大型線正下式火車站噪聲防治研究以佛山西站為例

王海涵

一、佛山西站樞紐概況

該車站處在佛山西北部，桂丹路東北側(cè)的平塘村，和市區(qū)的距離將近4km，東側(cè)是交通要道興塱路、南側(cè)是桂丹路、西側(cè)為工業(yè)大道、北側(cè)為興業(yè)路。佛山火車西站噪聲有如下幾個來源：火車進(jìn)、出車站的噪聲；火車快速前行的振動以及空氣噪聲；往返人流噪聲；各種設(shè)備的機(jī)械噪聲。

二、佛山火車西站軌道交通噪聲控制系列研究

該車站的高架站房形式以及進(jìn)站方式比較獨(dú)特，會引起較嚴(yán)重的噪聲污染，主要包括機(jī)車噪聲、鳴笛噪聲、氣動噪聲、橋梁噪聲和輪軌噪聲，下面對佛山火車西站這種高架鐵路條件下的軌道交通噪聲控制措施具體說明。

1. 佛山火車西站機(jī)車、氣動和橋梁噪聲控制措施

（1）控制機(jī)車噪聲

采取有效的措施使列車能夠盡量平穩(wěn)地行駛，對列車的部分裝置改良，比如使用更長的裙板、優(yōu)化轉(zhuǎn)向架、在重要位置布置減震器等，從而避免產(chǎn)生過大的噪聲。

（2）氣動噪聲的防治措施

針對此類噪聲，可以采取的措施有：使列車和接觸網(wǎng)更加靠近、優(yōu)化懸掛方式、采用新型受電弓、降低受電弓用量等。

（3）橋梁噪聲的防治措施

列車在駛?cè)?、駛離時，因編組道岔、制動，或攀高、俯沖，都會造成嚴(yán)重的尖叫噪聲。因此，降低橋梁撓曲，應(yīng)該科學(xué)地設(shè)計橋墩距離，在合理范圍內(nèi)增厚橋板。本車站整體為框架結(jié)構(gòu)，部分區(qū)域采用橋結(jié)構(gòu)，站臺層和候車室上部樓板結(jié)合起來，進(jìn)一步鞏固站臺層的穩(wěn)定性，將撓曲變形、共振控制在更低范圍內(nèi)，這樣交通噪聲就會顯著減輕。

高架橋形式選擇和枕軌墊層方面如采用的石碴能夠起到吸收噪聲的作用，使噪聲降低6.2dB。因此，本車站最好選擇有碴軌道。

2. 佛山火車西站輪軌噪聲控制措施

（1）采用阻尼材料

列車進(jìn)入和離開車站部位，應(yīng)該布置重型焊接長軌，從而在一定程度上抑制軌接縫導(dǎo)致的振動噪聲。另外，在枕木下部，或者是混凝土和軌道中間墊上一層彈性材料，能夠進(jìn)一步減小振動噪聲。在輪軌和站臺中間的側(cè)壁處布置礦棉、使用防振鋼軌等，都能起到減小噪音的作用。

圖1 高架軌道空間剖面圖

佛山火車西站的大頂棚下是巨大的空間，建筑和站臺完全融為一體，來自行駛列車的振動噪聲經(jīng)過車站結(jié)構(gòu)傳遞到候車室等區(qū)域，其頻率會影響到車站內(nèi)部空間中的交流。所以，結(jié)構(gòu)不應(yīng)該通過剛性方式相連，而是應(yīng)該通過阻尼材料或彈性結(jié)構(gòu)相連。在加強(qiáng)肋骨、抑聲板的中間布置彈性隔振器（詳見下圖），能夠抑制振動的傳播。

圖2 振動結(jié)構(gòu)連接板設(shè)計圖

隔振器的元件有兩種選擇，即金屬彈簧、防振橡膠。前者的優(yōu)勢主要體現(xiàn)為固有頻率低、耐用性強(qiáng)、對環(huán)境的干擾性強(qiáng)、低頻隔振效果好。后者的優(yōu)勢則主要體現(xiàn)在減輕噪音、隔振、緩沖等方面，并且加工方便，能夠和金屬穩(wěn)定地粘結(jié)在一起。通過柔性扣件將鋼軌連接在一起，起到良好的隔振效果。比如在列車駛?cè)胲囌镜牡胤讲捎眠@種設(shè)計，有助于減緩振動。

高架軌道線路中應(yīng)用柔性扣件，能夠在很大程度上降低振動噪聲，避免沿線居民受到過大噪聲的困擾。很多國家的高架橋都應(yīng)用了這一設(shè)計，尤其是在日本，柔性扣件能夠?qū)⒃肼暅p小3dB（A），所以，本車站在構(gòu)筑軌道時，也應(yīng)該應(yīng)用該設(shè)計。

（2）吸振措施

LVT（彈性支承塊軌道結(jié)構(gòu)）能夠起到良好的吸收作用。這種結(jié)構(gòu)包括了彈性支承塊、道床板、混凝土底座等；LVT在塊下和軌下布置了橡膠墊板，二者分別提供垂直和水平方向上的彈性；它能夠有效地模擬有碴軌道的振動性。這樣的設(shè)計在國外早已得到了實(shí)踐的驗證，并廣泛普及。

（3）采用有碴軌道

經(jīng)過前文的分析可知，相比無碴軌道，有碴軌道具有更好地降低噪聲的功能，因此本車站應(yīng)該鋪設(shè)有碴軌道。

（4）其他措施

列車盡量選擇流線式外形，以及更為平整的軌道，改良踏面，采用橡膠構(gòu)件隔離振動。

上述幾條措施早已得到了實(shí)踐的檢驗。所以，在對本車站進(jìn)行聲學(xué)設(shè)計時，要充分考慮現(xiàn)場的條件，應(yīng)用有效的防振減噪措施，滿足聲學(xué)方面的要求。

三、 佛山火車西站設(shè)備振動所產(chǎn)生的固體傳聲的隔振設(shè)計

佛山火車西站最大的噪聲來源之一即為設(shè)備噪，比如水泵、空調(diào)、冷凍泵等設(shè)備及其管道在運(yùn)行的過程中都會產(chǎn)生噪聲。

1. 水泵機(jī)組及其管道、電纜管的噪聲控制措施及隔振設(shè)計

（1）水泵隔振

運(yùn)行雙層阻尼彈簧減振系統(tǒng)，也就是上層混凝土臺座（500×500×100）＋ ZDII-80型上層減振器＋下層混凝土臺座（660×660×100）＋ ZDII-120型下層減振器。下層建造混凝土臺座，上下層使用減震器，具體安裝如圖3所示。

圖3 水泵雙層隔振示意圖

（2）管道隔振

①水管兩側(cè)均應(yīng)采用XGD2-150-12型雙球體橡膠撓性接管，水泵上采用撓性接管，具體安裝情況如下圖5所示。

②水泵出水口位置應(yīng)該布置雙層隔振支架，上、下層分別是DT-150型托架減振器、PB-160型雙層板式橡膠隔振器。水泵進(jìn)出水管安裝雙層隔振支架，其中DT－150型，PB-160型，分水缸和集水缸托架需DT—400型，PB－160型。具體安裝方式如下圖4。

圖4 管道支撐隔振安裝示意圖

（3）電纜管道隔振

最好把電纜管道吊裝為XDJ-40型橡膠吊架減振器，具體安裝見圖5。

圖5 電纜管道支撐隔振安裝示意圖

（4）在水管穿過壁面位置，塞入彈性材料。

2. 冷凍泵機(jī)組及其管道、電纜管的噪聲控制措施及隔振設(shè)計

冷凍機(jī)組建議選用德國的NORMA201－330E型空調(diào)冷卻水循環(huán)泵和NORMA151-400.2F型空調(diào)冷凍水循環(huán)泵，其參數(shù)為：功率55kW、轉(zhuǎn)速1475rpm，流量是550m3/h，冷卻泵和電機(jī)總質(zhì)量是882kg，水泥塊重量760kg，水泥塊尺寸是2000×1000×140mm，原減振器型號：Z D I I－2 4 0，水管尺寸：φ325×8mm～φ530×9mm。冷卻泵進(jìn)水管道支撐部位（木板）最好選擇彈性托架。

隔振系統(tǒng)設(shè)計：

（1）在全部水泵進(jìn)、出水管道上布置XGD2－300－III型橡膠撓性接管。

（2） 在冷卻泵管道支撐上，本車站應(yīng)該應(yīng)用DT型托架減振器以及ZDII型阻尼彈簧減振器，起到雙層隔振的作用?；诂F(xiàn)場的狀況，確定隔振托架的高度，具體安裝如下圖6、7所示：

圖6 冷凍泵、冷卻泵系統(tǒng)隔振示意圖

圖7 管道支撐隔振安裝示意圖

3.空調(diào)機(jī)房及其管道、電纜管的噪聲控制措施及隔振設(shè)計

（1）空調(diào)機(jī)房降噪

風(fēng)機(jī)房應(yīng)該具有良好的密封性，同時采取有效的通風(fēng)措施。在屋頂和側(cè)墻上布置通風(fēng)用阻性消聲器，在機(jī)房內(nèi)墻或頂部采取吸聲措施。

如果是大規(guī)模高壓離心風(fēng)機(jī)，對風(fēng)機(jī)房進(jìn)行有效的改造，從而降低噪聲。避免機(jī)組噪聲傳播到風(fēng)機(jī)房外，確保該區(qū)域的安靜。

風(fēng)機(jī)房應(yīng)該選擇消聲道結(jié)構(gòu)，這樣就能起到更好的降噪效果，為大尺寸鼓風(fēng)機(jī)布置隔音間、消聲道。

在對管道采取吸聲措施時，考慮到靜壓箱釋放的氣流具有較高的速度，氣流因此進(jìn)入到管道中，所以應(yīng)該應(yīng)用聚氨酯泡沫塑料類吸聲材料和加護(hù)面。如果需要使用多孔纖維吸聲材料，則應(yīng)該選擇穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，避免纖維材料在氣流的吹動下進(jìn)入空調(diào)房間中。

風(fēng)機(jī)房應(yīng)該安裝3L22WD型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為3.03m3/min、重量為240kg（運(yùn)轉(zhuǎn)重量為312kg），轉(zhuǎn)速是1450rpm。為風(fēng)機(jī)構(gòu)筑的混凝土臺座長寬高是1315×513×200，重量是370kg。

（2）風(fēng)機(jī)隔振

橡膠隔振墊最好應(yīng)用ZD型阻尼彈簧復(fù)合減振器，為常用風(fēng)機(jī)配備ZD－120型減振器，為備用風(fēng)機(jī)配備ZD－80減振器，具體安裝詳見下圖9。

圖8 鼓風(fēng)機(jī)隔振安裝示意圖

① 風(fēng)機(jī)應(yīng)該選擇XGD2－100－12型橡膠撓性接管（雙球體），將其布置在出口垂直風(fēng)管里面。

② 管道支撐和吊裝建議統(tǒng)一選擇彈性減振裝置，如DT－100型托架減振器，JG2－1型橡膠剪切隔振器。XDJ－40型橡膠吊架，機(jī)房外管道吊裝。按照和水泵房統(tǒng)一的方式進(jìn)行安裝，安裝位置和當(dāng)前的支承點(diǎn)是一致的。

③管道穿過墻壁、地面位置，塞入彈性材料。

（3）管道隔振

進(jìn)、出水管建議最好通過DT型托架減振器和ZDII型阻尼彈簧減振器來隔振， 這里面：DT型托架減振器，ZDII型阻尼彈簧減振器。

①托架1和2位置： DT－426型托架減振器，ZDII－160型阻尼彈簧減振器。

② 托架3位置： DT－426型托架減振器，ZDII－240型阻尼彈簧減振器。

③托架4、5、6、7和8位置： DT－426型托架減振器，ZDII－320型阻尼彈簧減振器。

④組合托架9處：DT－219型托架減振器， DT－426型托架減振器，DT－273型托架減振器，DT－325型托架減振器， ZDII－320型阻尼彈簧減振器。托架里面的垂直支撐梁能夠朝著中心移動，另外還需確保垂直支撐梁分布的均勻性。

⑤組合托架10處：如：DT－273型托架減振器，DT－219型托架減振器，DT－325型托架減振器， ZDII－320型阻尼彈簧減振器 。托架里面的垂直支撐梁能夠朝著中心移動，另外還需確保垂直支撐梁分布的均勻性。

管道吊架通過DT型托架減振器和XHS、XJD型阻尼彈簧減振器起到雙層隔振效果，如：DT型托架減振器，XHS、XJD型阻尼彈簧減振器。

電纜管道吊裝選擇XHS、XJD型阻尼彈簧減振器吊架。

水管穿越墻壁位置，避免二者的剛性接觸。

風(fēng)機(jī)和配套管道選擇XHS、XJD型阻尼彈簧減振器吊架。

電纜管道的隔振，電纜管道吊裝與機(jī)房平頂連接最好應(yīng)用XDJ型橡膠吊架減振器。

這些設(shè)備用房內(nèi)的墻面和頂棚也應(yīng)布置及聲材料，以便吸聲減噪。設(shè)備房與其它房間之間的隔墻應(yīng)采用厚重的隔墻，加強(qiáng)其隔聲效果。

四、結(jié)語

本文對此所做的研究結(jié)論和措施總結(jié)如下：

1.能夠有效抑制各種噪聲的措施有：（1）機(jī)車噪聲：采取有效的措施使列車能夠盡量平穩(wěn)的行駛，對列車的部分裝置進(jìn)行改良。（2）控制氣動噪聲：使列車和接觸網(wǎng)更加靠近、優(yōu)化懸掛方式、采用新型受電弓、降低受電弓用量等。（3）控制橋梁噪聲：將梁板柱結(jié)構(gòu)加厚加重，進(jìn)一步鞏固站臺層的穩(wěn)定性，將撓曲變形、共振控制在更低范圍內(nèi)，這樣交通噪聲就會顯著減輕。

2.輪軌噪聲控制措施：浮筑基板；在站臺層結(jié)構(gòu)與站房結(jié)構(gòu)之間加入隔振器；在輪緣和輪輻的交界位置布置彈性連接裝置，在軌道側(cè)部覆蓋一層阻尼材料；對于高架橋而言，應(yīng)用橋結(jié)構(gòu)也有助于減小輪軌噪聲。

3.設(shè)備振動噪聲控制措施：在重要設(shè)備下方設(shè)置阻尼彈簧減振系統(tǒng)；設(shè)備用房內(nèi)的墻面和頂棚也應(yīng)布置及聲材料。設(shè)備房與其它房間之間的隔墻應(yīng)采用厚重的隔墻，加強(qiáng)其隔聲效果。