城市軌道交通減振降噪分析及工程措施初探

于占洋+莊嚴(yán)

摘 要：在經(jīng)濟(jì)全球化和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，我國(guó)綜合國(guó)力增強(qiáng)，國(guó)際地位越來(lái)越高，但我國(guó)仍處于發(fā)展中國(guó)家，要想在世界中處于不敗地位，就要不斷提高自身實(shí)力，加快城市建設(shè)就是其中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。城市軌道交通的發(fā)展是城市建設(shè)中不可或缺的一部分，越來(lái)越多的城市在城市軌道建設(shè)方面下了很大的力度，國(guó)家、政府在這方面也給予了很大的政策支持。該文通過(guò)對(duì)城市軌道交通減振降噪的分析提出相應(yīng)有針對(duì)性的解決措施，希望對(duì)城市軌道交通減振降噪工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通 減振降噪 措施

中圖分類號(hào)：U239.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）07（b）-0077-02

我國(guó)人口眾多，社會(huì)發(fā)展迅速，在城市發(fā)展的過(guò)程中交通堵塞現(xiàn)象明顯，很多城市選擇開(kāi)通城市軌道交通的方式來(lái)解決城市交通堵塞問(wèn)題。城市軌道交通的開(kāi)通為人們的生活提供了便利，緩解了交通堵塞的壓力的同時(shí)也產(chǎn)生了振動(dòng)與噪聲污染，影響著人們的日常工作與生活。所以怎樣有效控制城市軌道的振動(dòng)與噪聲問(wèn)題就尤為重要。

1 相關(guān)的規(guī)定制度

在《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中明確規(guī)定，關(guān)于“環(huán)境保護(hù)”和“軌道”兩方面內(nèi)容，要嚴(yán)格遵守《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》指出的軌道在運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中要根據(jù)實(shí)際情況采取減振軌道來(lái)達(dá)到環(huán)境保護(hù)對(duì)周邊的減振、降噪要求[1]?！兜罔F設(shè)計(jì)規(guī)范》還對(duì)要保護(hù)的建筑物類型和相應(yīng)的減振措施進(jìn)行描述。其中，要保護(hù)的建筑物類型按減振程度分為一般減振、較高減振和特殊減振。針對(duì)一般減振，要采取無(wú)縫新路、彈性分開(kāi)式扣件、整體道床或碎石道床的措施來(lái)達(dá)到減振的目的；針對(duì)較高減振，比如：住宅區(qū)、賓館、機(jī)關(guān)單位等區(qū)域要采取軌道減振器、扣件、彈性短枕式整體道床等措施來(lái)達(dá)到減振的目的；針對(duì)特殊減振，比如：醫(yī)院、學(xué)校、音樂(lè)廳、精密儀器廠、文物保護(hù)和高級(jí)賓館等區(qū)域要采取橡膠浮置板道床、彈簧浮置板道床等措施來(lái)達(dá)到減振的目的。

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定要按照項(xiàng)目環(huán)境評(píng)估報(bào)告和《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》來(lái)確定減振的具體位置、減振等級(jí)和相應(yīng)的措施，在征求意見(jiàn)時(shí)具有高度的原則性。而《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》還不夠完善，其對(duì)城市軌道交通沿線區(qū)域中的環(huán)境保護(hù)區(qū)界定不明顯，不具備相應(yīng)的振動(dòng)測(cè)量方法，在環(huán)境限值方面也沒(méi)有明確的規(guī)定[2]。這種沒(méi)有針對(duì)性的條文文件在長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)行過(guò)程中會(huì)暴露出很多弊端，會(huì)引起爭(zhēng)議，不利于城市軌道交通工作的實(shí)際開(kāi)展?！兜罔F設(shè)計(jì)規(guī)范》和《環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》的完善可以促進(jìn)城市軌道交通減振降噪工作的開(kāi)展。

2 城市軌道交通減振降噪措施

2.1 鋼軌類減振措施

重型鋼軌和無(wú)縫線路在城市軌道交通減振降噪中被廣泛應(yīng)用，受到了一致好評(píng)。研究顯示，60 kg/m的鋼鐵振動(dòng)強(qiáng)度比50 kg/m的鋼軌要低10%，這就說(shuō)明60 kg/m的重型鋼軌可以大大減少鋼軌的振動(dòng)頻率，進(jìn)一步降低鋼軌的振動(dòng)強(qiáng)度，最后使鋼軌輻射的噪聲水平下降[3]。所以采用無(wú)縫線路技術(shù)可以消除普通鋼軌接頭，提高城市軌道的平順性，以達(dá)到降低輪軌沖擊引起的振動(dòng)和噪聲的目的。

阻尼鋼軌可以有效抑制鋼軌的振動(dòng)。阻尼鋼軌是在鋼軌兩側(cè)和軌底設(shè)置的由高阻尼材料和約束層構(gòu)成的一種阻尼復(fù)合板。理論上，阻尼鋼軌可以通過(guò)將鋼軌振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化成熱能的方式來(lái)吸收消耗振動(dòng)能量。在正線與測(cè)試線的測(cè)試中可以發(fā)現(xiàn)，鋼軌減振的應(yīng)用對(duì)降低直線段滾動(dòng)噪聲和曲線段噪聲都有著顯著的效果。

2.2 扣件類減振措施

常見(jiàn)的減振扣件分為先鋒扣件、軌道減振器、洛德扣件和Z系列扣件四類。其中，先鋒扣件在軌頭下顎及軌腰支撐鋼軌，鋼軌就會(huì)呈現(xiàn)出一種懸空狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上再利用懸空鋼軌和軌座底板之間的縫隙，解決振動(dòng)和噪聲的控制問(wèn)題。其因獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用，比其他的高彈性扣件減振效果明顯。但其自身也存在弊端，就是靜剛度低，軌距控制能力差；軌道減振器又被稱為科隆蛋，屬于硫化粘結(jié)型扣件，因其減振效果較好，被廣泛應(yīng)用在減振要求較高的地區(qū)；洛德扣件與軌道減振器較為相似，也是硫化粘結(jié)型，因其橡膠與鐵墊板采用了硫化技術(shù)，所以在國(guó)外應(yīng)用較廣，在國(guó)內(nèi)沒(méi)有被廣泛應(yīng)用；Z系列扣件將橡膠墊板和鐵墊板分開(kāi)，在使用的過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際情況更換橡膠，重復(fù)使用鐵墊板，減振效果和洛德扣件一樣。

2.3 軌枕類減振措施

彈性軌枕由彈性長(zhǎng)軌枕和彈性短軌枕兩部分組成。彈性短軌枕又是由混凝土短軌枕、橡膠套靴和塊下橡膠墊板構(gòu)成。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，成本低，在我國(guó)的城市軌道交通中廣泛應(yīng)用。但其也存在一些缺點(diǎn)，比如：對(duì)地面質(zhì)量要求較高、軌距保持能力弱、軌距和軌底坡調(diào)整不方便、養(yǎng)護(hù)更換頻率高、橡膠包套容易進(jìn)水、減振效果下降、彎道鋼軌波磨損嚴(yán)重[4]。這些缺點(diǎn)的存在容易導(dǎo)致短枕吊空現(xiàn)象的出現(xiàn)，而此類現(xiàn)象在上海等地的城市軌道交通中出現(xiàn)過(guò)。

彈性長(zhǎng)軌枕與一般混凝土軌枕采用一樣的軌枕，其質(zhì)量比彈性短軌枕大，減振效果更為明顯，所以彈性長(zhǎng)軌枕在城市軌道交通中應(yīng)用更為廣泛。

2.4 道床類減振措施

道床類減振措施則是采用了質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)，在軌道頂部建筑和基礎(chǔ)之間插入一個(gè)頻率低于激振頻率的線性諧振器。同時(shí)通過(guò)質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的慣性運(yùn)動(dòng)來(lái)減少列車運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)，再傳遞給隧道的主體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)減振的目的。梯形軌枕軌道系統(tǒng)又屬于輕型質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)，是由預(yù)應(yīng)力縱梁和鋼管制的橫向連接桿兩部分組成，其減振效果特別明顯，在北京、廣州等地的城市軌道交通中被廣泛應(yīng)用。而道床類減振措施又包括鋼彈簧浮置板和橡膠浮置板道床，橡膠浮置板又可分為整體支承、線性支承和分布式支承3種，橡膠浮置板可以達(dá)到中檔減振效果。但其也存在著橡膠支承塊在浮置板下面，不易于更換；對(duì)振源較低的部分效果不明顯；易老化，壽命短等缺點(diǎn)[5]。鋼彈浮置板比橡膠浮置板的隔振效果更好、固有頻率更低、使用壽命更長(zhǎng)，更方便維修，可以滿足不同區(qū)域和施工進(jìn)度的要求，在各大城市軌道交通減振降噪工作中被采用。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著城市建設(shè)腳步的加快，城市軌道交通業(yè)的蓬勃發(fā)展，城市軌道交通減振降噪問(wèn)題也日漸突出，為了人民更好的生活、工作，就一定要解決城市軌道交通中存在的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題。該文在分析當(dāng)前我國(guó)城市軌道交通形勢(shì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入分析了有關(guān)的法律規(guī)定，通過(guò)對(duì)鋼軌類減振措施、扣件類減振措施、軌枕類減振措施和道床類減振措施構(gòu)成原理、基本性能和優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)的比較研究，對(duì)城市軌道交通的工程措施有了一個(gè)新的理解。希望該文的論述能為城市軌道交通減振降噪工程做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張朋成，王雨，曾仲毅.城市軌道交通減振降噪措施分級(jí)比選研究[J].科技資訊，2013，1（26）：133-137.

[2] 毛東興，張曉潔.城市軌道交通浮置式減振措施的減振降噪效果[J].環(huán)境工程，2012，10（S1）：47-52.

[3] 孫洪強(qiáng).簡(jiǎn)析城市軌道交通減振降噪措施[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2012，8（4）：60-63.

[4] 李建斌.城市軌道交通軌道減振降噪設(shè)計(jì)研究[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，11（1）：73-77.

[5] 謝詠梅，杜蘊(yùn)慧.城市軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].都市快軌交通，2014，12（4）：5-8.