Experimental Analysis on the effectiveness of reducing ground-borne vibrations using different track systems: A case study of Milan subway system.

Increasing human activity and population growth have led to a significant increase in urban areas, necessitating the development of new and efficient mass transport networks, in which rail transport such as subways plays a key role.In urban environments, ground vibrations caused by rail transport are one of the main causes of commuter dissatisfaction.Vibrations can be perceived as a disturbance by people and affect structures and the performance of sensitive equipment inside the building near the railway subway line. In this master's thesis, the ground-borne vibrations induced by subway lines in an urban environment are studied and these vibrations can be difficult to predict because a considerable number of mechanisms and phenomena are involved in the transmission and propagation process and main way to reduce these vibration is acting on its source.This masters thesis focuses on different types of modern state-of-the-art track systems available on the market and how these technologies are used in vibration attenuation at the source and discussed some of the mitigation measures.The main objective of the work is to evaluate the effectiveness of vibration attenuation by different track systems on the basis of the available data, experimentally evaluated by vibration measurements at several locations in the Milan subway through the intensive measurement activity of the research group of the Mechanical Department of Politecnico di Milano and Azienda Trasporti Milanesi (A.T.M). The vibration measurements, carried out in the tunnel, on the ground, and in the nearby buildings, allow us to obtain the transfer functions between all these different locations. The same transfer function can be used to evaluate what happens to the vibration levels when there is a change in the track system.A simplified analytical model of the wheelset-track interaction is used to compare the results, which we interpreted using the transfer function method.

L'aumento dell'attività umana e la crescita della popolazione hanno portato a un significativo incremento delle aree urbane, rendendo necessario lo sviluppo di nuove ed efficienti reti di trasporto di massa, in cui il trasporto ferroviario, come le metropolitane, gioca un ruolo fondamentale. Le vibrazioni possono essere percepite come un disturbo dalle persone, influenzano le strutture e le prestazioni delle apparecchiature sensibili all'interno degli edifici vicini alla linea della metropolitana. In questa tesi si studiano le vibrazioni trasmesse al suolo dalle linee della metropolitana in ambiente urbano, che possono essere difficili da prevedere siccome un numero considerevole di meccanismi e fenomeni sono coinvolti nel processo di trasmissione e propagazione, e il modo principale per ridurre queste vibrazioni, ovvero agire sulla loro sorgente. Questa tesi si concentra sui diversi tipi di sistemi di binari moderni e all'avanguardia disponibili sul mercato e su come queste tecnologie vengono utilizzate per l'attenuazione delle vibrazioni alla sorgente e discute alcune delle misure di mitigazione. L'obiettivo principale del lavoro è quello di valutare l'efficacia dell'attenuazione delle vibrazioni da parte dei diversi sistemi di binario sulla base dei dati disponibili, valutati sperimentalmente attraverso misure di vibrazione in diversi punti della metropolitana di Milano grazie all'intensa attività di misura del gruppo di ricerca del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano e dell'Azienda Trasporti Milanesi (A.T.M). Le misure di vibrazione, effettuate in galleria, a terra e negli edifici vicini, permettono di ottenere le funzioni di trasferimento tra tutti questi luoghi diversi. La stessa funzione di trasferimento può essere utilizzata per valutare cosa succede ai livelli di vibrazione quando c'è un cambiamento nel sistema dei binari. Un modello analitico semplificato dell'interazione ruota-rotaia viene utilizzato per confrontare i risultati, che abbiamo interpretato utilizzando il metodo della funzione di trasferimento.