CN104947549B - 轨道减振道床装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种轨道减振道床装置。该装置主要包括：在轨道整体道床上距两侧钢轨外侧一定距离处分别设置多个孔槽，在同一侧的多个孔槽排列成一个孔列，孔列和同侧的钢轨平行。在距离第一排孔列外侧一定距离处分别设置多个第二排孔槽，在同一侧的多个第二排孔槽排列成一个第二排孔列，第二排孔列和同侧的钢轨平行。本发明实施通过在整体道床距两侧钢轨外侧一定距离处，挖取若干等间距单体孔槽—孔列；孔列道床通过孔列对入射振动波造成干扰，使其发生反射、散射和衍射效应，这些产生的次声振动波与入射振动波相互作用互相抵消，从而达到减振降噪的目的；孔列道床可以通过改变孔列中单体的横截面面积、深度和/或单体间距来调节其减振性能。

Description

轨道减振道床装置
技术领域
本发明涉及轨道减振技术领域，尤其涉及一种轨道减振道床装置。
背景技术
城市轨道交通是缓解城市交通问题最有效的方式，近年来得到了迅猛发展。轨道交通建设的目的决定了轨道交通线路大部分位于人口稠密区域，不可避免地近距离穿越使用精密仪器设备的医院、研究单位、古建筑、居民区等振动敏感区域。列车运行引起的振动将会对建筑物本身，居民的正常生活和工作、精密仪器设备的正常使用产生影响。目前一些地铁新建线路运营后即产生大量投诉，已经成为地铁开通后政府面临的几大难题之一。
减振措施的铺设一般是根据环评报告提出的减振需求，采用具有不同减振效果的减振措施。由于单条轨道交通线路所经区域比较广泛，周边情况复杂，各区段的减振需求和一条线上的减振要求是不可能相同的。一般来说，减振能力越强的减振措施造价越高。因此，考虑到建设成本，势必会出现单条轨道线路上减振措施的多样繁杂化。以北京地铁9号线为例，六里桥东站—北京西站区间仅仅1300m的距离，就发现有钢弹簧浮置板、普通整体道床、梯形浮置板和橡胶浮置板4种减振措施。尽管减振设计已选用不同减振措施以降低减振投资，但是总的来说，轨道交通中减振措施的投资依然占据较高的比例。以北京地铁5号线为例，其减振线路长度为线路总长的53％，即使是采用了各种档次减振措施组合的方式进行设计，其减振地段投资仍然占到了轨道总投资的22％；而北京地铁4号线采用了4种减振措施，减振线路总长占线路总长的31％，但是减振地段投资额却超过轨道总投资的31％。采用这些减振措施的减振效果是否满足要求尚无定论，但是由于采用减振措施类型过多，而且这些措施大部分以改变扣件刚度来达到减振目的，导致整条线路刚度变化大，轮轨不匹配，诱发了异常钢轨波磨的产生，如北京地铁5号线采用了5种减振措施，地铁4号线采用了4种减振措施，然而这些线路开通不久就爆发了大规模的钢轨波磨现象，反而加剧了振动和噪声影响，同时也增加了维修养护成本，更为轨道交通的运营和管理埋下了巨大的安全隐患。
因此，寻求出一种低成本、适合全线使用的减振措施是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的实施例提供了一种轨道减振道床装置，以提出一种低成本、适合全线使用的轨道减振道床装置。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种轨道减振道床装置，包括：
在轨道整体道床上距两侧钢轨外侧一定距离处分别设置多个孔槽，在同一侧的多个孔槽排列成一个孔列，所述孔列和同侧的钢轨平行。
优选地，通过改变孔槽的横截面积、深度和/或单体间距来调节所述轨道减振道床装置的减振性能。
优选地，通过增大孔槽横截面面积、增加孔槽深度和/或减小孔槽的单体间距来提高所述轨道减振道床装置的减振性能。
优选地，将距离钢轨最近的一排孔列作为第一排孔列，在距离所述第一排孔列外侧一定距离处分别设置多个第二排孔槽，在同一侧的多个第二排孔槽排列成一个第二排孔列，所述第二排孔列和同侧的钢轨平行。
优选地，所述第二排孔列的每个孔槽的中心设置在第一排孔列中的相邻孔槽之间的任何位置
优选地，所述第二排孔列的每个孔槽的中心设置在第一排孔列中的相邻孔槽之间的中心点延线断面处。
优选地，所述第二排孔列中的每个孔槽和所述第一排孔列中的每个孔槽平行设置。
优选地，所述孔列中单体的横截面半径r为8～15mm。
优选地，所述孔列中，所述孔列中单体的深度大于15mm。
优选地，所述孔列中单体中心间距为4～8r。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过在原有的整体道床型式基础上，在整体道床距两侧钢轨外侧一定距离处，挖取若干等间距单体孔槽—孔列；孔列道床通过孔列对入射振动波造成干扰，使其发生反射、散射和衍射效应，产生的次声振动波与入射振动波相互作用互相抵消，从而达到减振降噪的目的；孔列道床可以通过改变孔列中单体的横截面面积、深度和/或单体间距来调节其减振性能。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种单排孔列道床示意图；
图2为本发明实施例提供的一种双排孔列道床示意图；
图3为本发明实施例提供的一种矩形隧道断面下的道床截面布置图；
图4为本发明实施例提供的一种矩形隧道断面下的道床平面布置图；
图5为本发明实施例提供的一种马蹄形隧道断面下的道床截面布置图；
图6为本发明实施例提供的一种马蹄形隧道断面下的道床平面布置图；
图7为本发明实施例提供的一种圆形隧道断面下的道床截面布置图；
图8为本发明实施例提供的一种圆形隧道断面下的道床平面布置图；
图9为本发明实施例提供的一种马蹄形隧道断面下双排孔列道床截面布置图；
图10为本发明实施例提供的一种马蹄形隧道断面下双排孔列道床平面布置图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例将屏障理论引入到轨道系统内部，通过设置屏障的方式来减少振动对周围环境危害，将若干个屏障隔离层置于道床结构内部，由于振动波在遇到屏障时会发生散射效应，并在反射、透射、衍射或折射过程中能量得到消耗，即振动波导效应，因此在隔离层后，振动波的能量降到很低，从而达到减振的目的。
本发明实施例创新性地提出了孔列道床的概念，将孔列道床作为屏障隔离层，在保留轨道系统刚度特性的同时，也起到了良好的减振效果。且孔列都是设置在道床功能区以外的区域，所以解决地铁减振与优良轮轨关系共存的问题，提供一种可以全线使用的减振措施。
本发明实施例所涉及的作为屏障隔离层的孔列道床有以下两种：1)如图1所示的单排孔列的减振道床；2)如图2所示的双排孔列的减振道床。
1：针对单排孔列的减振道床
本发明实施例提供的一种矩形隧道断面下的道床截面布置图如图3所示、道床平面布置图如图4所示，马蹄形隧道断面下的道床截面布置图如图5所示、道床平面布置图如图6所示，圆形隧道断面下的道床截面布置图如图7所示、圆形隧道断面下的道床平面布置图如图8所示。
在轨道整体道床上距两侧钢轨外侧一定距离处分别设置多个孔列，在同一侧的多个孔槽排列成一个孔列，所述孔列和同侧的钢轨平行。短间距的孔槽列队(孔列)形成了一组屏障，屏障是会造成能量的散射的，研究表明这种能量的散射也是具有方向性的。散射无形当中加大了入射波的几何阻尼，为原入射波与散射波相互跌加消减提供了可能，本发明通过改变孔列单体(即孔槽)的横截面积、深度和/或单体间距来调节孔列的减振性能。同时，本发明以插入损失作为评价标准通过对大量的参数优化发现，增大单体横截面面积、增加单体深度和/或减小单体间距都能提升装置的减振性能。因此在充分考虑到结构限界要求和施工便捷的基础上，尽可能的采用大截面、短间距和高深度的设计(空槽深度最大可达隧道结构边缘)
具体实施方式为：通过打孔机在道床线路中线(1)设定距离以外进行孔列(2)设置，上述设定距离可以为1200mm。孔列中每个单体半径r保持8～15mm范围内，深度最小为15mm,最大可达到隧道结构边缘，孔列单体中心间距在4～8r之间。这种型式可以应用于各种类型的隧道，包括矿山法施工的隧道、盾构法施工的隧道、明挖法施工的隧道等。
2、针对双排孔列的减振道床
本发明实施例提供的一种马蹄形隧道断面下双排孔列道床截面布置图如图9所示，图10为本发明实施例提供的一种马蹄形隧道断面下双排孔列道床平面布置图如图10所示。将距离钢轨最近的一排孔列作为第一排孔列，在距离所述第一排孔列外侧一定距离处分别设置多个第二排孔槽，在同一侧的多个第二排孔槽排列成一个第二排孔列，所述第二排孔列和同侧的钢轨平行。
所述第二排孔列的每个孔槽的中心设置在第一排孔列中的相邻孔槽之间的任何位置，优选地设置第一排孔列中的相邻孔槽之间的中心点延线断面处；或者，所述第二排孔列中的每个孔槽和所述第一排孔列中的每个孔槽平行设置。
第二排孔列在第一排孔列的基础上采用同样的参数优化法进行设计，在保证深度的前提下，尽可能地寻求最大的横截面单体和最小的单体间距。同时，根据既有研究成果表明，当双排孔列间距在0～1.5r时，随着间距的增加，屏障的隔振效果也逐渐变好。本发明以Z振级的插入损失作为评价标准进行了参数优化发现：两排孔列采用梅花形布置对减振性能提高最大。双排孔列道床会造成入射波更为复杂的散射和衍射，在加大几何阻尼的同时，使入射波相互消减的更为彻底。从而达到减振的目的。
具体实施方式为：如图2所示，在第一种型式下，通过对第一排孔列(2)外10～20mm处施做第二排孔列(3)。第二排孔列中每个单体半径r保持8～15mm范围内，深度最小为15mm,最大可达到隧道结构边缘，单体中心间距在4～8r之间，两排孔列采用梅花形布置，即：第二排孔列的每个单体中心设置在第一排孔列单体间的中点。这种型式可以应用于具有双层衬砌型式的隧道，如矿山法施工的隧道。
在实际应用中，还可以设置三排或者更多排的孔列。多排孔列的排列方式也可以多样。
上述轨道整体道床中设置的单排或者多排孔列对钢轨传来的入射振动波造成干扰，使其发生反射、散射和衍射效应，产生的次声振动波与入射振动波相互作用互相抵消，从而达到减振降噪的目的。孔列道床可以通过改变孔列中单体的横截面面积、深度和单体间距来调节其减振性能。
综上所述，本发明实施例通过在原有的整体道床型式基础上，在整体道床距两侧钢轨外侧一定距离处，挖取若干等间距单体孔槽—孔列；孔列道床通过孔列对入射振动波造成干扰，使其发生反射、散射和衍射效应，产生的次声振动波与入射振动波相互作用互相抵消，从而达到减振降噪的目的；孔列道床可以通过改变孔列中单体的横截面面积、深度和单体间距来调节其减振性能。
本发明实施例提供了一种新型轨道减振措施，具有施工便捷、轨道减振措施种类单一、造价低等特点，适合全线使用。本发明在解决地铁减振降噪问题的同时，维持轨道结构合理刚度及其平顺性，保证整条线路刚度的均一性，对于减少振动影响及消除波磨现象具有着重大的意义。确保运营行车安全，提高经济效益。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种轨道减振道床装置，其特征在于，包括：
在轨道整体道床上距两侧钢轨外侧一定距离处分别设置多个孔槽，在同一侧的多个孔槽排列成一个孔列，所述孔列和同侧的钢轨平行；
将距离钢轨最近的一排孔列作为第一排孔列，在距离所述第一排孔列外侧一定距离处分别设置多个第二排孔槽，在同一侧的多个第二排孔槽排列成一个第二排孔列，所述第二排孔列和同侧的钢轨平行，所述第二排孔列的每个孔槽的中心设置在第一排孔列中的相邻孔槽之间的中心点延线断面处。
2.根据权利要求1所述的轨道减振道床装置，其特征在于，通过改变孔槽的横截面积、深度和/或单体间距来调节所述轨道减振道床装置的减振性能。
3.根据权利要求2所述的轨道减振道床装置，其特征在于，通过增大孔槽横截面面积、增加孔槽深度和/或减小孔槽的单体间距来提高所述轨道减振道床装置的减振性能。
4.根据权利要求3所述的轨道减振道床装置，其特征在于，所述第二排孔列的每个孔槽的中心设置在第一排孔列中的相邻孔槽之间的任何位置。
5.根据权利要求4所述的轨道减振道床装置，其特征在于，所述第二排孔列中的每个孔槽和所述第一排孔列中的每个孔槽平行设置。
6.根据权利要求1至5任一项所述的轨道减振道床装置，其特征在于，所述孔列中单体的横截面半径r为8～15mm。
7.根据权利要求6所述的轨道减振道床装置，其特征在于，所述孔列中，所述孔列中单体的深度大于15mm。
8.根据权利要求7所述的轨道减振道床装置，其特征在于，所述孔列中单体中心间距为4～8r。
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