就像汽車進(jìn)入新能源時(shí)代一樣，軌道交通正沿著汽車制造行業(yè)相同的路徑——高速化、安全化、輕量化、環(huán)保化的新發(fā)展趨勢(shì)——開啟新的生命周期。

為了應(yīng)對(duì)這些發(fā)展趨勢(shì)，不斷增加的列車速度和重載軸載使得機(jī)車對(duì)軌道的振動(dòng)強(qiáng)度加大，相應(yīng)地對(duì)軌道幾何形位、結(jié)構(gòu)部件的破壞風(fēng)險(xiǎn)加大。如砟軌道的道床板結(jié)和道砟的速度粉化，使軌道使用壽命縮水，加大了維修力度。而傳統(tǒng)的木枕易腐蝕、斷裂，使用壽命短，維修養(yǎng)護(hù)難。混凝土軌枕重量大、施工難、列車通過時(shí)振動(dòng)大，已不適合大跨度橋梁。

另一方面，鐵路車輛在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生滾動(dòng)噪聲和振動(dòng)。這是由于車輪和軌道運(yùn)行表面的粗糙度和不平衡造成的。眾所周知，鋼軌上的表面缺陷，例如封頭、波紋和滑波是最常見的干擾源。通過空氣和建筑結(jié)構(gòu)傳播時(shí)，嚴(yán)重危害人體健康，尤其是城市和周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)，因此采取隔音降噪工程是十分必要的。

△ 圖源：KRAIBURG PuraSys GmbH & Co. KG

根據(jù)材料屬性不同，枕木可分為木制枕木、鋼筋混凝土枕木、鋼制枕木以及聚氨酯枕木等，近年來，隨著列車提速要求提升，以及高分子材料學(xué)研究深入，玻纖增強(qiáng)聚氨酯微孔彈性體枕木成為枕木行業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)。被不斷加速的軌道系統(tǒng)所采納，為什么鐵路系統(tǒng)偏偏相中這廝？

玻纖增強(qiáng)聚氨酯泡沫

國內(nèi)外既有案例驗(yàn)證，提高軌道壽命和增加維護(hù)間隔的一種方法是在軌道過渡處減少兩個(gè)軌道結(jié)構(gòu)之間的差異沉降，聚氨酯彈性墊層被用來加固道碴，是降低輪軌相互作用、減緩道砟粉化、減少軌道養(yǎng)護(hù)的有效實(shí)踐路徑。同時(shí)為了降低鐵路噪音，鐵路阻尼器在全球范圍內(nèi)被鐵路網(wǎng)絡(luò)公認(rèn)為符合噪聲立法和環(huán)境規(guī)劃法規(guī)的一種方法。聚氨酯硬質(zhì)泡沫彈性墊層是卓越的軌道阻尼器，旨在降低鐵路機(jī)車車輛產(chǎn)生的噪音，被容易地安裝到現(xiàn)有的和新的軌道系統(tǒng)上，所以：

l  硬質(zhì)聚氨酯泡沫增強(qiáng)道砟比傳統(tǒng)無增強(qiáng)道砟沉降量減少60%，對(duì)于半增強(qiáng)層的沉降減少了 42%；

l  聚氨酯減震材料在100~400 Hz范圍內(nèi)有明顯的降噪效果；

l  在超過 30-50 年的設(shè)計(jì)壽命中具有出色的保持其彈性和幾何形狀的能力。

△ 聚氨酯泡沫合成軌枕

聚氨酯硬泡合成軌枕，是由連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚氨酯發(fā)泡拉擠成型工藝制備而成的新型復(fù)合軌枕，具有低熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)，高抗震、抗壓、抗拉和抗彎強(qiáng)度。復(fù)合枕木即使在長(zhǎng)期惡劣的天氣條件下也能保持良好的電絕緣性和穩(wěn)定性。

△ 圖源：Bayer

聚氨酯硬泡合成枕軌具有兩種型號(hào)產(chǎn)品，分別為HFFP型鐵路鋼橋用復(fù)合材料橋枕和FFU型一次成型合成軌枕，基于以上強(qiáng)大的性能，可用于城市軌道交通、普通鐵路和重載鐵路鋼橋及道岔區(qū)等地段。相比于木制枕木、鋼筋混凝土枕木等，聚氨酯泡沫合成軌枕具有顯著的減震降噪、持久耐用、低碳環(huán)保、性價(jià)比高的新時(shí)代特性，綜合起來對(duì)鐵路系統(tǒng)的重大作用有：

l  推進(jìn)輕量化

l  優(yōu)異的力學(xué)性能、彎曲強(qiáng)度與剪切強(qiáng)度

l  低吸水率、高耐候、耐化學(xué)腐蝕

l  絕緣性好、絕緣電阻高、無需設(shè)置絕緣墊板

l  減震降噪、減少二次空氣傳播的聲音

l  保持軌道位置穩(wěn)定性、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命

l  提高行車舒適性和鐵軌安全性、保護(hù)道床

l  降低鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)成本和工作量

l  可進(jìn)行開槽、打孔等二次加工

l  可回收，環(huán)境無污染

l  提高整個(gè)鐵路系統(tǒng)的安全性

創(chuàng)新的應(yīng)用場(chǎng)景

隨著地鐵、電車和輕軌基建的發(fā)展，聚氨酯彈性體枕木已成為解決城市交通問題的基本對(duì)策，滿足了現(xiàn)代運(yùn)輸工具的使用需求，廣泛應(yīng)用于城市軌道交通、普通鐵路、重載鐵路、高鐵正線、車輛段、道岔、橋梁等路段。聚氨酯合成材料在軌道交通上的應(yīng)用主要集中在聚氨酯軌枕墊板、聚氨酯扣件墊板、聚氨酯枕木以及其他方面。以下是幾種新的情景：

△ 玻璃纖維增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料軌枕

?  軌道彈性枕墊、條狀支撐、點(diǎn)支撐

聚氨酯硬泡沫用于軌道上部結(jié)構(gòu)的彈性元件，以減少機(jī)械振動(dòng)。當(dāng)平鋪在“平板軌道”（質(zhì)量彈簧系統(tǒng)）時(shí)，或連接到板底和錐形灌漿孔時(shí)，出色的彈性結(jié)構(gòu)支可減少結(jié)構(gòu)傳播和二次空氣傳播的噪音和振動(dòng)排放。保護(hù)敏感的密封層免受壓載石的損壞。

△ 圖源：KRAIBURG Relastec

?  用于副鎮(zhèn)流墊（副道砟墊）

聚氨酯硬泡用于軌道系統(tǒng)下的去耦和保護(hù)墊，以助力減少火車車輪隨時(shí)間的反復(fù)沖擊，在有砟軌道的情況下，使用壽命因較低且更均勻的負(fù)載而延長(zhǎng)。同時(shí)，它們還保護(hù)工程結(jié)構(gòu)和密封件。

△ 圖源：RAIBURG PuraSys

?  底板墊

用作中間板，可增加軌道上部結(jié)構(gòu)的彈性。軌道與地面分離，降低了作用在軌道和緊固系統(tǒng)上的高動(dòng)態(tài)力。阻尼性能消除了軌道表面的任何不規(guī)則之處，實(shí)際上消除了行駛中列車的典型隆隆聲。通過減少振動(dòng)來保護(hù)相鄰的建筑物和居住區(qū)。

?  矢量嵌入式軌道系統(tǒng)

微孔聚氨酯泡沫聚合物導(dǎo)軌防護(hù)罩，沒有空隙空腔，作為嵌入式導(dǎo)軌系統(tǒng)提供了調(diào)整導(dǎo)軌防護(hù)罩的輪廓和材料密度的機(jī)會(huì)，以提供牢固的橫向支撐和低垂直剛度的最佳組合，以增強(qiáng)振動(dòng)衰減。

△ 圖源：特瑞堡

不斷壯大的應(yīng)用推廣

其實(shí)聚氨酯硬泡沫用作合成軌枕已不是新鮮事了，在國際市場(chǎng)上，日本、歐洲、北美等國家和地區(qū)聚氨酯枕木市場(chǎng)發(fā)展較為成熟，在日本，聚氨酯枕木己經(jīng)三十多年的光榮歷史了。相比于成熟的歐洲以及日本市場(chǎng)，我國聚氨酯枕木市場(chǎng)起步正乘風(fēng)而上。

截止到2021年底，中國高速鐵路運(yùn)營突破4萬公里。隨著軌道交通市場(chǎng)迅猛發(fā)展以及環(huán)保監(jiān)管日益嚴(yán)格，高鐵與城市軌道交通行業(yè)高速化、安全化、輕量化發(fā)展趨勢(shì)顯現(xiàn)，聚氨酯枕木取代木質(zhì)枕木、鋼筋混凝土枕木或?qū)⒊蔀榻窈笳砟拘袠I(yè)發(fā)展新方向。

?  應(yīng)用于城市軌道交通

針對(duì)中國鐵路過去使用的軌枕（混凝土、木枕）易開裂、壽命短、維修難的問題，國內(nèi)一些深耕聚氨酯板塊的材料生產(chǎn)商已開發(fā)出玻璃纖維增強(qiáng)發(fā)泡聚氨酯制成的合成樹脂軌枕。兼顧了混凝土、木枕的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)強(qiáng)化了自己的優(yōu)勢(shì)：重量輕，較混凝土軌枕減重約80%；強(qiáng)度高，保持軌距性能好；耐耐酸、耐堿、耐鹽霧、紫外線，濕熱老化性能好；絕緣、阻燃、防蟲害；全壽命周期綜合成本低等。目前，已在北上廣深以及重要的軌道交通大規(guī)模運(yùn)行的城市得到了較好推廣。

△ 正在生產(chǎn)中的玻纖增強(qiáng)聚氨酯軌枕。緩發(fā)泡控制技術(shù)、階梯升溫固化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品發(fā)泡固化段階梯控溫，解決了內(nèi)部開裂問題 圖源：洛陽科博思新材料科技有限公司

?  應(yīng)用于橋枕

目前，聚氨酯復(fù)合橋枕服務(wù)于國內(nèi)多地的公鐵橋段。采用玻璃纖維增強(qiáng)發(fā)泡聚氨酯合成的復(fù)合橋枕，支撐系統(tǒng)均勻分布火車在一段軌道上行駛時(shí)產(chǎn)生的物理力和振動(dòng)，保證了列車的安全性，對(duì)減震降噪起到良好效果。這種新型橋枕使用壽命長(zhǎng)達(dá)50年，相對(duì)傳統(tǒng)鐵路橋枕15-20年的壽命提高了近3倍。

△ 一橋梁完成復(fù)合材料軌枕更換完成。鐵路鋼梁用聚氨酯合成枕軌復(fù)合HFFP復(fù)合材料橋枕護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，為舊路線改造升起提供了便利。 圖源：株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司

?  應(yīng)用于高寒凍土公鐵路基

多年凍土和季節(jié)凍土地區(qū)修筑鐵路、公路時(shí)，必須采取相應(yīng)的防凍措施，以免路基因凍脹或融沉損壞而造成巨大損失。凍土路基用聚氨酯合成材料已成為國家標(biāo)準(zhǔn)推廣于凍土地區(qū)公路、鐵路路基，尤其針對(duì)青藏線、滇藏線、川藏線等高寒高海拔地區(qū)公路和鐵路路基。在高海拔地區(qū)的城市和鄉(xiāng)村，連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚氨酯合成枕軌耐氣候性強(qiáng)、抗斷裂和常年高寒，作為振動(dòng)保護(hù)敏感的密封層免受壓載石的損壞，滿足凍土地區(qū)路基工程均勻一致性的技術(shù)要求，能夠耐受高原地區(qū)強(qiáng)紫外線照射，以及區(qū)域土壤和施工過程所接觸油類的浸漬。

△ 聚氨酯路基板在京沈線朝陽段進(jìn)行路基防護(hù)試驗(yàn) 圖源：紅寶麗

?  應(yīng)用于歐洲鐵路系統(tǒng)

在人口稠密的城市地區(qū)，新的公共交通網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，這種噪音污染已造成了長(zhǎng)期的困擾。十年前，歐洲鐵路基建公司 Edilon Sedra 就選擇和 Huntsman 展開合作，開發(fā)聚氨酯聚合物泡沫彈性墊應(yīng)用于城市交通網(wǎng)絡(luò)以減少噪音。這種泡沫作為鐵路軌道和軌道之間的“緊固和緩沖機(jī)制”?？蓭椭稚⒘熊囘\(yùn)行時(shí)帶來的各種壓力和震動(dòng)力，從而減少火車經(jīng)過時(shí)巨大的隆隆聲干擾，進(jìn)而增加鐵路枕木的生命周期并降低維護(hù)成本。這種產(chǎn)品在鐵路、有軌電車和地鐵公司等客戶那里深受歡迎。

△ 圖源：SEKISUI

近年來，積水化學(xué)株式會(huì)社在荷蘭開設(shè)一家生產(chǎn)工廠，用于生產(chǎn)由長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)泡沫聚氨酯制成的鐵路軌枕用合成木材，以更好的服務(wù)歐洲市場(chǎng)。這種聚合物使輕巧，同時(shí)具有優(yōu)良的耐用性、耐候性和可加工性。這將使其FFU鐵路軌枕的生產(chǎn)能力比現(xiàn)在擴(kuò)大1.8倍，并通過消除從日本到歐洲的運(yùn)輸，顯著縮短交貨時(shí)間。聚氨酯部門不斷增長(zhǎng)的海外市場(chǎng)需求使得SEKISUI在歐洲以及其他地區(qū)籌建新的生產(chǎn)工廠，以適應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施的改造升級(jí)需求。

△ 東京新干線上的FFU 圖源：KOMAT Koller Korrosionsschutz GmbH

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