无碴轨道适用条件及噪声防治措施研究

　　近几年，高速铁路与城市轨道交通的快速发展对轨道结构提出了新的要求。

高速铁路轨道结构主要有两种类型：有碴轨道和无碴轨道。有碴轨道在高速列车

载荷的反复作用下，残余变形积累很快，而且沿线路方向的变形积累和轨道刚度

分布不均匀，从而造成轨道不平顺，影响列车运行的舒适性和安全性，同时显著

增加轨道的养护维修工作量，加大铁路的运营投入。为了提高轨道在高速运行条

件下的稳定性和平顺性，减少轨道维修量，世界各国的高速铁路上都尽量采用无

碴轨道。城市轨道交通中由于行车密度大、且线路大部分位于隧道内，养护维修

极为不便，因此城市轨道交通中大部分都采用无碴轨道结构。

　　无碴轨道结构的基本特点是用混凝土板体基础取代传统轨道中的轨枕的道

床。板体基础下是由聚合物或水泥沥青混凝土灌注的特制垫层。这样，轨下基础

既有足够的强度和稳定性，又有一定的弹性，残余变形积累很小，轨道结构得以

加强，从而实现了轨道少维修的目的。

另一方面，由于无碴轨道取消了道碴，因而无法像传统轨道结构，以道碴弹性变

形来吸收列车行驶的振动能量，其噪音较传统道碴轨道高，对环保敏感在区应对

减振降噪予以特别重视。

　　目前，世界各国都有较为成功的无碴轨道的例子，如日本的板式无碴轨道、

德国的Rheda轨道等都能开行高速列车。弹性支承块轨道、浮置板轨道的减振降噪

效果显著，因此在城市轨道交通中得到较为广泛的应用。

　　我国在发展和应用无碴轨道的过程中，很大程度上是照搬国外现有经验，对

于各无碴轨道的应用条件没有很好的认识，对于一些关键参数的取值也不清楚，

势必会造成不必要的浪费或安全储备不足，因此有必要对于无碴轨道进行系统研

究，搞清楚各种无碴轨道的适用条件，包括其适用的速度范围、机车车辆条件、

扣件系统的配套、减振降噪措施及效果、铺设条件以及经济性要求等。

1、国内外现状

1、1国外情况

　　各国发展的无碴轨道结构型式多样，且都有较为成功的例子。经过多年的运

营考验，一般认为日本的板式无碴轨道（以下简称板式轨道）和德国的Rheda型无

碴轨道（简称Rheda轨道）。

　　日本是发展无碴轨道较早、较快的国家，为了适应高速行车的需要，解决线

路维修的困难，从60年代中期以来，日本铁路成功地研制发展了板式轨道。东

北、上越新干线板式轨道分别占全线延长公里的90%和93%。目前A型板式轨道已标

准定型，并作为基本轨道结构推广应用。日本铁路广泛铺设板式轨道，截至1997

年底已铺设了2400km，主要用于桥梁和隧道地段。

　　近几年，随着北陆等新干线的建设，板式轨道又有了较大发展，如发展了土

路基上板式轨道、框架型板式轨道、CA砂浆新工艺和施工方法以及防振型板式轨

道。

　　1972年原西德铁路在Rheda车站试铺了由德国慕尼黑工业大学陆地交通工程试

验中心开发的枕式无碴轨道，轨下基础由整体混凝土枕和现浇钢筋混凝土板组合

而成，称为Rheda型无碴轨道。运营实践表明，试铺在Rheda车站的枕式无碴轨

道，除少量调整钢轨扣件作业以外，几乎没有其他作业，维修工作量很少，显示

出良好的质量与性能，这种无碴轨道经过不断改进和完善，现已把它标准定型为

Rheda型无碴轨道，并广泛应用在土质路基上、隧道内和高架桥上。

　　英国铁路从1960年开始研究无碴轨道，1966年起开始试铺各种型式的板式轨

道。英国铁路的无碴轨道与日本新干线和德国铁路干线所铺设的板式轨道均不相

同，它是用钢筋混凝土灌注成的无接缝连续的刚性道床板直接支承钢轨，在轨底

与混凝土道床之间放置一条带状的连续橡胶垫层，以给轨道提供必要的弹性，采

用潘德罗尔弹条扣件联结。这种轨道也称为PACT型无碴轨道。英国铁路试铺的

PACT型无碴轨道，具有投资较低、维修费用少、噪音小、稳定性强等特点，适宜

在隧道内和高架桥上使用。因具有结构简单、零件少、施工快等优点又采用

Pandrol扣件，现已累积二十多年经验，除英铁外，西班牙、纽西兰、奥地利、爱

尔兰、加拿大等国铁路及英法海底隧道等相继采用这种轨道型式。但由于轨道板

与其基础是刚性联结，故要求基础必须坚实、不变形，一旦混凝土道床损坏，修

复是很困难的。

　　弹性套靴支承块式低振动混凝土无碴轨道采用两块独立的混凝土支承块，块

下加设弹性垫层，支承块的下部和周边加设橡胶套靴，当支承块的高低、水平和

轨距调整完毕以后，就地灌注道床混凝土将支承块连同橡胶套靴包裹起来而构成

的弹性支承块式无碴轨道。这种轨道的特点是块下弹性垫层可提供轨道垂向弹

性，橡胶靴套则可提供轨道纵向和横向的必要弹性。这种无碴轨道在瑞士、丹

麦、葡萄牙、比利时、委内瑞拉等国铁路均得到了应用和发展，在哥本哈根、亚

特兰大等城市的地铁内也得到了推广应用；法国铁路将双块式混凝土枕嵌固在混

凝土道床内的VSB型无碴轨道也属于此类。

　　国外除发展了较为成功的无碴轨道结构型式外，对于无碴轨道的减振降噪措

施也展开了很多研究。德Kruger F.通过改钢轨的支承方式由支点方式为连续支承

方式，并进行了试验台研究的有限元计算，可有效降低轨道的结构振动和噪声水

平；Diehl R. J.提出了无碴轨道声学问题的解决方案；Zach A.对于瑞士铁路隔

振问题进行了研究，并进行了包括隧道内和露天地段的振动与噪声测试的一系列

的试验；Cui F.等对浮置板轨道对同围建筑物的振动应用进行了研究。这些对于

我们的研究都有很大的参考价值。

1.2国内情况

　　我国无碴轨道的研制工作起步相当早。在1934年就曾铺设过混凝土整体道床

轨道，从1965年即开始在长大山岭隧道内大量采用混凝土整体道床。北京地下铁

道也全部采用了整体道床无碴轨道，并取得了较好的效果。早在1958年当时的唐

山铁道学院与北京铁路局合作曾在唐山车站铺设过无碴轨道，后我国铁路设计、

研究部门又做了大量的研究工作，形成三种主要的结构型式：钢筋混凝土支承块

式、短木枕式、整体灌注式，主要用于隧道中。桥上无碴轨道主要研制了无碴无

枕梁，并在九江长江大桥的混凝土引桥上采用。80年代初，为完善和发展整体道

床轨道，开始积极研究并尝试应用板式轨道。进入90年代以来，为适应我国铁路

高速行车，发展高速铁路的需求，经过研究和开发，提