高速铁路车站站台振动特性试验研究.pdf

2023年 第13卷 第5期Vol.13 No.5 2023铁 路 节 能 环 保 与 安 全 卫 生Railway Energy Saving&Environmental Protection&Occupational Safety and Health环境保护Environment Protection2023年第13卷第5期高速铁路车站站台振动特性试验研究谭辉，刘兰华，李耀增，周铁军，邢星（中国铁道科学研究院集团有限公司 节能环保劳卫研究所，北京 100081）摘要：选取国内目前运营线路沿线的1个高架车站和1个地面车站为研究对象，对列车高速通过引起的站台振动进行现场测试，获得列车以350 km/h速度通过车站时，高架站台和地面站台的振动特性。测试结果表明，高架车站站台不同位置处振动均高于地面车站站台，并且不同区域特性存在较大差异；地面车站站台不同区域振动特性基本一致，Z振级平均比高架车站小611 dB。关键词：高速铁路；站台；铁路振动；试验研究中图分类号：U291.6；TB535 文献标识码：A DOI：10.16374/ki.issn2095-1671.2023.00490 引言随着高速铁路的建设，我国高速铁路在发展速度、运营里程、在建规模、运营速度等方面取得长足发展，截至2022年底，我国高速铁路运营里程达到4.2万公里1。我国高速铁路车站主要分为高架车站、地面车站及地下车站等不同形式，由于早期对站台振动影响的认识不够深入，我国尚未制定高铁车站振动的约束性标准或要求，因而早期建设的部分高铁车站以满足乘车需求为主，较少开展专业的减振设计。为了满足不同旅客需求，干线高速铁路采取高速通过不停车的方式通过中间站，如京沪高速铁路全长1 318 km，共设24个车站2，除济南西、南京南等枢纽站外，部分车站每日均有一定数量的列车以高速通过，列车高速通过引起的站台振动可能对站台候车旅客和车站工作人员产生影响，降低工作效率并产生负面情绪3，因而有必要对既有站台振动开展相关研究。以往国内对高速铁路车站振动开展的试验研究较少，主要关注候车厅内的振动舒适性4-6，对于站台振动研究主要以仿真计算为主，有少量实测数据但车速较低7-10。本次试验以运营线路为研究对象，分别选择1个高架车站和1个地面车站的站台，对动车组列车以时速350 km通过引起的站台振动进行现场测试，研究列车通过引起的站台振动特性，为后续站台振动影响及评价提供数据支撑。1 现场试验方案1.1测点布设高架车站和地面车站是我国目前应用较广的车站形式，本次测试各选择1个典型车站开展测试，车站站台与线路位置关系如图1所示。图1a为高架车站站台与正线关系，图1b为地面车站站台与正线关系，每收稿日期：2023-06-20修订日期：2023-08-11基金项目：中国国家铁路集团有限公司科研开发科研试验(SY2021Z001)；中国铁道科学研究院集团有限公司科研开发基金项目(2021YJ293)。作者简介：谭辉(1989)，男，陕西渭南人，副研究员，博士，主要从事轨道交通噪声与振动控制技术研究。文章编号：2095-1671（2023）05-0007-0407环境保护铁 路 节 能 环 保 与 安 全 卫 生2023年第13卷第5期个车站站台均设置4个测点，测点位于站台中部靠近线路的安全黄线处，测点位于站台中部距离安全黄线约3.5 m位置处，测点和测点分别位于1/4站台处和站台端部，且与测点沿平行于线路的直线布设。图2为测点和测点现场布点照片，传感器测量站台地面铅垂向振动加速度。1.2试验工况本次试验选取的2个车站每日通过列车较多，为了便于比较，本次试验对象为靠近站台一侧正线通过速度达到350 km/h的动车组列车，确保每个车站测试有效数据不少于20列。考虑人体振动舒适性评价频率范围为180 Hz，加速度测试采样频率设为500 Hz。2 测试结果分析本次试验对动车组列车以350 km/h速度通过2个车站时的站台振动进行实测，测得站台测点和测点处的铅垂向振动加速度如图3所示。从时域图看，高架车站站台振动明显大于对应位置处的地面车站站台振动，二者加速度峰值相差5倍左右。分别对高架车站和地面车站站台测试数据进行统计分析，得到站台不同位置处的Z振级最大值的平均值，2个车站对应位置处的Z振级平均值如图4所示。由图4可知，高架车站站台测点至测点Z振级平均值均高于地面车站站台，其中站台中部(测点、测点)差值约11 dB，站台端部差值略小(约6 dB)。高架车站站台与线路相同距离处，沿行车方向测点振动最大，测点次之，测点最小，最大差值可达6 dB左右；地面站站台振动沿线路方向差异较小，测点、测点、测点最大差值约2 dB。图5为2个车站4个测点处振动加速度的1/3倍频ab图1测试车站站台与正线位置关系示意ab图2现场测试布点08高速铁路车站站台振动特性试验研究 谭辉 等2023年第13卷第5期环境保护程分频相对振级，从频谱分布看，列车以350 km/h速度通过车站时，2个车站站台地面铅垂向振动加速度峰值频率均集中在31.5 Hz附近，地面车站站台50 Hz以上和10 Hz以下的振动均明显小于高架车站站台振动；高架车站站台振动沿行车方向分布不均匀，呈中间大、端部小特征，靠近站台端部的低频振动显著降低，地面车站站台不同位置处的振动频谱特性基本一致。结合车站结构特点分析测试数据，高架车站由于站台主体结构支承在到发线轨下梁体上，与正线距离近，二者之间的振动传播以结构柱、梁、板为主，并且站台下方为悬空结构，更容易被列车荷载激励起自身的振动，导致其振动整体较大。地面车站的基本站台位于线路一侧，下方直接与地基相连，正线列车通过引起的振动需要通过轨下结构传递至地基土，再由土体传至站台处，由于土体对振动的衰减作用远大于混凝土结构，从而使其全频段振动均小于高架站台。3 结论本文对运营线路沿线2座不同类型车站的站台振动进行了现场测试，通过对测试结果进行分析，形成结论如下。（1）列车相同通过速度条件下，高架车站站台不同位置处振动均高于地面车站站台，加速度峰值最大相差5倍左右；高架车站靠近线路处振动较远离线路处振动大，且沿平行于线路方向站台中部振动大于端部振动，地面站台不同位置处振动特性接近，沿垂直和平行线路方向的振动差异均不明显。（2）从频率特性看，相对于地面车站，高架车站站台全频带振动均较大，尤其是站台中部，由于悬空结构导致的振动放大现象明显，地面车站站台振动频/dB706050403020100图4站台不同测点Z振级平均值/s/(m/s2)10210110099980.080.060.040.020.000.020.040.060.08/(m/s2)0.40.20.00.20.4/(m/s2)0.40.20.00.20.4/(m/s2)0.080.060.040.020.000.020.040.060.0897969510394/s221220219218217216215214222213/s221220219218217216215214222213/s102101100999897969510394ab图3站台不同测点振动加速度时程09环境保护铁 路 节 能 环 保 与 安 全 卫 生2023年第13卷第5期带相对较窄，主要集中在31.5 Hz附近。（3）相对于地面车站，高架车站站台振动较大，从人体舒适性考虑，建议今后高架车站设计中通过优化结构设计和减振措施选取，降低列车高速通过引起的站台振动影响。参考文献：1 陈立明，潘利科.服役过程状态检测技术助力高速铁路全寿命周期管理J.质量与认证，2023(3)：85-86.2 齐中熙，贾远琨.以数字述说京沪高铁J.铁道知识，2011(4)：4.3 李小珍，刘全民，张迅，等.铁路高架车站车致振动实测与理论分析J.西南交通大学学报(社会科学版)，2014，49(4)：612-618.4 辜小安，伍向阳，邵琳，等.高速铁路典型高架车站减振降噪技术方案探讨J.铁路节能环保与安全卫生，2016，6(3)：109-111.5 马莉，张伟.高速铁路大型高架车站的振动研究J.中国铁路，2014(5)：63-66.6 李小珍，刘全民，张迅，等.铁路高架车站车致振动实测与理论分析J.西南交通大学学报，2014，49(4)：612-618.7 崔聪聪，雷晓燕，张凌.南京南站振动响应特性研究J.城市轨道交通研究，2019，22(3)：26-30.8 马莉，张伟.高速铁路大型高架车站的振动研究J.中国铁路，2014(5)：63-66.9 余若冰.高速列车通过站台时对站体结构的振动影响分析D.长沙：湖南大学，2014.10张俊，张丽娜，智国梁，等.高铁桥式站房结构的车致振动特性研究J.地震工程与工程振动，2023,43(2)：222-231.Experimental Research on Vibration Characteristics of High-speed Station PlatformTAN Hui，LIU Lanhua，LI Yaozeng，ZHOU Tiejun，XING Xing(Energy Saving&Environmental Protection&Occupational Safety and Health Research Institute，China Academy of Railway Sciences Co.,Ltd.，Beijing 100081，China)Abstract:Although high-speed railways in China have developed rapidly,the platform vibration caused by high-speed trains passing through deserves attention.An elevated station and a ground station along the operation line in China are selected as the research objects,and the vibration of platforms caused by high-speed passing of trains is tested on site,so as to grasp the vibration characteristics of elevated platforms and ground platforms when the train passes through the station at a speed of 350 km/h.Overall,the platform vibration of the elevated station is larger,and there is a big difference in the characteristics of different areas,while the vibration characteristics of different areas of the platform of the ground station are basically the same,and the Z weighted vibration acceleration level is smaller than that of the elevated station by 611 dB on average.Keywords:High-speed railway；Station platform；Railway vibration；Experimental research/dB80604020020/Hz63504031.525201612.51086.3543.152.521.61.25801a 高架车站/dB80604020020/Hz63504031.525201612.51086.3543.152.521.61.25801b 地面车站图5站台不同测点振动加速度1/3倍频程10