الخلفية: من أين تأتي الضوضاء المتدحرجة
عندما تمر عجلة فوق السكة، تؤدي المخالفات الصغيرة على كلا السطحين إلى إثارة اهتزاز العجلة والسكة والنائمة. يشع السكة معظم الضوضاء المحمولة جواً في نطاق 500 إلى 2000 هرتز، ويقع نظام التثبيت مباشرة في مسار النقل بين قاعدة السكة والهيكل الداعم. ينقل التثبيت الصلب هذا الاهتزاز دون تغيير تقريبًا، في حين أن التثبيت المرن يمكن أن يخففه إذا تم اختيار الصلابة والتخميد بشكل صحيح. وبالتالي فإن المهمة الهندسية لا تتمثل في إسكات السكة نفسها، بل التحكم في مقدار الاهتزاز الذي يترك قاعدة السكة ويصل إلى النائم والأرض المحيطة.
أذرع التصميم في نظام المشبك والتثبيت
الصلابة العمودية للتثبيت
تعمل الصلابة الرأسية المجمعة للمشبك والوسادة الموجودة أسفل السكة- على ضبط سلوك الرنين للمسار. تعمل التجميعات الأكثر ليونة على تقليل التردد الطبيعي للسكة على دعاماتها وتقليل انتقال الاهتزازات ذات التردد العالي-، على حساب انحراف أكبر للسكة تحت الحمل. تحدد أدوات التثبيت المرنة النموذجية للخطوط الحضرية الحساسة للضوضاء- صلابة الوسادة الثابتة في نطاق من 20 إلى 60 كيلو نيوتن/مم، مقارنة بـ 100 كيلو نيوتن/مم أو أكثر لمسارات النقل الثقيلة-.
تحميل اصبع القدم واستقرار لقط
يعتمد أداء الضوضاء على الحفاظ على المشبك الذي يحافظ على حمل ثابت لإصبع القدم على سطح الوسادة. إذا استرخى حمل إصبع القدم، يمكن أن يرتفع السكة، وتصبح الوسادة فضفاضة، وتبدأ المجموعة في الثرثرة، مما يولد الضوضاء الخاصة بها. إن حمل إصبع القدم من 7 إلى 12 كيلو نيوتن لكل مشبك، اعتمادًا على نوع التثبيت، يحافظ على ثبات السكة ويحافظ على الصلابة المصممة.
التخميد في مواد الوسادة والمشبك
تضيف وسادات المطاط الصناعي المصنوعة من المطاط أو EPDM أو البولي يوريثين تخميدًا داخليًا يحول طاقة الاهتزاز إلى حرارة. يحدد عامل فقدان مادة الوسادة، بالإضافة إلى احتكاك التلامس بين قاعدة السكة والوسادة واللوح الأساسي، مقدار الطاقة المتبددة عند كل دعامة. تضيف بعض التصميمات طبقة تخميد أو مخمد سكة مضبوط على شبكة السكة لمنع الضوضاء المرتبطة بالتموج.
كيف يتم قياس الحد من الضوضاء
يتم قياس تقليل الضوضاء والاهتزاز من خلال مقارنة اختبار التثبيت مع التثبيت المرجعي في ظل ظروف مماثلة. يغطي المعيار EN 16272 قياس تقليل ضوضاء تثبيت السكك الحديدية على المسار الصابورة وغير الصابورة، ويتم استخدام وظيفة نقل التثبيت للتنبؤ بمستويات الضوضاء على جانب الطريق. تُظهر القياسات الميدانية على خطوط المترو ذات أدوات التثبيت المرنة عادةً انخفاضًا في الضوضاء على جانب الطريق يتراوح من 3 إلى 10 ديسيبل (A) مقارنة بالألواح الأساسية الصلبة، وتعتمد القيمة الدقيقة على حالة العجلة والسكك الحديدية وصلابة الوسادة وشكل المسار.
سيناريوهات التطبيق
أنفاق المترو والترام، حيث تتسبب الاهتزازات والضوضاء الهيكلية-في إزعاج المباني المجاورة؛ غالبًا ما يتم الجمع بين أدوات التثبيت المرنة والألواح العائمة.
الأقسام السكنية من الخطوط الرئيسية، حيث يتم فرض حدود الضوضاء على جانب الطريق؛ يتم تركيب وسادات ومخمدات السكك الحديدية أسفل-أثناء التجديد.
الجسور، حيث يشع الهيكل الضوضاء بكفاءة؛ تعمل أدوات التثبيت منخفضة الصلابة- على تقليل الاقتران بين السكة وسطح الجسر.
مسار بدون صابورة، حيث لا يوجد صابورة لامتصاص الاهتزاز، وبالتالي فإن وسادة التثبيت تحمل وظيفة المرونة الكاملة.
اعتبارات الاختيار والصيانة
قم بمطابقة صلابة الوسادة مع ميزانية صلابة المسار: فالناعمة جدًا تزيد من انحراف السكة وتوسيع المقياس وإجهاد المشبك؛ قاسية جدًا تهزم هدف الضوضاء.
التحقق من تحميل إصبع القدم بعد التثبيت وفي عمليات التفتيش المجدولة؛ يؤدي المقطع الذي فقد التحميل المسبق إلى تغيير سلوك الضوضاء في المجموعة بأكملها.
فحص حالة الوسادة: يؤدي التقدم في السن والتلوث بالزيت والمجموعة الدائمة من وسادات المطاط الصناعي إلى تقليل أداء الضوضاء والعزل.
تأكد من أن التثبيت متوافق مع ملف تعريف السكة وواجهة النائمة أو اللوحة الأساسية قبل تحديد التعديل التحديثي لتقليل الضوضاء.
المفاهيم الخاطئة الشائعة
تكون أدوات التثبيت الأكثر ليونة دائمًا أكثر هدوءًا. تعمل أدوات التثبيت الناعمة بشكل مفرط على زيادة انحراف السكة ويمكن أن تسبب اهتزازات منخفضة التردد؛ يجب ضبط الصلابة على النظام.
الحد من الضوضاء يتعلق فقط بالوسادة. يساهم حمل مشبك الأصابع وتخميد اللوح الأساسي وحالة سطح السكة بقدر مساهمة الوسادة نفسها.
يعمل نظام تقليل الضوضاء-التثبيت في أي سرعة قطار. وتعتمد الفائدة على التردد وينبغي التحقق من صحتها عن طريق قياس التطبيق المحدد.
الأسئلة المتداولة
س1: أي جزء من مقطع السكة يؤثر على الضوضاء؟
يحمل المشبك قدم السكة على الوسادة مع حمولة محددة لإصبع القدم ويضيف بعض التخميد من خلال التشوه المرن الخاص به، ولكن رافعات الضوضاء المهيمنة هي صلابة الوسادة ومجموعة التثبيت الشاملة.
س2: ما مقدار تقليل الضوضاء الذي يمكن أن تحققه أدوات التثبيت المرنة؟
تُظهر القياسات الميدانية عادةً انخفاضًا في الضوضاء على جانب الطريق بمقدار 3 إلى 10 ديسيبل (A) مقارنة بالمثبتات الصلبة، اعتمادًا على شكل المسار وصلابة الوسادة وحالة حاجز العجلة.
س3: هل لوحة السكة السفلية- أكثر أهمية من المقطع؟
بالنسبة لنقل الاهتزاز العمودي، تهيمن اللوحة، لكن المشبك يحدد ما إذا كانت اللوحة تعمل حسب التصميم. يجب تحديد كلاهما معًا كنظام تثبيت واحد.
س4: هل يؤدي تقليل الضوضاء-بأدوات التثبيت إلى إضعاف استقرار المسار؟
ليس بالضرورة. تعمل الصلابة المنخفضة على زيادة الانحراف، ولكن التصميمات الحديثة تحافظ على المقاومة الجانبية وتقيس-الحفاظ على الأداء ضمن المواصفات من خلال اللوح الأساسي والتثبيت.
س5: كيف يتم التحقق من تقليل الضوضاء في الموقع؟
تقارن قياسات الضوضاء على جانب الطريق وقياسات نقل الاهتزاز وفقًا للمواصفة EN 16272 أدوات التثبيت المثبتة بقسم مرجعي في ظل نفس ظروف المرور.
س6: هل يمكن ترقية أدوات التثبيت الموجودة للضوضاء فقط؟
نعم، في العديد من الحالات، يمكن استبدال اللوحة والمشبك بمتغير تقليل الضوضاء-إذا كانت اللوحة الأساسية، والمباعدة بين السرير وملف تعريف السكة متوافقة؛ مطلوب مسح الموقع أولا.