“十一五”铁路环保成果及新技术应用研讨会论文集
铁路沿线环境振动监测分析
陈怡陆 孙 波 王雪娇
（沈阳铁路局节能环保监测站，沈阳 110021）
摘要：随着铁路现代化的发展，高速重载铁路运输势在必行。高速铁路在给人们出行带来便捷的同时 也带来许多环境问题，提高列车运行速度和增加牵引重量将不可避免地增大列车振动强度，铁路列车 引起的环境振动也成为越来越严重的社会问题，本文通过分析高速铁路的特点以及铁路振动产生的传 播特性，同时结合对秦沈客运专线沈局管内段进行的铁路振动监测结果，分析高速铁路振动对环境的 影响特点并提出具体的减振措施。
表 3 秦沈客运专线不同距离铁路振动衰减监测结果
列车车次
上下行
不同距离监测结果 VLzmax
15m
30m
60m
D10
上行
80.4
76.0
71.5
D24
上行
80.9
75.8
71.2
D1
下行
80.4
75.9
70.9
D25
下行
80.9
75.8
71.2
D5
下行
81.6
76.5
71.8
D2
上行
81.2
76.4
目前我国已建成了从北京至沈阳的快速客运通道：在 2003 年和 2005 年，实施了铁路第 5 次 和第 6 次大规模提速，初步建成以北京、上海、广州为中心，连接全国主要城市的全路快速客运 网，总里程达 1.6 万 km；到目前为止，中国已经批准开工的时速 200km 以上的新线建设项目有 武汉至广州、郑州至西安、北京至天津、合肥至南京、合肥至武汉、温州至福州等铁路，累计达 3000km。根据国务院批准的《中国铁路中长期发展规划》，到 2020 年，中国将投资 2 万亿元建设 高速铁路客运网。
关键词：高速铁路 振动 秦沈客运专线
一、我国高速铁路现状介绍
高速铁路是当今世界铁路高新技术的一项重大成就和安全可靠的现代交通工具，它在许多国 家迅猛发展，成为世界铁路的新潮流。目前，铁路速度的分档一般定为：时速 100～120km 称为 常速；时速 120～160km 称为中速；时速 160～200km 称为准高速和快速；时速 200～400km 称为 高速，时速 400km 以上称为特高速。
71.7
D28
上行
81.4
76.1
71.8
（三）监测结果分析 由以上监测结果可知： 1．在相同列车速度、距离等条件下，线路处于高架桥框构涵较路堤处的铁路振动有所降低。 本次通过对 10 列动车组的现场监测结果可知，铁路振动在高架桥处较路堤处降低 4.2～5.9dB，框 构桥处较路堤降低 2.6～4.4dB；同时三处所测得的振动值能够满足 GB10070-88《城市区域环境振 动标准》规定的铁路线两侧 80dB 的限值要求。 2．在相同线路类型和地面土坡及地貌条件下，随着路堤高度的增加，环境振动值将降低。本 次监测结果可知，在距离线路外轨 30m 处，路堤高度由 1m 升高至 3.5 时，振动值减少 3.4～3.8dB， 路堤 5m 时，振动值减少 4.9～5.8dB，这是由于增加了弹性，提高低频区隔振效果，振动经衰减 所致。同时三处所测得的不同路堤高度的振动值均能够满足 GB 10070-88《城市区域环境振动标 准》规定的铁路线两侧 80dB 的限值要求。 3．在相同线路类型、地面条件、路堤高度的条件下，铁路振动随距离的增加而逐渐衰减。由 本次监测结果可知，铁路振动在距离线路 30m 较距线路 15m 处衰减 4.4～5.3dB，距线路 60m 较 30m 处衰减 4.3～5.0dB。
二、铁路振动的产生及传播
铁路轨道是由钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备及道岔等主要部件组成的整体工程结 构，它的作用是引导机车车辆运行，直接承受由车轮传来的巨大压力，并把它传布给路基或桥隧 建筑物。机车车辆在轨道上运行时，车体的重量及运行中产生的各种力，都是通过轮对传递给钢 轨的，通常把机车车辆与轨道的相互作用称为轮轨间的动力作用。随着铁路运输向高速、重载方 向的发展，将对轮轨运输系统提出更多、更新的要求。行车速度愈高，运载重量愈大，轮轨之间
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五、高速铁路减振措施建议
1．高速铁路在轨道设计中应一次性铺设无缝线路，消灭钢轨接头，减少振动源； 2．采用无砟道床可有效降低振动源强，根据《客运专线噪声振动源强试验及对 44 号文修改 建议》[3]无砟道床较有砟道床振动源强低 6dB； 3．线路多以高架桥形式通过敏感区域，因为桥梁处铁路振动值较路堤处低约 5dB。 4．重型钢轨在受列车冲击时振动相对较小，随着钢轨重量的增加，钢轨的垂向刚度增大，因 而采用重型钢轨可有效抑制钢轨的垂向振动。 5．采用约束型复合高阻尼钢轨减振器镶嵌在钢轨轨腰来降低轮轨振动。采用钢轨阻尼技术可 以使钢轨振动减弱，高频段振幅可衰减 15dBA 以上[4]。 6．在减振要求较高段可采用减振型扣件或钢弹簧浮置板，减振扣件包括轨道减振器扣件和柔 性扣件。前者又称为科隆蛋，为全弹性分开式、三级减振。科隆蛋弹性扣件在减振要求较高地段 采用。其承轨板与底座之间用减振橡胶硫化粘贴在一起，利用橡胶圈的剪切变形获得较低竖向刚 度。轨道减振扣件的垂直刚度较低，而且不过度牺牲钢轨的横向稳定性。对于有碴轨道，其减振 水平为 10～15dB。钢弹簧浮置板隔振系统的隔振效果为 20～25 dB[5]。 7．设置地下隔振沟和隔振墙减振：地下隔振沟为阻断地表振动传播，减小铁路振动影响的有 效工程措施。无论铁路振动的距离衰减或因沟渠产生的衰减，均与振波的频率所处地基的波速相 关。振波频率越高，衰减越快；隔振沟要产生明显的减振效果，则沟深必须大于振波波长的 1/4。 因此采取隔振沟必须深度大于 5m，沟内可填塞聚氨酯泡沫塑料或类似软质材料，既耐压，又隔 振[4]。
71.2
75.4
上行
71.8
75.6
下行
70.6
75.9
下行
71.6
76.4
下行
72.8
77.5
上行
70.8
76.7
上行
71.9
75.9
上行
71.5
76.7
下行
72.5
77.6
框构涵
72.5 72.8 72.4 72.1 72.8 73.1 72.4 72.6 72.7 73.7
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我国高速铁路发展与世界先进水平相比差距很大，但经过中国科学家和铁路建设者的不懈努 力，已取得一系列突破和进展。1999 年 8 月开工建设的秦(皇岛)沈(阳)客运专线，全长 404km， 总投资 164 亿元人民币，是中国向世界高速铁路顶峰的一次新的冲刺，成为中国高速铁路的技 术和装备试验基地，为后来在中国各地修建的高速铁路累积了宝贵的经验。秦沈线于 2003 年 10 月 12 日正式开通运营，最新创造的国内铁路最高时速为 321.5km。
特点，提出了京沪高速铁路环境振动的建议限值为 90 dB 和 86 dB。
四、秦沈客运专线铁路环境振动测试
（一）监测方案 本次铁路环境振动测试选择秦沈客运专线 K682～K684 段运行的 CRH-5 动车组，线路为无缝、 60kg/m 钢轨、有碴道床，线路平直，列车运行通过速度约为 250km/h。监测内容为： 1．不同线路结构时铁路振动监测 分别在高架桥 K683+980、路堤 K682+500、框构涵 K682+878 设置监测点，监测点距离线路 30m 处。三处列车运行速度均为 260km/h。 2．不同路堤高度时铁路振动监测 分别选择路堤高度为 1m、2m、3m、5m 段在距铁路外轨中心线 30m 处设监测点。 3．不同距离铁路振动衰减监测 选择路堤高度为 3.5m 的有碴轨道，在距离铁路外轨中心线 15m、30m、60m 处设置监测点位。 （二）监测结果 1．不同线路结构时铁路振动监测结果，见表 1。
2．不同路堤高度时铁路振动监测结果，见表 2。
监测时间
8:22 9:20 10:50 13:10 13:20 13:30 14:20
列车车次
D4 D10 D1 D5 D2 D28 D6
表 2 秦沈客运专线不同路堤高度时铁路振动监测结果
上下行
不同路基高度监测结果 VLzmax
路基高 1m
路基高 3.5m
监测时间
8:20 9:21 9:50 10:48 10:58 13:08 13:19 13:30 14:20 18:45
列车车次
D4 D10 D24 D1 D25 D5 D2 D28 D6 D8
表 1 秦沈客运专线不同线路结构振动监测结果
上下行
高架桥
监测结果 VLzmax 路堤
上行
71.0
75.8
上行
· 10 ·
路基高 5m
上行
79.3
上行
79.4
下行
79.6
下行
79.8
上行
79.5
上行
79.7
上行
79.6
75.5
73.5
75.9
74.4
75.8
74.3
76
74.6
76.1
73.8Βιβλιοθήκη 75.974.476.2
74.7
3．不同距离铁路振动衰减监测，见表 3。
监测时间
9:22 9:50 10:50 11:00 13:10 13:20 13:30
参考文献
[1] GB10071-88.城市区域环境振动测量方法[S].国家环保总局，1989. [2] 焦大化，京沪高速铁路环境振动建议限值[J]. 北京：铁道劳动安全卫生与环保.2001 年，第 28 卷，4 期. [3] 李耀增，辜小安，刘兰华.客运专线噪声振动源强试验及对 44 号文修改建议[Z].2010. [4] 李峥. 铁路振动影响及其减振措施的分[J].武汉：科学论坛，2009. [5] 姜坚白.北京城市铁路振动与噪声控制对策[J].北京：铁道建筑 2003 增刊 64-66.