4.3. Снижение вибрации

4.3.1. Ограничение вибрации в источнике

Устранение износа и дефектов поверхности катания колес. Проточка бандажа колес применяется для уменьшения неравномерности износа поверхности катания, а также для уменьшения неровности поверхности катания. Проточка бандажей колеса приводит к существенному уменьшению вибрации лишь в том случае, когда неровность поверхности катания колес превышает неровность поверхности катания рельсов. Улучшения после проточки колес не произойдет при наличии волнообразного износа на поверхности катания рельсов. Ползуны, плохие стыки рельсов или деформированный рельс могут увеличить уровни вибрации на 10-20 дБ сравнению с ситуацией, когда колеса и рельсы имеют ровную поверхности катания, а путь – бесстыковую конструкцию.

При испытаниях, проведенных на скоростной пригородной железной дороге Юго-восточного управления транспорта (SEPTA) в Пенсильвании (США) было установлено, что проточка бандажей колес в условиях, типичных для обычной эксплуатации, и без заметных ползунов приводит к снижению уровня вибрации, обусловленной вибрацией грунта, возбуждаемой движением поез­дов, на 5-10 дБ для частот выше 100 Гц. Однако для частот ниже 100 Гц это ме­роприятие мало что дает, а то и вовсе не приводит к снижению вибрации (не го­воря уже о том, что иногда даже появля­ется случайное увеличение вибраций).

Предупреждение возникновения изно­са поверхности катания колес. Современ­ный подход к предупреждению или к минимизации образования ползунов со­стоит в оснащении новых вагонов си­стемами, предупреждающими буксова­ние с проскальзыванием, а также в про­ведении в некоторых случаях переосна­щения действующего подвижного соста­ва упрощенными вариантами автомати­ческих устройств для ограничения по­явления буксования с проскальзыванием колес, применяемых на некоторых вагонах Управления нью-йоркских город­ских железных дорог (NYCTA).

Шлифовка рельсов, уложенных в пу­ти. Шлифовка рельсов применяется на скоростных городских и на магистраль­ных железных дорогах для устранения неровностей, связанных с неравномер­ным прокатом или следами сварки сты­ка рельсов, а также для удаления волно­образного износа, отслаивания, растрескивания поверхности головки рельса и удаления вмятин на поверхности изно­шенного рельса.

Как и в случае проточки поверхности катания колес, влияние шлифовки рель­са на уменьшение шума и вибрации грунта значительно зависит от техни­ческого состояния до шлифовки поверх­ностей катания колеса и рельса. При отсутствии ползунов на колесах шли­фовка новых рельсов (при наличии неко­торых неровностей после прокатки) или обычно изношенных (без волнообразно­го износа) приводит к уменьшению уровней вибрации грунта на 2-10 дБ. При наличии волнообразного износа рельса шлифовка поверхности катания может привести к уменьшению шума, обусловленного вибрацией грунта, на 10-20 дБА.

Для полного выравнивания поверх­ности катания требуется около 110 про­ходов по рельсовому участку шлифо­вального поезда, оснащенного абразив­ными блоками.

Сварка рельсовых стыков и обеспече­ние точного относительного расположения рельсов. Можно ожидать, что всякое устройство, смягчающее удары, возни­кающие при проходе колеса через стыки рельсов, внесет свой вклад в уменьшение связанных с этим шума и вибрации. Замена звеньевого пути на бесстыковой является в этом отношении наиболее эффективной, так как сварные стыки (при правильной стыковке) в совокупно­сти уменьшают нарушения непрерыв­ности поверхностей соединяемых рель­сов.

Тщательное техническое содержание и обеспечение правильного относитель­ного положения стыков с болтовыми соединениями рельсов выгодно там, где имеется такой путь, особенно с целью избежать дополнительные рихтовки, ко­торые приводят к подскоку колес на стыке.

Можно ожидать также положитель­ных результатов от использования спе­циальных крестовин (например, подвиж­ных узловых крестовин), что приводит к уменьшению ударов и смягчает пере­дачу нагрузки колеса с одного рельсово­го звена на следующее.

Повышение гибкости системы буксо­вого рессорного подвешивания тележек. Буксовая система рессорного подвеши­вания, расположенная между осью ко­лесной пары и рамой тележки, - опора последней. Это является наиболее су­щественной конструктивной особенно­стью вагонной тележки, которая влияет на структурный шум и вибрацию. Хотя обычно демпфирование приводит к незначительное эффекту, однако в некоторых случа­ях оно может оказаться существенным.

Подрезиненные колеса. При подрезиненных колесах точка контакта на колесе перемещается в большей степени (а точ­ка контакта на поверхности катания рельса в меньшей степени) из-за неров­ности поверхностей катания колеса и рельса, тем самым уменьшаются вибра­ции рельса и соответствующий шум в зданиях, расположенных поблизос­ти.

Подрезиненные колеса могут также составлять часть системы рессорного подвешивания: замена стандартных ме­таллических колес на подрезиненные при­водит тогда к изменениям резонансных частот и демпфирующих характеристик этих систем.

Ограничение скорости движения поез­дов. Понижением скорости движения поезда можно уменьшить уровни шума, обусловленного вибрацией грунта, и уровень вибрации примерно на 4-9 дБ (характерное уменьшение составляет 6 дБ) на каждое уменьшение скорости движения поезда в 2 раза. В большин­стве случаев изменение уровня вибрации пропорционально 13-30 ед. (скорости), а наиболее типичное пропорциональное соотношение составляет 20 ед. (скорости).

Однако зависимость шума и вибрации от скорости движения меняется как с интенсивностью движения, так и с типом подвижного состава. Поэтому при движении грузовых составов снижение скорости может привести к изменению уровня демпфирования системы, а следовательно – к обратному эффекту и увеличению вибрации и шума.

4.3.2. Упругие элементы в конструкции пути

Упругое рельсовое крепление. Устрой­ство упругих креплений рельсов продиктовано стремлением изолировать вибрирующий рельс от шпал или других элементов, к которым прикреплен рельс. Одна из рекомендаций для до­стижения хорошей виброизоляции сво­дится к тому, чтобы использовать уст­ройство упругого рельсового скрепле­ния, жесткость которого будет обеспе­чивать статический прогиб рельса при нагрузке поездом в пределах от 2 мм до 5 мм.

Упругое основание под шпалами. В конструкциях упругих опор под шпала­ми упругий элемент помещается между шпалой и нижней частью тоннеля. При упругих рельсовых креплениях упругий элемент устанавливается между подош­вой рельса и шпалой. Дополнительная промежуточная масса, которая обеспе­чивается системой "плавающего" пути, совместно с возможностью использования более эластичных элементов под шпалами по сравнению с теми, что можно применить в рельсовых упругих креплениях, приводит к улучшению виброизоляционных свойств.

"Плавающее" основание пути. Наряду с тем что при упругих рельсовых креп­лениях и шпалах на упругом основании масса, расположенная над нижними уп­ругими опорами, значительно мень­ше той, которая является необрессоренной массой ходовой части тележек ваго­на.