就像汽車進入新能源時代一樣，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——開啟新的生命周期。

為了應對這些發(fā)展趨勢，不斷增加的列車速度和重載軸載使得機車對軌道的振動強度加大，相應地對軌道幾何形位、結(jié)構(gòu)部件的破壞風險加大。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)護難。混凝土軌枕重量大、施工難、列車通過時振動大，已不適合大跨度橋梁。

另一方面，鐵路車輛在運行過程中會產(chǎn)生滾動噪聲和振動。這是由于車輪和軌道運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，嚴重危害人體健康，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，以及高分子材料學研究深入，玻纖增強聚氨酯微孔彈性體枕木成為枕木行業(yè)發(fā)展新趨勢。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？

玻纖增強聚氨酯泡沫

國內(nèi)外既有案例驗證，提高軌道壽命和增加維護間隔的一種方法是在軌道過渡處減少兩個軌道結(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)護的有效實踐路徑。同時為了降低鐵路噪音，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)聚氨酯泡沫增強道砟比傳統(tǒng)無增強道砟沉降量減少60%，對于半增強層的沉降減少了 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)玻璃纖維增強聚氨酯發(fā)泡拉擠成型工藝制備而成的新型復合軌枕，具有低熱膨脹系數(shù)和導熱系數(shù)，高抗震、抗壓、抗拉和抗彎強度。復合枕木即使在長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產(chǎn)品，分別為HFFP型鐵路鋼橋用復合材料橋枕和FFU型一次成型合成軌枕，基于以上強大的性能，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、性價比高的新時代特性，綜合起來對鐵路系統(tǒng)的重大作用有：

l  推進輕量化

l  優(yōu)異的力學性能、彎曲強度與剪切強度

l  低吸水率、高耐候、耐化學腐蝕

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、延長產(chǎn)品壽命

l  提高行車舒適性和鐵軌安全性、保護道床

l  降低鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的維護成本和工作量

l  可進行開槽、打孔等二次加工

l  可回收，環(huán)境無污染

l  提高整個鐵路系統(tǒng)的安全性

創(chuàng)新的應用場景

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策，滿足了現(xiàn)代運輸工具的使用需求，廣泛應用于城市軌道交通、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：

△ 玻璃纖維增強聚氨酯復合材料軌枕

?  軌道彈性枕墊、條狀支撐、點支撐

聚氨酯硬泡沫用于軌道上部結(jié)構(gòu)的彈性元件，以減少機械振動。當平鋪在“平板軌道”（質(zhì)量彈簧系統(tǒng)）時，或連接到板底和錐形灌漿孔時，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排放。保護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)下的去耦和保護墊，以助力減少火車車輪隨時間的反復沖擊，在有砟軌道的情況下，使用壽命因較低且更均勻的負載而延長。同時，它們還保護工程結(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)上的高動態(tài)力。阻尼性能消除了軌道表面的任何不規(guī)則之處，實際上消除了行駛中列車的典型隆隆聲。通過減少振動來保護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軌防護罩，沒有空隙空腔，作為嵌入式導軌系統(tǒng)提供了調(diào)整導軌防護罩的輪廓和材料密度的機會，以提供牢固的橫向支撐和低垂直剛度的最佳組合，以增強振動衰減。

△ 圖源：特瑞堡

不斷壯大的應用推廣

其實聚氨酯硬泡沫用作合成軌枕已不是新鮮事了，在國際市場上，日本、歐洲、北美等國家和地區(qū)聚氨酯枕木市場發(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，我國聚氨酯枕木市場起步正乘風而上。

截止到2021年底，中國高速鐵路運營突破4萬公里。隨著軌道交通市場迅猛發(fā)展以及環(huán)保監(jiān)管日益嚴格，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。

?  應用于城市軌道交通

針對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，同時強化了自己的優(yōu)勢：重量輕，較混凝土軌枕減重約80%；強度高，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)模運行的城市得到了較好推廣。

△ 正在生產(chǎn)中的玻纖增強聚氨酯軌枕。緩發(fā)泡控制技術(shù)、階梯升溫固化技術(shù)，實現(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

?  應用于橋枕

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

△ 一橋梁完成復合材料軌枕更換完成。鐵路鋼梁用聚氨酯合成枕軌復合HFFP復合材料橋枕護標準，為舊路線改造升起提供了便利。 圖源：株洲時代新材料科技股份有限公司

?  應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，必須采取相應的防凍措施，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準推廣于凍土地區(qū)公路、鐵路路基，尤其針對青藏線、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)玻璃纖維增強聚氨酯合成枕軌耐氣候性強、抗斷裂和常年高寒，作為振動保護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行路基防護試驗 圖源：紅寶麗

?  應用于歐洲鐵路系統(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“緊固和緩沖機制”。可幫助分散列車運行時帶來的各種壓力和震動力，從而減少火車經(jīng)過時巨大的隆隆聲干擾，進而增加鐵路枕木的生命周期并降低維護成本。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，積水化學株式會社在荷蘭開設(shè)一家生產(chǎn)工廠，用于生產(chǎn)由長玻璃纖維增強泡沫聚氨酯制成的鐵路軌枕用合成木材，以更好的服務歐洲市場。這種聚合物使輕巧，同時具有優(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)在擴大1.8倍，并通過消除從日本到歐洲的運輸，顯著縮短交貨時間。聚氨酯部門不斷增長的海外市場需求使得SEKISUI在歐洲以及其他地區(qū)籌建新的生產(chǎn)工廠，以適應基礎(chǔ)設(shè)施的改造升級需求。

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

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