城市軌道交通車輛隔音降噪措施探討

岳立明 周春梅

中車長春軌道客車股份有限公司

城市軌道交通車輛隔音降噪措施探討

岳立明 周春梅

中車長春軌道客車股份有限公司

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，城市和道路建設(shè)速度不斷加快，城市交通需求快速增長，造成機動車保有量不斷攀升。這樣以來，城市道路交通噪聲污染也日趨嚴重，因道路交通噪聲聲極高、聲源流動、持續(xù)時間長，影響范圍廣，給廣大市民的生活環(huán)境造成一定的影響。為此市民對城市道路交通噪聲治理關(guān)注程度日益增強，對交通噪聲的投訴量也逐年增加。那么如何加快對城市道路交通噪聲的整治，提高廣大市民的生活環(huán)境質(zhì)量呢，這已成為工程技術(shù)人員和主管部門必須研究解決的課題，也是保持社會和諧發(fā)展的大問題。

軌道交通；車輛隔音；降噪措施

城市環(huán)境噪聲以交通運輸噪聲最為突出，許多國家研究結(jié)果都表明，城市環(huán)境噪聲的70%來自交通噪聲。城市軌道交通車輛是特殊的流動聲源，對環(huán)境的影響面也最廣，是城市軌道交通噪聲產(chǎn)生的根源。噪聲干擾人們的工作和生活，危害人體健康，是影響面最為廣泛的一種公害。為此，分析與軌道交通車輛直接相關(guān)的噪聲，探討相應(yīng)的防護措施。

1 軌道交通減振降噪必要性

我國的軌道交通建設(shè)正如火如荼地進行，截至目前，全國已有40多個城市擁有或者在建自己的地鐵系統(tǒng)。地鐵建設(shè)極大緩解了城市日趨嚴重的交通問題，給市民的出行帶來了便利。然而投入運營后，軌道交通系統(tǒng)不可避免地給城市環(huán)境帶來振動和噪聲等問題，影響乘客和軌道沿線人們正常生活，并造成周邊建筑物的疲勞損壞。同時，過量的振動和噪聲對列車和軌道系統(tǒng)也會產(chǎn)生很大的磨損，造成機械和設(shè)備使用壽命減少，引發(fā)潛在的安全風險。因此，如何做好軌道的減振降噪設(shè)計是城市軌道交通建設(shè)的一個重要課題，也是改善乘客舒適性和環(huán)境保護的一個重要課題。

2 振動和噪聲

軌道交通的主要振源為機車車輛動力系統(tǒng)的振動。振動通過車輪與軌道結(jié)構(gòu)的動態(tài)相互作用，引起軌道結(jié)構(gòu)的振動，這些振動通過地基又傳給周圍的建筑物。列車運營引起的噪聲可分為3個部分：輪軌噪聲、集電噪聲、車廂的空氣動力噪聲。當列車速度小于60km/h時，主要噪聲源為動力系統(tǒng)噪聲；當列車速度在60～200km/h時，主要表現(xiàn)為輪軌噪聲；當列車速度大于200km/h時，主要是為空氣動力噪聲。我國的軌道交通運行速度一般為60～80km/h，噪聲的主要來源是輪軌噪聲。輪軌噪聲由車輪與鋼軌間的相互作用直接產(chǎn)生，屬于一次噪聲。同時，列車運行振動沿軌下基礎(chǔ)向周圍傳遞，引發(fā)周邊建筑物、橋梁的振動，可激發(fā)結(jié)構(gòu)的“二次噪聲”。振動和噪聲從原理上都屬與振動，只是傳播媒介一個是軌道基礎(chǔ)，一個是空氣。研究表明，列車運營振動與輪軌噪聲呈正相關(guān)，與結(jié)構(gòu)的二次噪聲線性相關(guān)。因此，軌道交通的減振降噪從原理上來講即減振和隔振。

3 減振降噪措施分析

3.1 環(huán)境的減振等級界定

一般而言，振動超標小于5dB，為一般地段，振動超標5～10dB地段，為中等減振地段，振動超標10～15dB地段，為高等減振地段。振動超標大于15dB或環(huán)境有特殊要求地段(包括醫(yī)院手術(shù)室、音樂廳、精密儀器廠等)，是特殊要減振地段。但線路中線與建筑物的距離也是主要控制因素之一，一般以20m的距離來界定其減振等級。

3.2 道床類減振措施

道床類減振措施主要采用質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)，基本原理是在軌道上部建筑與基礎(chǔ)之間插入一固有頻率遠低于激振頻率的線性諧振器，通過質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的慣性運動，將列車運營產(chǎn)生的振動進行較大衰減后，再傳遞給隧道主體結(jié)構(gòu)，達到減振目的。梯形軌枕軌道系統(tǒng)屬于輕型質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)；梯形軌枕由預應(yīng)力縱梁和鋼管制的橫向連接桿構(gòu)成，在其下面和側(cè)面分別安裝底部防振墊、側(cè)面緩沖墊，并利用防振墊、緩沖墊支承在鋼筋混凝土臺座上。目前在北京4、5號線及廣州地鐵中有應(yīng)用。減振效果8dB左右。一般道床類減振措施專指浮置板道床，包括鋼彈簧浮置板和橡膠浮置板道床。橡膠浮置板主要為預制浮置板，按照橡膠支座支承方式可分為整體支承、線性支承、分布式支承3種。橡膠浮置板可以滿足10～15dB的中檔減振要求。缺點是橡膠支承塊隱藏于浮置板下面，很難調(diào)平、檢修和更換，尤其是無法從浮置道床側(cè)面或頂面檢修；橡膠本身阻尼太小，不能有效吸收浮置板的振動能量，對于軟土地基及人們較敏感的振源低頻部分隔振效果并不理想；此外，橡膠對材料和工藝要求高，易老化，壽命有限，更換橡膠支承塊對列車運營和市民的出行影響較大。廣州地鐵曾采用分布式支承的預制浮置板；國內(nèi)有一定應(yīng)用的道床隔振墊屬于整體支承橡膠浮置板。

3.3 軌類減振措施

重型鋼軌和無縫線路是在軌道交通中普遍采用的技術(shù)措施。采用60kg/m重型鋼軌，可降低鋼軌的振動頻率，從而降低鋼軌的振動強度，鋼軌輻射的噪聲水平相應(yīng)下降。研究表明，60kg/m鋼軌的振動強度比50kg/m鋼軌低10%。無縫線路消除了普通鋼軌接頭，大大提高了軌道的平順性，從而降低輪軌沖擊引起的振動和噪聲。據(jù)歐美國家資料，無縫線路可降低噪聲2～10dB(A)，我國資料介紹可降低噪聲2～3dB(A)。阻尼鋼軌對抑制鋼軌的振動有一定效果。阻尼鋼軌是在鋼軌兩側(cè)和軌底設(shè)置由高阻尼材料和約束層組成的阻尼復合板。從原理上講，阻尼鋼軌將鋼軌振動能量轉(zhuǎn)化成了熱能，從而吸收消耗了振動能量。正線與試驗線的測試結(jié)果表明，鋼軌減振對于直線段滾動噪聲可降低3～6dB(A)，對于曲線路段嘯叫噪聲可降低9～12dB(A)。

隨著我國城市軌道交通運輸?shù)目焖侔l(fā)展，治理城市軌道交通車輛噪聲對環(huán)境的污染越發(fā)顯得重要。為此，從降低聲源噪聲和傳播途徑上的噪聲2個方面，通過采用新型低噪聲輪對、選擇新型輪軌匹配材料、推廣使用直線電機和徑向轉(zhuǎn)向架、改進車體的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及提高車輛的隔聲性能等措施，對降低車輛噪聲對環(huán)境的影響起到重要的作用。

[1]交通運輸部公路科學研究所.地鐵8號線工程竣工環(huán)境保護驗收調(diào)查報告[R].2015.

[2]王曉紅，徐波.城市道路降噪設(shè)施研究[J].城市道橋與防洪，2011(8).

[3]李建斌.城市軌道交通減振降噪設(shè)計研究[J].石家莊鐵道大學學報，2011，24(1).

(二)GPS高程測量在水利工程的應(yīng)用方法

1、曲面擬合法。該方法的具體步驟為找出數(shù)學曲面，保證多個