面向未来的无有砟轨道：潘德罗尔的通用接口系统

简介

人们普遍认为，与传统的有砟轨道系统相比，无道砟轨道（NBT）的主要优势在于维护要求极低且使用寿命长。无道砟轨道的初始成本高于有砟轨道，且施工耗时较长，但一旦建成，它便能提供一个稳定的轨道系统，甚至在百年后仍可继续使用。理论上……

实际上，NBT的刚性本身会带来一系列问题，特别是在城市地区。一旦混凝土安装完成，调整或修正轨道几何形状的成本就非常高。

当新的住宅区沿由NBT组成的铁路系统旁拔地而起时，居民往往会就噪音与振动问题提出投诉。这导致必须提高规定的性能要求——于是问题就出现了。 如果缺乏适应新的减振降噪要求的灵活性，就不得不对整条轨道进行改造，甚至将其拆除并从头重建。

如今，潘德罗尔（Pandrol）首次为NBT的未来适应性提供了一项创新解决方案。通用接口系统让铁路基础设施所有者可以放心：在安装NBT时，他们能够迅速且经济地对其进行调整，以适应未来性能要求的任何变化。

什么是通用接口系统？

目前，用于NBT的混凝土构件其接口均与特定的扣件系统和锚固件对正。潘德罗尔的通用接口系统（CIS），顾名思义，为一系列不同的轨扣组件提供了一个通用的连接点，这些组件可轻松更换以优化轨道性能。 当减振降噪要求发生变化时，无需修改或更换整个轨道，只需更换扣件系统即可达到所需的性能水平。

如图所示，通用接口系统由两块带有定位特征的工程塑料板组成。塑料板下方设有增强型塑料销，以便安装锚固螺钉。

通用接口系统与潘德罗尔（Pandrol）所有主要轨道扣件系列（包括螺栓式和非螺栓式）均兼容。

基本配置

假设在城镇的一个非住宅区新建了一座地铁站，该区域居住和工作的人很少。由于减振降噪的要求较低，通用接口系统可采用一种简单、中等韧性的紧固解决方案，例如快速弹条 FCA。

快速弹条 SGI 肩部卡入塑料结构板中，并通过锚固螺钉固定。随后在每个肩部的前表面安装一个塑料绝缘体，然后将带有整体式端部绝缘体的快速弹条安装在停靠位置。 在将钢轨穿入之前，需在钢轨座区域放置一个弹性轨垫，随后将快速弹条推入其安裝位置。 Pandrol FCA 系统可通过在轨枕垫和肩部下方添加垫片，使标准肩部实现最大 10 毫米的垂直调节。若使用第二个更高的肩部，则可进一步调节至最大 20 毫米。

施加在钢轨上的载荷通过轨肩传递，并分散到混凝土中。在标准配置下，该系统的刚度限制为40 kN/mm，以确保不会因过度的钢轨滚动而对动态轨距产生不利影响。 尽管轨垫有助于减少由车轮表面和轨头表面不平整所产生的振动，但单个轨垫的弹性极限仍会允许部分地面振动传递到周围结构中。

中级配置

那么，十年后会发生什么呢？当车站周围新建起住宅区、办公楼和学校，而当地居民开始抱怨噪音与振动问题时，又会怎样呢？

与对 NBT 进行昂贵的改造相比，只需将 FCA 系统从通用接口中移除，并替换为另一套更具弹性的组件，如下图所示。

虽然这看起来与FCA系统相似，但这两个铸铁档肩现在已成为一个连体底板的一部分，该底板置于高弹性底板垫片之上。 通过两个配有尼龙衬套的铸铁夾具，将该系统固定在通用接口上。当弹性垫片在载荷作用下压缩时，底板能够在尼龙衬套周围进行垂直移动。这既能防止夾具发生过度的挠曲，更重要的是，能确保不会超过轨道滚动限值。

这种稳定性意味着可以安全地采用更高韧性的紧固系统，从而更好地抵御地面振动以及任何相关的二次噪声问题。 扣件系统的韧性越强，通过轨道传播并传导至居民住宅的振动就越少。该配置的典型刚度为22.5kN/mm，但其范围可在16kN/mm至25kN/mm之间。

高级配置

如果对减振降噪的要求变得更加严格——例如，在地铁隧道上方建造医院手术室——只需将现有系统从通用接口上拆下，并更换为更耐用的组件即可。

为了实现最大的减振效果，可以将FCA或DFC系统替换为Pandrol Vanguard（或粘合橡胶DFF）系统。这两种系统都能高度隔离通过钢轨传递的振动，否则这些振动将自由地传递到轨道周围的结构中。 Vanguard系统通过轨道腹板和轨头下方对轨道提供支撑。这使得轨道能够完全由连接在铸铁底板上的弹性元件支撑。这些弹性元件在剪切状态下工作，确保了高精度的轨距控制，因为由此产生的轨道挠度几乎完全为垂直方向。

导轨并非直接放置在垫片或底板上，而是由弹性块支撑，其下方形成约6毫米的空气间隙。

该系统具有极强的韧性，刚度低至5kN/mm，且在降低地面振动水平方面成效显著，经证实可降低超过10dB。

实践中的多功能性

挪威的福洛线通过两条长19.5公里的双线隧道连接奥斯陆和斯基，这是斯堪的纳维亚半岛上最长的隧道。这些隧道穿行于一座花岗岩山体之中，而山体上有人居住和工作，因此从一开始就很清楚，必须采取减振措施，以减轻铁路对该地区居民的影响。

经决定采用通用接口系统，以便对轨道韧性进行调整，以满足咨询公司开展的噪音与振动（N&V）研究提出的严格要求。 该系统提供了三种不同的刚度级别，安装后的测量结果证实，研究中指出的噪声与振动热点已得到有效控制，并达到了规定的标准。

上图展示了在福洛隧道中使用的通用接口系统，该系统配备了两种不同的扣件系统——潘德罗尔 VIPA DFC（左）和潘德罗尔 Vanguard（右）。这些系统基于相同的通用安装基面，分别提供了隧道不同位置所需的中级和高级地面振动减振方案。 为满足32分贝这一严苛的噪声限值要求，最终选用了两个DFC组件与一个失谐型Vanguard组件的组合方案。这些系统能够利用相同的接口，将轨道刚度在22.5kN/mm、16kN/mm和11kN/mm之间进行调节。

选择通用接口系统，可以确保NBT能够适应未来任何变化的性能要求。

摘要

潘德罗尔（Pandrol）的通用接口系统将彻底改变新型轨道技术（NBT）的未来，首次为当前系统固有的灵活性不足问题提供了解决方案。 借助通用接口系统，铁路基础设施所有者可以放心地投资于NBT，确信无论是在10年、20年还是50年后，都能根据不断变化的性能要求对轨道进行调整。

其成本效益显而易见——只需更换扣件系统，而非整段轨道，便能节省数百万的不必要开支。这一过程更为简单快捷，对交通系统和当地社区造成的干扰也更小。 鉴于混凝土的碳足迹较高，延长NBT的使用寿命具有巨大的可持续性效益。拆卸后的扣件系统可以回收利用，在某些情况下，还可用于其他项目。

潘德罗尔（Pandrol）的通用接口系统独具特色，可为宝贵且高成本的资产提供面向未来的保障。该系统与所有NBT系统兼容。如果您想进一步了解该系统在保障NBT未来适用性方面的潜力，欢迎联系我们。