鋼軌打磨車作業(yè)噪聲控制研究

張建宏

摘 要：地鐵鋼軌打磨車是地鐵線路軌道維護(hù)的重要設(shè)備。車輛進(jìn)行鋼軌打磨作業(yè)過(guò)程中，產(chǎn)生的高強(qiáng)度噪音對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員以及周邊環(huán)境均會(huì)產(chǎn)生極其嚴(yán)重的影響和傷害；本文針對(duì)鋼軌打磨車自身的結(jié)構(gòu)、功能以及其作業(yè)特點(diǎn)，著重分析了打磨鋼軌作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的高強(qiáng)度噪聲的主要原因，提出了控制和消除噪聲的技術(shù)方法以及相應(yīng)的具體實(shí)施措施。

關(guān)鍵詞：鋼軌打磨；噪聲；控制

中圖分類號(hào)：U216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）12-0057-01

地鐵鋼軌打磨車是地鐵線路軌道維護(hù)、檢修的重要配屬設(shè)備，擔(dān)負(fù)著打磨、修正軌道波浪狀磨損、輪軌擦傷，糾正軌道缺陷，修復(fù)軌道廓形的主要任務(wù)。由于地鐵線路運(yùn)行的特殊性，鋼軌打磨作業(yè)的窗口期均選擇在夜間；而鋼軌打磨作業(yè)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的噪聲并伴生大量火星，在開(kāi)闊（非封閉式）階段對(duì)線路周邊居民以及現(xiàn)場(chǎng)工作人員均會(huì)造成惡劣影響，因此必須采取技術(shù)措施控制噪聲的危害。

1 噪聲的危害現(xiàn)狀

噪聲是指對(duì)人們的休息、學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生干擾的聲音[1]。當(dāng)噪聲對(duì)人及周圍環(huán)境造成不良影響時(shí)，就形成噪聲污染。在當(dāng)今生活中，特別是城市或者工業(yè)區(qū)的居民，都時(shí)刻在承受著噪聲的危害，所以噪聲污染的防治刻不容緩。

鋼軌打磨作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的噪聲為高頻噪聲，其特點(diǎn)是，分貝高，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，高強(qiáng)度的噪聲危害著人們的機(jī)體，使人感到疲勞，產(chǎn)生消極情緒，甚至引起疾病.為降低噪聲的危害與影響，國(guó)家相關(guān)要求規(guī)定：鋼軌打磨車的司機(jī)室噪聲強(qiáng)度不超過(guò)68dB，車外30m遠(yuǎn)處噪聲強(qiáng)度不大于70dB。

因此，有必要采取相應(yīng)的技術(shù)措施來(lái)降低因鋼軌打磨而產(chǎn)生的噪聲危害和影響。

2 產(chǎn)生噪聲的原因

鋼軌打磨時(shí)伴生的噪音屬于高強(qiáng)度混合、復(fù)合噪音，其主要成分包括機(jī)械噪聲和流場(chǎng)噪聲兩種。

（1）機(jī)械噪聲。鋼軌打磨時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械噪聲主要是指因振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲，具體包括：1）轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械：鋼軌打磨車的打磨小車磨頭為旋轉(zhuǎn)式，打磨作業(yè)時(shí)可能因組裝的損耗或軸承的缺陷而自身產(chǎn)生異常的振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生噪音。2）共振：當(dāng)鋼軌打磨車打磨小車的引擎、馬達(dá)等激振的頻率范圍與其自身的自然頻率有所重疊，將會(huì)產(chǎn)生大振幅的振動(dòng)噪音。3）磨擦：當(dāng)打磨小車的磨頭與鋼軌接觸時(shí)，由于接觸面與附著面間的滑移現(xiàn)象而產(chǎn)生聲響等。

（2）流場(chǎng)所產(chǎn)生噪聲。鋼軌打磨車設(shè)有粉塵吸收裝置，用以收集、清理打磨過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑、粉塵等；粉塵吸收裝置工作時(shí)氣流以高速流經(jīng)導(dǎo)管和箱體，當(dāng)其流動(dòng)碰到阻礙是產(chǎn)生亂流或大而急速的壓力改變均會(huì)有噪音的產(chǎn)生。

3 控制噪聲的方法與途徑

3.1 從聲源上控制噪聲

從聲源上控制噪聲是降低噪聲最有效方法。通過(guò)聲源控制，可直接降低設(shè)備本體直達(dá)聲，從而可簡(jiǎn)化傳播途徑上的控制措施。對(duì)鋼軌打磨車而言，主要采取以下幾點(diǎn)控制措施：

（1）對(duì)振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲的控制措施。首先，必須對(duì)鋼軌打磨車進(jìn)行減振降噪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。借助相關(guān)的軟件工具（有限元分析軟件），識(shí)別、隔離和排除可能的噪聲源。利用有限元分析軟件對(duì)打磨車進(jìn)行模態(tài)分析，得到聲學(xué)模態(tài)頻率和振型，并結(jié)合聲學(xué)試驗(yàn)分析等仿真結(jié)果，進(jìn)行針對(duì)降低噪聲的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其次，打磨小車的部分零件可選用阻尼材料，在磨頭傳動(dòng)軸上加裝減振裝置或粘貼吸附材料；另外，可適當(dāng)?shù)丶哟笤O(shè)備的檢修頻率，縮短對(duì)打磨小車進(jìn)行檢修維護(hù)時(shí)間間隔，及時(shí)更換、維修有缺陷的裝置，減少、消除因設(shè)備異常而產(chǎn)生的噪聲，以消除和減少聲源的發(fā)聲量。

（2）對(duì)流場(chǎng)所產(chǎn)生的噪聲的控制措施。粉塵吸收裝置排氣時(shí)，由于空氣以沖擊波形式?jīng)_出排氣孔，因沖擊波而產(chǎn)生很大噪聲，要消除這種噪聲可在排氣通道上加消音器，并在排氣罩內(nèi)/外側(cè)涂刷阻尼材料，提高其隔聲性能，從而降低其產(chǎn)生的噪音強(qiáng)度。

3.2 控制噪聲的傳播途徑

控制鋼軌打磨作業(yè)產(chǎn)生噪聲的傳播途徑可通過(guò)隔聲、吸聲等措施來(lái)改善振源和車身的傳遞關(guān)系，從而達(dá)到降噪的目的。

（1）隔聲。隔聲是控制傳播到車體外界噪聲的有效途徑。設(shè)置隔聲罩，阻斷噪聲向外的傳播途徑，使噪聲在隔聲罩內(nèi)經(jīng)多次反射、吸收后強(qiáng)度逐漸降低，其結(jié)構(gòu)、傳播路徑與作用效果示意圖如圖1所示。隔聲罩內(nèi)部結(jié)構(gòu)為夾層設(shè)計(jì)，外層為鋼板（外殼體可刷涂阻尼涂料），中間夾層內(nèi)含吸聲材料（玻璃棉等），內(nèi)外殼體對(duì)吸收層起保護(hù)作用。噪聲聲波經(jīng)內(nèi)殼體后部分被反射，一部分穿透鋼板后被中間夾層吸波材料吸收，只有較少部分可透過(guò)外殼體傳播到外界，因此，此結(jié)構(gòu)可在一定程度上降低噪聲外傳聲強(qiáng)。

（2）吸聲。可以通過(guò)以下技術(shù)途徑實(shí)現(xiàn)吸聲的目的：1）在隔聲罩的夾層內(nèi)、車內(nèi)司機(jī)室頂棚、底板和側(cè)壁內(nèi)飾襯墊設(shè)置吸聲材料。當(dāng)噪聲波入射時(shí)聲能量由吸聲材料的內(nèi)損耗而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，避免聲的反射而出現(xiàn)的混響作用，從而減小聲空間的聲壓級(jí)，達(dá)到控制噪聲的目的。車內(nèi)頂棚、底板和側(cè)壁內(nèi)飾襯墊應(yīng)盡量使用本身具有吸聲性能的材料， 可選用的吸聲材料主要有多孔性吸聲材料（玻璃棉、毛氈等）和開(kāi)孔壁吸聲材料。進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)隔聲與吸聲應(yīng)綜合考慮，以實(shí)現(xiàn)用最少的材料，最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)控制車內(nèi)噪聲。2）打磨鋼軌過(guò)程中，產(chǎn)生噪聲的同時(shí)常常會(huì)火星四濺，為確保作業(yè)安全，需設(shè)置消防水箱，通過(guò)調(diào)節(jié)噴頭的噴灑角度以及流量的方式熄滅火星、消除隱患，此設(shè)置作用可實(shí)現(xiàn)雙重功效：一方面，噴水可降低磨頭溫度，延長(zhǎng)磨頭的使用周期；另一方面噴水以及水與高溫物體（磨頭、鐵軌）接觸時(shí)產(chǎn)生的蒸汽可在一定程度上吸收鐵軌打磨產(chǎn)生的噪聲。

4 結(jié)語(yǔ)

為降低鋼軌打磨作業(yè)時(shí)產(chǎn)生高強(qiáng)度噪聲對(duì)人員與環(huán)境的影響，本文針對(duì)噪聲的成因，從控制聲源、隔斷傳播途徑的方面討論了噪聲的控制技術(shù)方法，并提出了具體措施。

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