hz以下频域内，降噪5分贝以下，在1000Hz以上频域内，降噪10分贝以下。声音在空气中的传播速度是340米/秒，而在钢铁中的速度在4000米/秒以上，由于不可能用阻尼层把轨道全部表面包裹起来，故这种粘贴措施只能实现对轨道噪声的部分吸收和阻隔，属于治标不治本的降噪办法，难以根治噪声的传播和散射。事实上，由于降噪效果、生产成本和铁路施工工务的操作限制，这种阻尼层至今也没有得到实际采用。

个别意图用高阻尼合金材料制作轨道的探索一直进行，但是，除了具有复相阻尼特性的铸铁(尤其是灰口铸铁)的阻尼较大而成本较低外，其它高阻尼合金的成本不菲，难以推广。但灰铁的力学性能太差，更不堪用于轨道制造。

我国高铁现在的轨道材料主要是热轧型钢和珠光体型钢U71MnG和U75VG，近些年，为了适应铁路提速需要和越来越严苛的使用环境，提高轨道的滚动接触疲劳强度，试验和试用了贝氏体型钢轨、PD3和BNbRe钢轨，拓宽了视野和认识。但这类材料只是力学性能上有所改变，而在物理性能上，其阻尼系数与珠光体型和热轧型钢一样，对震动噪声没有抑制作用。高铁发展的实践表明，只有发展出既有优秀力学性能，又能较大幅度减震降噪、符合铁路施工工务实际情况的高铁轨道，才能有效改善高铁线上的噪声污染。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种减震降噪的高速铁路轨道，解决了现有高速铁路轨道震动噪声较大的问题。

本发明的另一个目的是提供一种减震降噪的高速铁路轨道的制造方法。