由于城市轨道交通的高速发展，其产生的振动和噪声问题不容忽视。城市交通轨道尤其是地铁轨道，不可避免地穿越人口密集区和重要建筑物下，列车行驶时产生的振动和噪声严重影响了人们正常的工作和生活。交通引起的振动噪声已被列为世界七大环境公害之一，因此设法降低城市轨道的振动和噪声，让人类与自然的关系更加和谐，成了人们普遍关注的问题。因此对轨道的减振、降噪能提出了更高的要求。

地铁减振降噪研究存在的问题

近年来，在城市轨道交通中已使用多种新型减振轨道结构形式和多种减振降噪措施，但普遍存在施工工序繁杂、工期长、成本高、性价比低等不足，制约着城市轨道交通在减振降噪方面的发展。我国轨道交通的减振降噪方案设计中，采用了大量的国外轨道的减振降噪技术和产品。但对于其评价，我们所看到的数据都是由供货商提供的，没有相应的对比对象。再次，由于在轨道减隔振方面的研究和工程实践起步较晚，所采用的减振降噪技术方案都比较单一，所以新材料、新工艺、新结构的研发和性能试验就显得尤为重要和急迫。因此，必须对目前各种减振降噪技术进行梳理、总结、归纳，从而掌握具有更好的减振技术，拥有更经济的工程造价和更优良的轨道交通装备，将这些轨道结构应用于建设中，这些都是值得更进一步研究的。

减振降噪的一般措施

轨道结构主要由钢轨、扣件及轨下基础组成。根据振动理论，轮轨之间的振动噪声与轨道各部件的质量、刚度以及结构阻尼密切相关。轨道结构的减振降噪则主要是通过改变结构参数来实现。

与有碴轨道相比，无碴轨道具有整体稳定性好、维修少等优点，但其缺点是振动噪声较大，尤其是用于高架轨道时更为突出，对此，应采取有效的减振降噪措施。

从轨道结构方面来看，国外已尝试的减振降噪措施主要有：

(1)采用焊接长钢轨；

(2)采用减振型钢轨；

(3)采用减振型扣件(如双重铁垫板式、剪切型、压缩型和低刚度型等等)；

(4)采用减振型轨下基础(如有碴轨道采用弹性轨枕和道床弹性胶垫，无碴轨道则采用弹性支承块、防振型轨道板等等)；

(5)采用钢轨打磨技术。

这些措施均已被证明具有不同程度的减振降噪效果，适应环保要求。例如，由弹性支承块、道床板和混凝土底座及配套扣件构成的弹性支承块式轨道结构 减振降噪的效果较为明显，因此，对于振动和噪声敏感的地段，特别是高架结构，采用弹性支承块式无碴轨道结构是比较理想的方案。

减振型轨下基础的研究也很有价值，如在碎石道床的基础上，加设弹性轨枕道床和道碴垫道床，增加道床弹性，可有效降低道碴振动，与一般碎石道床相比，其减振效果可达5～15dB。新加坡、香港地铁的特殊减振地段采用浮置板结构，减振效果非常显著。另外控制轨道不平顺度也能获得很好的减振降噪结果。例如，钢轨打磨后，在振动频率为8～100Hz范围内，振动噪声下降 4～8dBA，站台上的振动噪声下降 5～15dBA。

另外，橡胶材料在轨道交通减振降噪中应用很广，如轨下胶垫、支承块下胶垫、桥梁橡胶支座等，但橡胶材料配方工艺不同，其减振降噪效果就不同，而且其耐磨性能和抗老化性能也不同。因此，研制高性能橡胶材料至关重要。如ZnOw改性橡胶复合材料，开发既具有优越的减振降噪性能又具有良好的耐磨、抗老化性能的橡胶垫板产品，进而研制出新的减振型轨下胶垫、扣件铁垫板下胶垫和支承块下胶垫等系列产品，为减振型轨道结构提供配套部件。开发高效轻质的减振降噪新材料，包括单相匀质的新材料和多层结构的复合材料。进行高效吸声、隔声材料的体结构设计，提高隔声性能。借助有限元等分析手段对不同吸声、隔声材料的性能进行模拟，优化吸声、隔声体的性能。

轨道结构减振隔振方案设计及其动力性能预测

在国内外轨道交通减振降噪研究成果的基础上，结合我国轨道交通实际，围绕轨道结构开展各种可能的减振隔振结构设计和参数优化研究，主要开展以下工作：

(1)弹性支承块式无碴轨道结构参数设计。目前我国轨道交通主要采用承轨台式混凝土道床结构，由于只有扣件弹性垫板一个减振环节，而轨道整体刚度大，其减振效果并不理想。若在承轨台下设置一层橡胶垫，便能大大降低轨道整体支承刚度，显著提高轨道的减振降噪性能。这种结构已被瑞士、丹麦、英国、法国等采用，特别是在英法海峡隧道和我国长大秦岭隧道内得到了成功应用，被证明具有优越的减振降噪性能。本项目还将研究其应用技术条件，并通过车辆-轨道耦合动力学新理论对其进行动力学参数优化设计。

(2)防振钢轨设计。在钢轨轨腰两侧粘贴(或包覆)防振吸音材料(如橡胶、树脂)，可望获得较理想的降噪效果，适用于需特殊降噪地段(如医院、学校和住宅区附近)。通过对不同的防振吸音材料的理论和实验研究，找出其最佳的防振材料及其粘附方案。

(3)浮置板式轨道结构设计及动力学评估。该结构是用扣件把钢轨固定在钢筋混凝土浮置板上，浮置板置于可调的橡胶支座上，浮置板两侧用弹性材料固定，形成一种质量-弹簧系统。为探索其应用于轨道交通的可行性与经济性，拟运用车辆-轨道耦合动力学理论，具体评估车辆运行于 浮置板式轨道结构上的动力学能。

(4)有碴轨道减振设计。运用车辆-轨道耦合动力学理论及有关仿真软件，以目前我国有碴轨道结构参数为基础，通过对高弹性轨下胶垫、弹性轨枕和道碴下胶垫等所进行的轮轨动力分析，评估其减振效果，并确定轨道各部件刚度的合理设计范围。

基于以上不同减振隔振轨道结构方案的分析，结合轨道交通运营实际，提出最优动力性能轨道结构方案，包括适合于一般地段和特殊要求地段的方案各一套。在部分轨道交通线上根据最优轨道结构方案试铺试验线段，或对试验地段线路局部改造，加设关键减振技术环节，通过过路列车运行测试其减振降噪效果。

综上所述，与环境的协调是城市轨道交通实现可持续发展的生命。地铁列车运行引起的环境问题，是城市交通轨道实现可持续发展必须要解决的问题。人们对生活质量的要求越来越高，对于同样水平的振动，过去可能不被认为是什么问题，而现在却越来越多地引起公众的强烈反应，这些都对交通系统引起的结构振动及其对周围环境影响的研究提出了新的要求。也引起了各国研究人员的高度重视。新技术新工艺新材料在地铁减振降噪领域的应用，显著改善了地铁穿越区及附近区域的生活、工作环境状态，值得借鉴和推广。大量运用高新技术成果，并研制以高新技术为基础的新型低污染无污染城市轨道交通，对推动“绿色交通”及其产业发展具有重要的作用，这将使城市的环保水平、环保形象获得大幅度提升，为创建环境优美的山水园林城市发挥重要作用。

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