на главную карта сайта наши контакты

Защита от шума и вибраций

ACOUSTIC TRAFFIC LLC | Украина, Киев, пер. Крестовый, 8/9 | тел. +380 44 2803519
Виброизоляция

Виброизоляция железнодорожных путей с помощью подбалластных матов SYLOMER

Подбалластные маты фирмы Getzner® применяются с 1975 года в качестве упругой прокладки под щебёночной балластной призмой железных дорог. За счёт укладки подбалластных матов обусловленные движением поездов статические и динамические нагрузки в щебёночном балласте снижаются и более равномерно перераспределяются в подстилающее основание. Основными областями применения матов являются:

  • изоляция от вибрации на участках рельсовых дорог в плотно населённых районах: линии метро, городского общественного транспорта, железнодорожные линии местного сообщения и участки железных дорог для поездов дальнего следования, пролегающие в городской зоне;
  • защита строений и сооружений, чувствительных к вибрации или требующих усиленной звукозащиты, таких как: концертные залы, музеи, исторические памятники и др.;
  • уменьшение отражения вторичного воздушного шума от мостовых конструкций;
  • xповышение стабильности положения рельсового пути и снижение давления на щебень на высоконагруженных участках на твёрдом основании, и особенно на высокоскоростных участках.

Функция и конструкция матов фирмы Getzner

Применение подбалластных матов позволяет ограничить возникающие при движении поездов статические и динамические нагрузки в балластном слое и по возможности, снизив их и придав равномерную форму, передать их на нижнее строение пути.

Амортизирующий эффект в подбалластных матах достигается за счёт многослойной конструкции и абсорбционных свойств материалов SYLOMER® и SYLODYN®. Поверхностный слой матов состоит из пропитанного полиуретаном геотекстиля, характеризующегося высокой прочностью на растяжение и на разрыв. Этот слой мата деформируется под давлением балласта. Частицы щебеночного балласта проседают, занимая более устойчивое положение. Под весом балласта упругая прослойка деформируется. Отдельные щебенки укладываются более плотно, и их положение при этом стабилизируется. Площадь опоры увеличивается, воздействующие силы, распределяясь по плоскости, более равномерно передаются в нижележащие слои. Упругая прослойка сформирована из ячеистого материала SYLOMER® или SYLODYN®

В зависимости от типа мата, она состоит из одного или двух слоев. Плотность и толщина слоев подобрана таким образом, чтобы в целом обеспечивалась желаемая статическая и динамическая упругость. Неоднородность размеров щебня и неровная форма камней приводят к тому, что нагрузка на подбалластные маты распределена очень неравномерно - всего лишь от 1/3 до половины поверхности подбалластного мата фактически соприкасается со щебнем. В матах из плотного эластомерного материала этот показатель еще ниже из-за отсутствия способности к сжатию. Так как подбалластные маты фирмы Getzner обладают одинаковой упругостью в каждой точке поверхности, щебёночный балласт под воздействием нагрузки от проезжающего поезда может равномерно упруго деформироваться. При этом в значительной степени удаётся избежать относительного перемещения отдельных щебёнок, перераспределения плотности и связанных с этим осадок. Толщина и плотность упругого слоя подобраны таким образом, что материал, несмотря на неравномерную нагрузку, не подвергается нагружению до прогрессирующего диапазона кривой упругости. При увеличении нагрузки статическая и динамическая жесткости матов сохраняются неизменными.

Полный ассортимент материалов

Для самых различных областей применения подбалластных матов - от линий городской электрички до высокоскоростных участков железных дорог - фирма Getzner® разработала стандартный ассортимент марок материалов. Он учитывает как различные условия эксплуатации, так и различные требования к технике виброзащиты. Область применения характеризуется максимальной нагрузкой на ось и максимальной скоростью движения. Таким образом, фирма Getzner® может предложить самое экономичное решение для любой ситуации. Для особых случаев применения фирма изготавливает также маты специальных типов.

  Марка
материала
Область
применения
Осевая нагрузка,
кН
Скорость,
км/час
Статический коэффициент
податливости, Н/мм
SYLOMER® B123 метро < 130 < 100 0.01
SYLOMER® C225 линии городской электрички < 160 < 120 0.02
SYLOMER® D327 главные линии ж. д. > 160 < 120 0.03
SYLOMER® D619 главные линии ж. д. > 160 < 200 0.06
SYLOMER® D1019 главные линии ж. д. > 160 > 200 0.10
SYLOMER® D1519 главные линии ж. д. > 160 > 200 0.15
SYLOMER® B140 метро < 130 < 100 0.01
SYLODYN® CN225 линии городской электрички < 160 < 120 0.02
SYLODYN® DN325 главные линии ж. д. > 160 < 120 0.03
SYLODYN® BN140 метро < 130 < 100 0.01
SYLODYN® CN235 линии городской электрички < 160 < 120 0.02
SYLODYN® DN335 главные линии ж. д. > 160 < 120 0.03

Коэффициент податливости подрельсового основания и статическая жесткость

Жёсткость матов рассчитывается исходя из области применения, конструкции верхнего строения пути(толщина щебёночного балласта, площадь опирания и расстояние между шпалами, тип рельса) и условий эксплуатации (нагрузка на ось, максимальная скорость). Мерой упругости пути, согласно Техническим условиям DB-TL* 918071, является коэффициент податливости основания (постели шпал). Он соответствует секущему модулю в диапазоне напряжений от 0,02 Н/мм2 до 0,10 Н/мм2. Нормативные значения коэффициента податливости основания можно найти, например, в "Технических условиях DB/TL 918071", раздел 2.5. На железных дорогах местного сообщения (метро, городские линии с осевой нагрузкой < 130 кН и скоростях < 100 км/ч) наилучшим образом зарекомендовали себя маты с коэффициентом < 0,01 Н/мм3. Коэффициент податливости основания является основным фактором, определяющим прогиб рельсов при движении поезда. При соблюдении названных рекомендаций прогиб рельсов, как правило, составляет менее 3 мм. Многолетний опыт использования матов показал, что при их применении обеспечивается очень хорошая стабильность пути. Фактический прогиб рельсов может быть определен из расчетов линии прогиба.

* DB-TL - технические условия поставки материалов Немецким железным дорогам (DB - Дойче Бундесбан -Немецкие железные дороги).

Эффективность и коэффициент потерь

Эффективностью подбалластного мата обычно является уровень снижения структурных шумов, достигаемый при его использовании. Для оценки эффективности факторы, определяющие вибрацию, то есть тип подвижного состава и его состояние, скорость движения, а также состояние верхнего строения пути и условия вокруг пути при проведении измерений с использованием мата и без него всегда должны быть абсолютно одинаковыми.

Эффективность представляется через так называемый "коэффициент потерь", который выражается в виде разности уровней третьоктав-ных частотных спектров. Эффективность - это не только свойство одного лишь подбалластного мата, а характеристика всей системы в целом - от подвижного состава до нижнего строения пути.

Особое значение имеют следующие параметры:
  • неподрессоренная масса подвижного состава;
  • динамическая жёсткость, демпфирование и масса верхнего строения пути без мата;
  • динамическая жёсткость и изолирующая способность мата (в зависимости от нагрузки, частоты и амплитуды);
  • сопротивление вибрации нижнего строения пути.

Основные взаимосвязи, необходимые для понимания и расчёта этих параметров, опубликованы авторами R.Wettschureck и UJ. Kurze в издании Acustica (1985, Vol.58, pp. 177-182). Многочисленные испытания в различных условиях, проведённые Дойче Бундесбаном, показали хорошую корреляцию между расчётными и экспериментальными значениями. Расчетная модель предполагает, что динамические свойства подбалластных матов в исследуемом диапазоне нагрузок и частот почти полностью описываются двумя параметрами -динамической жёсткостью и коэффициентом потерь. Подбалластные маты фирмы Getzner выполняют это условие, так как их динамическая жёсткость мало зависит от частоты, нагрузки и амплитуды (рис.1).

Типичная для подбалластных матов фирмы Getzner® зависимость коэффициента потерь от частоты изображена на графике (рис. 2). Кроме того, эта иллюстрация наглядно показывает на примере хорошее совпадение коэффициента потерь, полученного путём измерений и рассчитанного по вышеприведённой модели. Для подбалластных матов фирмы Getzner® характерен крутой рост эффективности в диапазоне частот выше резонанса системы (в показанном примере 20 Гц). Особенно высокая эффективность достигается в диапазоне частот, в котором в конструкции верхнего строения пути без применения матов возникает так называемый резонанс колесо-рельс (от 50 до 80 Гц в зависимости от жёсткости балласта). В большинстве случаев применения особенно важна эффективность в диапазоне частот ниже 80 Гц, так как эти низкочастотные колебания более интенсивны. В этом диапазоне также находятся вибрации, характерные для зданий и элементов конструкций (например, собственные колебания потолков и стен).

Опыт, накопленный более чем за два десятилетия, и расчётная модель Wettschureck/Kurze позволяют сделать очень достоверный прогноз снижения вибраций при применении подбалластных матов фирмы Getzner®. Расчёт должен выполняться для каждого случая применения и для каждого типа мата отдельно - это входит в стандартный комплекс услуг, оказываемых фирмой Getzner® своим клиентам. Вторая диаграмма потерь (рис. 3) показывает широкий спектр изменения коэффициента потерь в зависимости от динамической жесткости подбалластного мата при одинаковых других параметрах (неподрессоренной массе, жесткости балласта, сопротивлении вибрации тоннельной обделки). Высокоэффективный мат нового поколения SYLODYN® BN 140, применяемый для линий метро, характеризуется значением 0,02 Н/мм куб., в то время как новый подбалластный мат SYLOMER® D1519, применяемый для главных высокоскоростных линий железных дорог, имеет коэффициент потерь 0,32 Н/мм куб.. Экспериментальные данные и результаты расчетов эффективности балластных матов фирмы Getzner нельзя переносить на балластные маты другой конструкции (например, жесткие эластомерные маты с поверхностным профилированием или внутренними полостями).

Требования к подстилающему основанию

Будучи гибкими и эластичными во всех направлениях, подбалластные маты фирмы Getzner® хорошо прилегают к подстилающему основанию. Поверхность, на которую укладываются маты, не должна иметь углублений или выступов с острыми кромками - ее необходимо грубо затереть или выровнять. К выпуклостям и закруглениям маты прилегают хорошо. Подбалластные маты фирмы Getzner® можно без применения специальных мер укладывать на утрамбованный гравий (балластная постель) или на упрочнённый цементом несущий слой.

Если поверхность укладки состоит из старого щебня, как это часто бывает при дополнительном оборудовании матами эксплуатируемых участков дорог, то необходимо разместить с нижней стороны мата слой, распределяющий нагрузку. Если поверхность, на которую укладывают маты, покрыта пластиком (например, эпоксидной смолой), то не требуется никаких дополнительных мер, так как SYLOMER® и SYLODYN® не содержат пластификаторов или масел. Маты можно укладывать также на битумную изоляцию, однако в обоих случаях нужно избегать применения клеящих составов, содержащих органические растворители. Если предусматривается приклеивание матов, то основание, на которое они укладываются, должно быть чистым и сухим.

Грязь влага и мороз

SYLOMER® и SYLODYN® являются пористыми эластомерами. Количество и соотношение открытых и закрытых пор зависит от плотности и типа применяемого материала. Продукты высокой плотности, применяемые как в качестве слоя, распределяющего нагрузки, так и в качестве упругого слоя, - балластных матах со статическим коэффициентом податливости основания cstat >0,06 Н/мм. куб., характеризуются преимущественно закрытопористой структурой. В упругих матах со статическим коэффициентом податливости основания cstat < 0-03 Н/мм. куб. количество открытых и закрытых пор примерно одинаково. Это обусловливает способность матов со смешанной пористой структурой поглощать некоторое количество воды, однако мелкопористая структура и связанный с этим эффект фильтра не позволяют частицам грязи проникают в маты. При контрольных измерениях даже через десять лет эксплуатации на заиленном основании внутри матов не было обнаружено никаких загрязнений. Упругие свойства определяются жёсткостью структуры ячеистого материала. Диффузией газа-вспенивателя и его замещение воздухом не вызывает усадок или увеличения жесткости. При использовании подбалластных матов в туннеле условия окружающей среды не играют важной роли. Влиянием влаги на статическую и динамическую жёсткость при сжатиях, возникающих под щебёночным балластом, можно пренебречь. Демпфирование сохраняется высоким, что положительно сказывается в диапазоне частот резонанса.

Более экстремальным воздейст виям подбалластные маты подвергаются на открытых участках, например, на мостах. Здесь бывает гораздо боль влаги, и температуры опуск ся намного ниже нуля градусов по Цельсию. Исследования механических свойств и снимки под электронным микроскопом образцов, подвергавшихся циклическим испытаниям в 100 температурных циклов между -15°С и +60°С, показывают, что мороз не воздействует на пористую структуру. Результаты лабораторных испытаний и практического опыта совпадают. Кроме того, в нашем стандартном ассортименте подбалластных матов имеются изделия, которые разработаны специально для применения на открытых участках. Поэтому подбалластные маты фирмы Getzner® не теряют своих свойств, даже если они полностью залиты водой, или при сильном загрязнении щебёночного балласта, например, при истирании щебня или наносе песка.

Поставка, укладка, склеивание и дренаж


Подбалластные маты фирмы Getzner® изготавливаются шириной 1,50 м. Покровный слой мата в заводских условиях обычно приклеивается к демпфирующему слою со смещением в 10 см. За счёт нахлёста отдельных слоев после укладки матов получается равномерно упругое покрытие со ступенчатыми стыками. Обычно рулоны матов режутся на заводе соответственно ширине полотна основания (согласно замерам на месте). Затем маты скатываются в рулоны, на них отмечается положение укладки, и они поставляются на объект. Маты толщиной более 40 мм для большего удобства в работе иногда целесообразнее поставлять в рулонах в виде двух отдельных слоев. Распределенные в соответствии с планом на месте укладки маты раскладывают и оставляют на несколько часов лежать для распрямления. Точная подгонка, требующаяся иногда на участках изгиба, производится путем обрезки матов. Если при этом получается соединение матов встык, то в процессе последующего склеивания их надо закрыть специальной лентой.

Покрытие полностью функционально непосредственно после укладки, то есть даже без приклеивания матов к основанию или без склеивания одного с другим. Если засыпка матов производится не непосредственно после укладки, то целесообразно зафиксировать положение матов с помощью точечного приклеивания к основанию (во избежание сдвига при движении строительного транспорта или потоках воды). Предпочтительно использовать клеи, не содержащие органических растворителей, например, двухкомпонентные полиурета-новые клеящие составы. Маты нужно склеивать таким образом, чтобы в случае проникновения под них воды она могла стекать или просочиться в ближайшее водоприёмное отверстие. Если предполагается постоянный сильный поток воды, то под матами нужно проложить полосами дренажные маты. На открытых участках и на мостах в области примыканий к стенке и наложения стыков необходимо проклеивать маты плотно и по возможности обеспечивать герметичное прикрепление. В этом случае большая часть воды стекает по поверхности матов. Для избежания образования звуковых мостиков в дренажных областях водоприемные решетки закрывают сеткой (размер ячеи - 20 мм), либо дрены и решетки взаимоизолируют.

Сотрудничество с исследовательскими и испытательными институтами

Подбалластные маты фирмы Getzner®s за прошедшие годы неоднократно испытывались в лабораториях и на эксплуатируемых участках дорог.

Испытания и практические измерения проводились, в том числе, следующими институтами:
  • Испытательный центр по строительству федеральных железных дорог Технического Университета Мюнхена, Германия;
  • TUV (объединение технического контроля) Земли Рейн, Центральное отделение по вибрационной технике и виброзащите, Кёльн, Германия;
  • Дойче Бан АГ, Испытательный центр, Мюнхен, Германия;
  • Федеральный исследовательский и испытательный центр Арсенал, Вена, Австрия;
  • Мюллер ББМ ГмбХ, Планегг под Мюнхеном;
  • ISMES SpA, Бергамо, Италия;
  • Институт дорожного и рельсового транспорта, Технический Университет, Берлин, Германия;
  • Инженерное общество по гражданскому строительству Stehno, Вена - Иннсбрук, Австрия;
  • SNCF, Испытательная лаборатория, Париж, Франция;
  • Инженерное бюро Ruthishauser по строительству, транспорту и окружающей среде, Цюрих, Швейцария. Отчёты об исследованиях и испытаниях предоставляются по запросу.

Дополнительная информация

Если Вам нужна более подробная информация, мы с удовольствием вышлем Вам обзор стандартных типов матов, технические характеристики, перечень объектов, где они применялись, публикации по теме "подбалластные маты" или информации о других продуктах SYLOMER® или SYLODYN®. И, конечно, наши технические специалисты готовы проконсультировать Вас.

Упругие подрельсовые и нашпальные прокладки для рельсовых соединений Подбалластные маты Упругие опоры для пути на плитах и с балластным корытом / Системы "Масса - Пружина"
f0 >= 25 Гц f0 >= 15 Гц f0 >= 6 Гц
Собственная частота для верхнего строения пути под осевой нагрузкой Собственная частота для верхнего строения пути под осевой нагрузкой Собственная частота для верхнего строения пути под осевой нагрузкой


Скачать брошюру "Подбалластные маты" >>>
Найти!
Рекомендации и технические статьи Виброзащита оборудования с применением эластомерных материалов Sylomer Защита зданий от вибрации Рекомендации по виброизоляции инженерного оборудования Виброизоляция силовых трансформаторов с помощью опорных элементов Sylomer®-Trafo Здания на упругих эластомерных опорах Виброизоляция железнодорожных путей с помощью подбалластных матов SYLOMER Виброизоляция рельсовых путей с помощью конструкций типа "масса - пружина" Эффективные подрельсовые и нашпальные прокладки из материалов SYLOMER и SYLODYN Материалы для виброизоляции