[00335607]嵌入式连续支承轨道成套技术及应用

一、任务来源 企业自选课题 二、应用领域和技术原理 该课题研究成果应用于城市轨道交通领域。 技术原理：嵌入式轨道减振和抑制波磨的原理与目前普通轨道有所区别,主要原理不仅是质量弹簧系统减隔振,也是采用了连续支承结构,改善轮轨接触关系,消除了轨枕离散支承钢轨而产生的pinned—pinned模态,抑制轮轨异常磨耗;同时消除了在其他特征频率下的振动幅值,减少了振动激励响应,从而减低轨道系统和车辆零部件的振动响应。 减振降噪方面：由于嵌入式轨道钢轨被高分子阻尼材料包裹,极大地降低了钢轨高频振动声辐射面积;同时高分子材料的大阻尼特性,钢轨纵向传递衰减率高,可更快衰减钢轨振动,降低轮轨噪声。 杂散电流的防护原理是来源于高分子阻尼材料的高绝缘性以及对钢轨的全包裹结构。 三、系统性能指标 （1）刚度：垂向刚度60~100kN/mm,横向刚度≥30kN/mm,纵向刚度≥15kN/mm; （2）减振（相比普通扣件式轨道,1～80Hz Z计权）：＞10dB; （3）降噪（相比普通扣件式轨道）：车内噪声降低5~6dB（A）,轮轨噪声降低5~7dB（A）; （4）疲劳后系统性能：静刚度变化率≤20%,轨距变化量≤3mm,300万疲劳后外观材料表面无开裂、脱粘等异常情况; 其他：杂散电流防护,＞15Ω.km（新线）。 四、与国内外同类技术比较 与国外同类技术相比,本课题研发的地铁嵌入式连续支承无砟轨道系统性能达到高级减振等级,同时兼具良好降噪性能和杂散电流防护效果。 五、成果创造性和先进性 成果创造性主要有： 1、提出了基于振源主动控制的新型轨道系统研发策略 针对地铁长期运营中环境振动与噪声影响突出、轮轨磨耗严重等关键难题,基于振源主动控制理念,提出了“主动减振降噪、连续支承、无扣件弹性阻尼轨道系统”。系统采用地铁车线耦合动力学正向设计思路,通过系统严谨的理论分析和科学试验,实现了列车-嵌入式连续支承轨道系统匹配设计,形成了一套研发、设计、施工和维护技术;并通过工程建设、运营线路测试及评估,充分验证了新型轨道系统的关键参数及性能指标。 2、发明了连续支承无砟轨道结构 发明了地铁嵌入式连续支承无砟轨道结构型式,提出了轨道结构整体系统设计和关键零部件设计方案,进行了系统的科研试验与检验,利用高分子材料替代传统扣件实现对钢轨的锁固,形成连续支承和连续锁固钢轨的等刚度系统,实现了从源头和传播途径进行波磨、振动噪声的主动控制。与离散支承扣件式轨道相比,连续支承结构改善了轮轨接触关系,抑制钢轨异常磨耗和波磨的过早产生,降低环境振动和轮轨噪声,车辆运行安全可靠、平稳舒适。现阶段形成产品系列化设计专利14项,其中发明专利3项,实用新型专利11项。 3、发明了嵌入式连续支承道岔 以6号道岔为研究示例,提出了连续支承、连续锁固的嵌入式连续支承道岔。以嵌入式轨道技术原理为基础,结合道岔设计要求,开发了一种对尖轨区段连续支承和锁固的嵌入式连续支承道岔,经过测试,嵌入式连续支承道岔在各区段具有较好的垂向刚度均匀性。 4、首次提出了连续锁固轨道断缝值设计及计算方法 由于连续支承轨道的纵向连续锁固效果,嵌入式连续支承轨道的断缝值远小于普通扣件式轨道的断缝值,结合嵌入式轨道结构,项目组首次提出了连续支承轨道断缝值的理论计算经验公式。 5、发明了弹性约束阻尼材料 通过高分子材料配方设计、系统地科研试验,成功发明了环境适应性强、工艺性能好、寿命长的弹性约束阻尼材料,并实现了相对低成本批产化;材料绝缘电阻达10^8Ω以上,轨道系统对地电阻达25.3Ω·km,有效防治杂散电流的影响。 6、研发了成套施工、养护维修工艺及装备 形成了完善的施工工艺及装备,并在实际线路施工中得以实践,提高了轨道系统施工精度和施工质量;形成了完善的养护维修工艺及装备,并在线路维护演练过程得以实践,自主研制配套的专用维护技术和装置,更换维护不影响列车正常运营。上述施工、维护工艺及设备在运营维护培训线上经过了全过程、全工艺的演练,验证其工艺有效性、设备可靠性。 7、形成了成套标准规则 形成了《四川省嵌入式连续支承无砟轨道标准设计图集（地铁）》,以及成套轨道系统施工维护规程,可有效指导地铁嵌入式轨道系统结构的设计、施工、维护和推广应用。 8、连续支承轨道正线首次应用 本项目研究单位将嵌入式轨道应用于广州地铁14号线上,属连续支承轨道在国内地铁领域的首次应用;此外,在国内有轨电车线路上大量采用。 成果先进性：本课题轨道结构、施工维护方法及其相关配套设备已获得国家专利14项,研究成果超预期。研究内容经国内外科技查新,在国内外公开发表的中外文献中,未见本研究成果的文献报道。本项目研究填补了国内城市轨道交通轨道系统多项空白,从系统线路测试效果来看,各项性能指标达到和超过了设计要求,整体技术水平达到国际领先水平。 六、历年获奖情况 （1）2019年中国城市轨道交通科技进步一等奖;（2）2020年中国交通运输协会科学技术一等奖;（3）2020年广东省市政行业协会科学技术一等奖;（4）第十届中国技术市场协会金桥奖项目二等奖。