Методы ограничения вибрации и шума на железнодорожном транспорте

Методы ограничения вибрации и шума на железнодорожном транспорте

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 относительно 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.