蘇州軌道交通2號線既有線路普通扣件地段減振降噪改造方案

何繼平 張麗平

(蘇州市軌道交通集團有限公司,215006,蘇州,//第一作者,工程師)

當城市軌道交通已建成線路附近環(huán)境發(fā)生變化時，其區(qū)域環(huán)境噪聲及環(huán)境振動限值會相應改變，可能導致線路運行時噪聲不滿足要求，引起較多居民投訴。蘇州軌道交通2號線蘇州火車站—山塘街區(qū)間(以下簡為“火—山區(qū)間”)設計施工時,因其周圍為待拆遷地段，故未考慮減振降噪措施。之后拆遷工作一直未實施。地鐵運營后，火—山區(qū)間線路附近的茅山塘6號樓居民便陸續(xù)反映振動擾民。根據(jù)蘇州市環(huán)境中心檢測結(jié)果，茅山塘6號樓振動均值為75.4 dB，而限值為75.0 dB(晝間，6：00—22：00)及67.0 dB(夜間，22：00—6：00)?？梢姡瑫冮g噪聲超標0.4 dB，夜間噪聲超標8.4 dB，故居民反映夜間振動影響較為強烈。為減少振動噪聲對居民的影響，須對此地段進行減振降噪改造。

1 減振降噪改造方案

1.1 試驗地段及車輛工況

茅山塘6號樓附近，線路里程為上行K13+890—K14+070、下行K13+915—K14+070，道床為整體道床。此段線路參數(shù)如表1所示。

表1 試驗地段的線路參數(shù)

本次試驗開行的列車為蘇州軌道交通2號線正常上線列車。列車為5節(jié)編組，采用Tc(帶司機室的拖車)+Mp(有受電弓的動車)+M(無受電弓的動車)+Mp+Tc的編組方式。列車空載總質(zhì)量為167 t。

1.2 減振降噪方法選擇

由于蘇州軌道交通2號線已運營，所以減振降噪改造既不能影響正常地鐵運營，又要盡量節(jié)約成本。經(jīng)分析，滿足這些要求的最好辦法是更換扣件。在運營線路上更換扣件須保證釘孔位與扣件高度保持不變。

火—山區(qū)間原來采用的是DTVI2-4型普通扣件，其地腳螺栓孔位間距為375 mm。考慮孔位、扣件高度及成本等因素，選擇福斯羅336 Duo減振型扣件作為新扣件(見圖1)。

福斯羅336 Duo減振型扣件減振的基本原理：

(1)選用新型彈條。其所用彈條采用獨特的“兩點接觸”設計理念及雙剛度設計，比國內(nèi)彈條彈性強，具備防止鋼軌傾覆、翻轉(zhuǎn)和過載保護的功能，提高了運營過程中的減振性能與安全性。

a) 安裝示意圖

b) 安裝實景圖

(2)選用高彈性EPDM(三元乙丙橡膠)彈性墊板。EPDM為微孔發(fā)泡結(jié)構，彈性強，并具有抗老化、抗化學制劑、抗水解的優(yōu)良性能，不受惡劣天氣及紫外線影響。相對傳統(tǒng)橡膠制品，EPDM在同樣受壓情況下無塑性變形，其邊緣處不會膨脹溢出，隨溫度變化的剛度變化量也比較穩(wěn)定，能顯著提高線路剛度的穩(wěn)定性和扣件系統(tǒng)的減振能力，延長扣件的使用壽命。

2 減振降噪方案效果評價

為檢驗減振降噪改造效果，改造完成后，在火—山區(qū)間線路附近進行了室內(nèi)振動及二次輻射噪聲的測試。

2.1 參考標準和評估方法

根據(jù)JGJ/T 170—2009《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》 ，城市軌道交通沿線建筑物室內(nèi)振動限值及二次輻射噪聲限值應分別符合表2的規(guī)定。

根據(jù)標準規(guī)定的測量方法，對各測點垂向加速度信號按照表2規(guī)定的1/3倍頻程中心頻率的Z計權因子進行數(shù)據(jù)處理，按計權因子修正后得到各中心頻率的振動加速度級，并選擇1/3倍頻程中心頻率上的最大振動加速度級(簡稱分頻最大振級，記為Lv,max)作為評價量。

對于城市軌道交通沿線建筑物室內(nèi)二次輻射噪聲測試，則采用等效A聲壓級LAeq作為評價量。

表2 建筑物室內(nèi)振動限值與二次輻射噪聲限值

2.2 測試設備與測點布置

振動測量直接采用加速度計，而噪聲測量采用噪聲傳感器與前置放大器組合。數(shù)據(jù)采集采用INV3060S網(wǎng)絡分布式采集儀，數(shù)據(jù)分析采用動態(tài)測試分析平臺軟件DASP-V10工程版。

室內(nèi)振動和二次噪聲的測點選擇布置在線路旁的1座平房內(nèi)。測點距里程DK 13+953.57處的隧道中心線水平距離為12.84 m。

振動及噪聲測量選擇在早晚高峰時段，并在列車經(jīng)過時測量。

2.3 測試結(jié)果分析

2.3.1 振動測試結(jié)果

城市軌道交通沿線建筑室內(nèi)振動測試結(jié)果如表3所示。

由表3可得：更換扣件前，早高峰測點Lv,max算術平均值為63.01 dB，晚高峰的Lv,max算術平均值為65.80 dB；更換扣件后，早高峰的Lv,max算術平均值為60.25 dB，晚高峰的Lv,max算術平均值為62.52 dB。可見，換扣件前后的Lv,max均滿足JGJ/T 170—2009《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》中的1類區(qū)晝間要求。

表3 更換扣件前后列車通過時測點的Lv,max dB

2.3.2 噪聲測試結(jié)果

根據(jù)JGJ/T170—2009 《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》 ，二次噪聲呈低頻特性，其頻率范圍為16～200 Hz。故測試依次采集并計算了該頻率范圍內(nèi)10次列車通過時引起的結(jié)構二次噪聲LAeq。綜合考慮了房屋結(jié)構和密閉性兩個方面的因素，本次測試選擇了居民反應最強烈、且能做到完全密閉的住戶一樓測點噪聲水平作為評價量。相應的LAeq計算結(jié)果統(tǒng)計見表4。

表4 列車通過時測點二次噪聲LAeq dB(A)

由表4可得：更換扣件前，早高峰LAeq算術平均值為37.1 dB(A)，晚高峰LAeq算術平均值為40.2 dB(A)；更換扣件后，早高峰LAeq算術平均值為40.2 dB(A)，晚高峰LAeq算術平均值為34.5 dB(A)?？梢?，更換扣件后，測點噪聲滿足JGJ/T170—2009《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》中1類區(qū)的二次輻射噪聲晝間要求。

3 結(jié)論

(1)更換扣件后，建筑物室內(nèi)一層的Lv,max為61.39 dB，滿足JGJ/T 170—2009《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》1類區(qū)晝間65 dB的要求，且比換扣件前平均減小了3.02 dB。

(2)更換扣件后，建筑物室內(nèi)一層等效A聲級為35.0 dB(A)，滿足JGJ/T 170—2009《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》1類區(qū)晝間噪聲要求，比換扣件前平均減小了3.9 dBA。

測試結(jié)果表明更換扣件對于振動波引起的建筑物結(jié)構振動及二次噪聲有明顯的減振降噪作用。

[1] 高世兵. 鋼彈簧浮置板減振軌道在城市地鐵中的應用[J]. 鐵道工程學報， 2008(3)：88.

[2] 李克飛，劉維寧，孫曉靜，等. 北京地鐵5號線高架線減振措施現(xiàn)場測試與分析[J]. 中國鐵道科學， 2009(4)：25.

[3] 杜茂金. 南京地鐵DTⅥ2型扣件彈條折斷原因分析[J].城市軌道交通研究， 2009(7)：40.

[4] 趙國堂.高速鐵路無碴軌道結(jié)構[M].北京:中國鐵道出版社，2006.

[5] 何華武.無砟軌道技術[M].北京:中國鐵道出版社，2005.

[6] 李成輝.軌道[M].成都:西南交通大學出版社，2005.