Tło: Skąd pochodzi hałas toczenia
Kiedy koło przesuwa się po szynie, niewielkie nierówności na obu powierzchniach powodują drgania koła, szyny i podkładu. Szyna emituje większość hałasu przenoszonego przez powietrze w zakresie od 500 do 2000 Hz, a system mocowania znajduje się bezpośrednio na ścieżce przenoszenia pomiędzy stopką szyny a konstrukcją nośną. Sztywne mocowanie przenosi te drgania w niemal niezmienionej postaci, natomiast mocowanie sprężyste może je złagodzić, jeśli odpowiednio dobrana zostanie sztywność i tłumienie. Zadanie inżynieryjne nie polega zatem na wyciszeniu samej szyny, ale na kontrolowaniu ilości wibracji opuszczających stopkę szyny i docierających do podkładu i otaczającego go gruntu.
Dźwignie konstrukcyjne w systemie klipsowym i mocującym
Sztywność pionowa mocowania
Łączna sztywność pionowa zacisku i podkładki-pod szyną określa zachowanie rezonansowe toru. Bardziej miękkie zespoły obniżają częstotliwość drgań własnych szyny na jej podporach i zmniejszają przenoszenie wibracji-o wysokiej częstotliwości kosztem większego ugięcia szyny pod obciążeniem. Typowe mocowania sprężyste dla linii miejskich wrażliwych na hałas-określają sztywność podkładki statycznej w zakresie od 20 do 60 kN/mm w porównaniu z 100 kN/mm lub więcej w przypadku torów-do transportu ciężkiego.
Obciążenie palców i stabilność mocowania
Poziom hałasu zależy od tego, czy zacisk utrzymuje stabilne obciążenie palców na powierzchni podkładki. Jeśli obciążenie palców ulegnie zmniejszeniu, szyna może się podnieść, nakładka poluzuje się, a zespół zacznie drgać, co generuje własny hałas. Obciążenie palca od 7 do 12 kN na zacisk, w zależności od rodzaju mocowania, utrzymuje szynę w odpowiednim położeniu i zachowuje zaprojektowaną sztywność.
Tłumienie w materiałach podkładki i klipsa
Podkładki elastomerowe wykonane z gumy, EPDM lub poliuretanu zapewniają wewnętrzne tłumienie, które zamienia energię drgań na ciepło. Współczynnik stratności materiału nakładki wraz z tarciem stykowym pomiędzy stopką szyny, nakładkę i płytą podstawy określa, ile energii jest rozpraszane na każdym podporze. W niektórych projektach dodaje się warstwę tłumiącą lub dostrojony tłumik szynowy na środniku szyny w celu ograniczenia hałasu związanego-z pofałdowaniami.
Jak mierzona jest redukcja hałasu
Redukcję hałasu i wibracji określa się ilościowo poprzez porównanie mocowania testowego z mocowaniem referencyjnym w identycznych warunkach. EN 16272 obejmuje pomiary redukcji hałasu przytwierdzeń szynowych na torze podsypkowym i bez podsypki, a funkcja przenoszenia przytwierdzenia służy do przewidywania poziomu hałasu przytorowego. Pomiary terenowe na liniach metra ze sprężystymi mocowaniami zazwyczaj wykazują redukcję hałasu przytorowego od 3 do 10 dB(A) w porównaniu ze sztywnymi płytami podstawowymi, przy czym dokładna wartość zależy od stanu kół i szyn, sztywności podkładki i kształtu toru.
Scenariusze zastosowań
Tunele metra i tramwajów, w których wibracje i hałas-przenoszony przez konstrukcje zakłócają sąsiednie budynki; mocowania sprężyste są często łączone z płytami pływającymi.
Zamieszkalne odcinki głównych linii, na których obowiązują ograniczenia hałasu przydrożnego; Podczas renowacji montuje się-podkładki podszynowe i amortyzatory szyn.
Mosty, których konstrukcja skutecznie emituje hałas; mocowania o niskiej-sztywności zmniejszają połączenie szyny z pomostem mostu.
Tor bez podsypki, gdzie nie ma podsypki pochłaniającej drgania, dzięki czemu podkładka mocująca pełni funkcję sprężystą.
Rozważania dotyczące wyboru i konserwacji
Dopasuj sztywność podkładki do budżetu sztywności toru: zbyt miękka zwiększa ugięcie szyny, poszerzenie rozstawu i zmęczenie zacisku; zbyt sztywny, niweczy cel dotyczący hałasu.
Sprawdź obciążenie podpór po montażu i podczas zaplanowanych przeglądów; klip, który utracił napięcie wstępne, zmienia zachowanie całego zespołu w zakresie hałasu.
Sprawdź stan podkładek: starzenie się, zanieczyszczenie olejem i stały zestaw podkładek elastomerowych pogarszają zarówno hałas, jak i właściwości izolacyjne.
Zanim zdecydujesz się na modernizację-redukującą hałas, upewnij się, że mocowanie jest kompatybilne z profilem szyny i podkładem lub płytą bazową.
Powszechne nieporozumienia
Miękkie zapięcia są zawsze cichsze. Zbyt miękkie mocowania zwiększają ugięcie szyny i mogą wzbudzać wibracje o niskiej-częstotliwości; sztywność należy dostosować do systemu.
Redukcja szumów dotyczy tylko podkładki. Obciążenie palca zacisku, tłumienie płyty podstawowej i stan powierzchni szyny mają wpływ w takim samym stopniu, jak sama nakładka.
Mocowanie-redukujące hałas działa przy każdej prędkości pociągu. Korzyści zależą od częstotliwości i powinny zostać potwierdzone pomiarami dla konkretnego zastosowania.
Często zadawane pytania
P1: Jaka część zacisku szynowego wpływa na hałas?
Zacisk utrzymuje stopę szyny na podkładce z określonym obciążeniem palców i zapewnia pewne tłumienie poprzez własne odkształcenie sprężyste, ale dominującymi czynnikami wpływającymi na poziom hałasu są sztywność podkładki i ogólny montaż mocowania.
P2: Jak dużą redukcję hałasu mogą osiągnąć elastyczne mocowania?
Pomiary w terenie zwykle wykazują redukcję hałasu przytorowego o 3 do 10 dB(A) w porównaniu ze sztywnymi mocowaniami, w zależności od kształtu toru, sztywności podkładki i stanu-szyny kół.
P3: Czy podkładka pod-szyną jest ważniejsza niż klips?
W przypadku przenoszenia drgań pionowych dominuje podkładka, ale o tym, czy podkładka działa zgodnie z przeznaczeniem, decyduje klips. Obydwa należy określić łącznie jako jeden system mocowania.
Pytanie 4: Czy mocowania-redukujące hałas osłabiają stabilność toru?
Nie koniecznie. Niższa sztywność zwiększa ugięcie, ale nowoczesne konstrukcje utrzymują opór boczny i grubość,-utrzymując wydajność zgodnie ze specyfikacją dzięki płycie podstawowej i kotwieniu.
P5: W jaki sposób na miejscu sprawdzana jest redukcja hałasu?
Pomiary hałasu przytorowego i pomiary przenoszenia drgań zgodnie z normą EN 16272 porównują zainstalowane mocowanie z sekcją referencyjną w tych samych warunkach ruchu.
P6: Czy istniejące mocowania można zmodernizować wyłącznie pod kątem hałasu?
Tak, w wielu przypadkach nakładkę i zacisk można wymienić na wariant-tłumiący hałas, jeśli płyta podstawy, rozstaw podkładów i profil szyn są kompatybilne; najpierw wymagana jest ankieta na miejscu.