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北斗智库环保管家网讯：展示：中国土木工程学会轨道交通分会城市轨道交通技术创新推广项目
宽频型阻尼减振降噪技术在波磨噪声治理中的应用研究
完成单位：青岛科而泰环境控制技术有限公司
主要完成人：尹学军、刘兴龙、刘永强
关键技术内容及技术路线
1. 关键技术－约束阻尼
本项目应用的关键技术是约束阻尼和动力吸振器两种技术的结合。
基于约束阻尼技术发明的迷宫式约束阻尼板是在钢轨上粘贴迷宫式约束阻尼板，增大钢轨阻尼，吸收700-20000Hz频段内的钢轨振动，降低钢轨和车轮发出的噪声。
迷宫式约束阻尼结构由联结板和约束板及两者之间的阻尼层组成，联结板与约束板上设有相互配合的、实心或空心的凹凸结构或翅片，构成蜿蜒曲折的迷宫式阻尼腔室，阻尼腔室内充满高性能的阻尼材料，联结板的表面形状同待粘贴的钢轨表面的形状一致，通过高强度、高刚性粘结胶粘贴在钢轨的非工作表面。
与普通单层约束阻尼结构相比，迷宫式约束阻尼钢的阻尼面积大于粘贴表面，阻尼力矩显著增加，耗能作用加强。
迷宫式约束阻尼产品实物照片
2. 关键技术－动力吸振器
动力吸振器（TMD）即为调谐质量减振器，目前广泛用于机器设备、建筑结构和桥梁的振动控制，它是一个由弹簧、阻尼和质量元件组成的振动系统。TMD装置的减振原理如图3所示，安装有TMD的主结构在外界激励作用下产生振动时，会带动TMD一起振动，TMD振动产生的惯性力将反作用到主结构。调谐TMD系统的固有频率，可以使TMD的振动方向与主结构振动方向相反，抵消主结构的惯性力，降低主结构的振动响应幅值，实现对主结构振动控制的目的。
钢轨TMD断面结构
3. 技术路线
首先通过对钢轨波磨轨道现场测试，对车内噪声以及钢轨过车振动进行测试分析，掌握波磨特征、钢轨振动特性以及波磨与振动噪声相关性。
然后进行钢轨动力吸振器研制设计与实验室测试。实验室测试通过后，进行批量生产。
最后进行现场安装以及安装前、后降噪效果测试评价。
主要技术特点和创新点
1. 在环保、节能、创新方面的指标
在已经实际应用的项目中，第三方测试数据表明车厢内噪声降低7dBA以上，钢轨打磨间隔延长了一倍以上。
2. 主要技术特点和创新点
（1）项目的主要技术特点
首先是对钢轨波磨区间进行现场测试分析，研究波磨噪声与轨道振动特性以及两者的相关性。
其次根据钢轨振动特性，对宽频型钢轨阻尼器的振动频率进行针对性设计。
（2）主要的技术创新点
可以根据实际项目中钢轨波磨噪声和钢轨的振动特性，有针对性的研制钢轨动力吸振器，从而治理钢轨波磨噪声并延缓波磨形成与发展。
3. 技术成果评价、取得专利、是否编制技术规范标准等情况说明
科而泰研制的迷宫式约束阻尼技术，已成功用于治理曲线啸叫噪声，上海地铁吴中路车辆段现场测试结果显示在曲线段5-15km/h速度范围内，降噪效果为6-9dBA，1000Hz以上频率范围的减振降噪声效果十分明显。该技术已经申请国家发明专利，并授权。
宽频性阻尼减振降噪技术可实现对200Hz以上频率范围的波磨噪声和曲线啸叫的治理，车厢内降噪效果达到7dBA，也已申请国内、国外的专利，并已授权。目前已形成企业标准，还未编制技术规范标准。
阻尼钢轨降噪效果
阻尼钢轨减振效果
成果应用情况说明
1. 使用效果评价
该产品先后成功完成了重庆地铁1号线与北京地铁14号线钢轨波磨噪声治理项目，车厢内降噪效果达到7dBA，并且在以上两个项目中宽频型减振降噪技术有效延缓了钢轨波磨的发展，钢轨打磨间隔延长了一倍以上。
2. 市场需求分析
目前国内大多城市地铁开通运营线路的小半径曲线区间的钢轨均出现钢轨波磨问题，导致列车在通过该区间时车厢波磨噪声与啸叫声非常突出，严重影响乘客的乘车舒适度，并且增加了轨道维护成本与行车安全隐患。本科研项目拟通过在钢轨安装宽频型减振降噪装置器，降低轮轨振动噪声，抑制减缓波磨形成和发展。
安装宽频型阻尼减振降噪装置后，预计能大幅降低波磨频段的噪声，改善乘客乘坐的舒适性。并能对小半径区段钢轨波磨的发展起到很好的延缓作用，减少钢轨的打磨周期，延长钢轨的使用寿命和车轮旋轮的周期。通过该项目的研究，力求为中国地铁的后续建设以及既有线路的减振降噪摸索出一条简单有效、科学合理的新途径，并为我国轨道交通噪声与波磨治理提供技术支持和切实有效的解决方案。
3. 与国内外同类产品或技术的竞争力分析，成果产业化前景分析
在日本，有一种约束阻尼板安装在钢轨上用于降低轮轨噪声，钢轨附近测点降噪效果不超过3dBA。在欧洲的一些国家，钢轨动力吸振器应用较多，降噪效果可达3-4dBA。
近年来及未来十年，国内各个城市轨道交通系统处于飞速发展阶段，同时人们对环境舒适性要求不断提高，钢轨波磨噪声与曲线啸叫噪声将是今后不得不面临且亟需治理的问题，现在国内地铁运营部门对波磨问题的重视程度还不够，能够研发和生产降低轮轨噪声和治理波磨发展系列产品的单位很少，因此，宽频型阻尼减振降噪技术将会有广泛的工程应用前景。
经济效益和社会效益评价
通过对已经完成的降噪项目的测试，车厢内噪音有了显著的降低，钢轨波磨的发展速度得到抑制和延缓。预计在地铁波磨段项目中，安装宽频型阻尼减振降噪装置后，能大幅降低波磨频段的噪声，改善乘客乘坐的舒适性。并能对小半径区段钢轨波磨的发展起到很好的延缓作用，减少钢轨的打磨周期，延长钢轨的使用寿命和车轮旋轮的周期。
直接经济效益：减少钢轨打磨频次，由此产生的成本降低包括：打磨成本、人工成本、设备折旧成本、燃油动力成本、打磨材料成本，换轨成本等，节省了大量的人力物力。
