Maty antywibracyjne to prosty sposób, by ograniczyć hałas i drgania od ruchu pociągów. W tym artykule pokazujemy, kiedy mają sens, jak działają i jak dobrać je do toru. Skupiamy się na matach AVR i CONIRAP, bo mają dobrze opisane parametry i badania. Dzięki temu łatwiej podjąć decyzję, czy pasują do konkretnego odcinka linii.
Najważniejsze wnioski z artykułu
- Maty antywibracyjne są potrzebne głównie na tunelach, wiaduktach i w gęstej zabudowie.
- Mata działa jak sprężysta podkładka, która ogranicza przenoszenie drgań na podłoże.
- Dobór maty opiera się na sztywności statycznej i dynamicznej, a nie tylko na grubości.
- Zakres sztywności od ok. 0,016 do 0,171 N/mm³ pozwala dopasować matę do różnych typów toru.
- Zbyt miękka mata bez obliczeń może zwiększyć osiadania toru, mimo dobrej poprawy akustyki.
Po co stosuje się maty antywibracyjne w kolei i kiedy naprawdę są potrzebne?
Maty antywibracyjne w kolei stosuje się tam, gdzie ruch pociągów mocno przeszkadza ludziom. Chodzi głównie o hałas od ruchu kolejowego i drgania odczuwalne w budynkach przy torze.
Najbardziej wrażliwe są tunele, wiadukty, estakady i odcinki w zwartej zabudowie. Na takich fragmentach linii wibroizolacja torów kolejowych bywa bardziej skuteczna niż dokładanie kolejnych ekranów.
Maty antywibracyjne kolejowe nie zastępują ekranów, ale je uzupełniają. Zmniejszają drgania konstrukcji toru, a tym samym pomagają w redukcji drgań torów kolejowych odczuwalnych w oknach, ścianach i stropach.
W praktyce obok mat stosuje się też inne rozwiązania. W szerszym opisie rozwiązań dla transportu szynowego na stronie transportu szynowego można zobaczyć cały zestaw takich systemów. Na odcinkach, gdzie zamiast wysokich ekranów stosuje się niskie bariery przy torze, przydatny bywa opis niskich ekranów akustycznych.
Jak działa mata antywibracyjna pod torami kolejowymi i co dokładnie tłumi?
Mata wibroizolacyjna pod tory kolejowe działa jak miękka podkładka pod całą konstrukcją toru. Przyjmuje część drgań od kół i szyn, zanim dotrą do podłoża, wiaduktu czy tunelu.
Najczęściej jest to mata elastomerowa pod tor, czyli płyta z tworzywa gumowego lub podobnego materiału. Może leżeć pod podsypką jako maty podtłuczniowe kolejowe albo pod betonową płytą, w zależności od typu toru.
Taka mata ogranicza hałas od ruchu kolejowego w dwóch miejscach naraz. Zmniejsza drgania słyszane w budynkach oraz obniża poziom dźwięku w otoczeniu toru, choć w mniejszym stopniu niż specjalne pochłaniacze przy samej szynie.
W praktyce maty często łączy się z elementami przy szynie, czyli absorberami. W materiałach o absorberach hałasu szynowego opisano rozwiązania, które montuje się bezpośrednio przy szynie. Badania prowadzone na uczelni w Brnie pokazały, że same absorbery potrafią obniżyć poziom dźwięku z 84,7 dB do 68,8 dB, a układ mata plus absorber daje jeszcze lepszy efekt.
Jak dobrać sztywność mat antywibracyjnych AVR/CONIRAP do typu toru i obciążenia?
Dobór mat antywibracyjnych w kolei zawsze zaczyna się od pytania, jaki ruch ma przenieść tor. Mata antywibracyjna pod podkłady kolejowe dla ciężkich składów towarowych nie może być tak miękka, jak mata pod lekkie metro.
W kartach produktów AVR i CONIRAP podaje się zwykle dwie ważne wartości. Pierwsza to tak zwana sztywność statyczna maty antywibracyjnej, czyli jak bardzo mata ugina się pod wolno przykładanym ciężarem. Druga to sztywność dynamiczna maty antywibracyjnej, która pokazuje zachowanie maty przy drganiach o częstych zmianach, zbliżonych do przejazdu pociągu.
Dla zastosowań bardzo wrażliwych, jak maty antywibracyjne tunele kolejowe czy linie metra, można spotkać maty o sztywności statycznej około 0,016 N/mm³. Dla zwykłych torów podsypkowych i maty antywibracyjne wiadukty kolejowe częściej stosuje się sztywności w okolicach 0,171 N/mm³, co daje kompromis między tłumieniem drgań a stabilnością toru.
Warto pamiętać o jednej prostej zasadzie. AVR mata antywibracyjna lub CONIRAP mata antywibracyjna dobrana „na miękko” bez obliczeń może poprawić komfort akustyczny, ale też zwiększyć osiadania toru, dlatego parametry zawsze warto omówić z projektantem lub producentem.
Jak wygląda krok po kroku prosty schemat doboru maty antywibracyjnej?
Najpierw trzeba odpowiedzieć na pytanie, jaki problem ma rozwiązać mata. Chodzi o to, czy ważniejszy jest hałas w mieszkaniach, czy raczej drgania odczuwalne na wiadukcie lub w tunelu.
Drugi krok to opisanie konstrukcji toru i podłoża. Trzeba ustalić, czy mamy tor podsypkowy, płytowy, linię na nasypie, czy może odcinek w tunelu. Inny produkt CONIRAP lub AVR będzie odpowiedni pod lekkie metro, a inny pod linię z ciężkimi pociągami towarowymi.
Trzeci krok to określenie obciążenia osi i rodzaju ruchu. Tu w grę wchodzi zarówno masa pojazdów, jak i częstotliwość kursów. Na tej podstawie wybiera się z tabel producenta przedział sztywności, który pasuje do danego toru i oczekiwanego poziomu ochrony.
Na końcu przychodzi etap sprawdzenia wyboru w obliczeniach i rozmowa z dostawcą. Taka rozmowa musi zawierać dane o profilu toru, typie podtorza i wymaganej redukcji drgań, bo dopiero wtedy dobór mat antywibracyjnych kolej jest naprawdę świadomy.
Jakie są realne parametry techniczne mat antywibracyjnych kolejowych (AVR/CONIRAP)?
Typowa mata antywibracyjna kolej ma formę prostokątnej płyty o grubości 24 mm. Dla mat CONIRAP podaje się na przykład format 2000 na 1000 mm, co ułatwia ich układanie pod torem.
Odmiana CONIRAP 0,1 modyfikacja 670 ma gęstość około 0,670 g/cm³ i pracuje w szerokim zakresie temperatur od minus 40 do plus 80 stopni Celsjusza. Zakres roboczych obciążeń wynosi od 0,1 do 0,4 N/mm², co odpowiada typowym siłom od ruchu pociągów osobowych i towarowych.
Wersja CONIRAP 0,4 ma podobną grubość, ale wyższą gęstość, około 0,870 g/cm³. Jej sztywność statyczna jest bliższa 0,171 N/mm³, więc lepiej sprawdza się tam, gdzie tor musi zachować bardzo stabilną geometrię, na przykład na nasypach głównych linii kolejowych.
Podobnie jak w przypadku systemu RAILfix, dla którego opis certyfikatów Railfix pokazuje pełen zestaw badań i deklaracji, maty antywibracyjne AVR i CONIRAP mają protokoły z badań wytrzymałości, odkształceń i odporności na warunki pogodowe. Dzięki temu projektant nie opiera się na ogólnych hasłach, tylko na konkretnych liczbach z badań zgodnych z normami, takimi jak DIN 53454 czy EN ISO 140-3.
| Cecha | Mata o niskiej sztywności (ok. 0,016 N/mm³) | Mata o wyższej sztywności (ok. 0,171 N/mm³) | Rekomendacja |
|---|---|---|---|
| Typ zastosowania | Tunele, metro, obiekty bardzo wrażliwe | Tory podsypkowe, typowe odcinki linii | Dobierz typ do konstrukcji toru i poziomu drgań w otoczeniu |
| Główna funkcja | Maksymalne tłumienie drgań i hałasu wtórnego | Ograniczenie drgań przy zachowaniu sztywności | Im bardziej miękkie podłoże, tym ostrożniej z bardzo niską sztywnością |
| Ryzyko nadmiernych osiadań | Wyższe, wymaga dokładnych obliczeń | Niższe | Na liniach z ciężkim ruchem bezpieczniej jest użyć mat o wyższej sztywności |
| Komfort akustyczny w budynkach | Bardzo wysoki | Wysoki | Przy krytycznych odcinkach miejskich często opłaca się przejść na niższą sztywność |
| Przykładowe zastosowanie | Linia metra w tunelu | Linia kolejowa na nasypie | Zawsze warto potwierdzić wybór analizą według wymagań zarządcy infrastruktury |
Jak uniknąć błędów przy stosowaniu mat antywibracyjnych w kolei i gdzie szukać wsparcia projektowego?
Najczęstszy błąd to wybór zbyt miękkiej maty tylko po to, by uzyskać jak największe tłumienie. Może to poprawić komfort akustyczny, ale też przyspieszyć osiadanie toru i zwiększyć koszty utrzymania.
Drugi błąd to traktowanie mat jako zamiennika dla wszystkich innych rozwiązań. Maty antywibracyjne kolejowe działają najlepiej jako element systemu, razem z absorberami przy szynie i tam, gdzie to możliwe, z niskimi lub wysokimi ekranami.
W praktyce przydają się doświadczenia z innych inwestycji. W opisie wybranych realizacji widać, jak maty antywibracyjne do metra czy linii tramwajowych łączy się z innymi elementami, aby osiągnąć cel akustyczny i konstrukcyjny. Dobrze jest porównać własny problem z gotowym przykładem, zanim wybierze się konkretny typ maty.
Przy bardziej złożonych przypadkach, na przykład gdy trzeba połączyć maty antywibracyjne tunele kolejowe z przebudową konstrukcji wiaduktu, pomocne bywa omówienie danych wejściowych z zespołem technicznym. Informacje kontaktowe do takiego zespołu pojawiają się zwykle w części opisującej kontakt, gdzie można znaleźć adresy do osób odpowiedzialnych za wsparcie projektowe bez nachalnych formularzy czy haseł sprzedażowych.
