关于用于减少铁路运输中振动效果的枕木的研究

《Scientific Reports》：Research on Under Sleeper Pads for reducing vibrations in railway transport

　　

摘要

本研究探讨了枕木下垫（USP）的隔振性能。实验采用了缩比实验室轨道模型，并在枕木替代物和路基替代物上同时进行了加速度和位移测量。测试了五种不同刚度和底部表面几何形状的USP变体，与未安装垫子的基准配置进行了对比，测试频率为3Hz、5Hz和20Hz（每种情况重复三次）。振动传递通过传递函数来量化，该函数表示为路基与轨枕响应的比值（以RMS加速度和峰峰值位移的形式）。研究结果表明存在一种明显的权衡：安装USP会增加枕木替代物的运动（导致轨枕的RMS加速度和位移增大），但同时降低了路基替代物的振动水平。振动衰减程度显著受到垫子刚度和几何形状的影响，这说明材料属性和表面设计对振动传递性有重要影响。较软且具有波纹表面的垫子变体获得了最低的传递函数值和最佳的隔振效果。根据定量排名，选择了一种优化后的垫子变体（其单位静态刚度约为0.12 N/mm3，接触表面为波纹状）用于在波兰铁路线（PKP PLK网络）上进行现场验证。