淺析城市軌道交通的噪聲與振動(dòng)及其控制措施

肖翔文

摘 ?要：當(dāng)前全球積極修建載客量大、準(zhǔn)時(shí)、快捷的城市軌道交通，如輕軌、地鐵等。但是城市軌道交通的使用所產(chǎn)生的環(huán)境污染、噪聲污染會(huì)對(duì)沿線(xiàn)的建筑物、居民造成一定影響。該文主要立足于城市軌道交通，結(jié)合此類(lèi)交通所存在的振動(dòng)、噪聲來(lái)源，采取針對(duì)性的、有效的解決策略。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通 ?危害性 ?解決之道

中圖分類(lèi)號(hào)：U211 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）10（b）-0035-02

在現(xiàn)代化城市發(fā)展中，軌道交通，如輕軌、地鐵等均憑借其節(jié)能、環(huán)保、快捷、載客量大等優(yōu)勢(shì)脫穎而出，成為最重要的公共交通運(yùn)輸工具。通常在人流密度較大的區(qū)域建設(shè)城市軌道交通工程，以服務(wù)人們的出行需要。但是此種出行方式會(huì)形成較大的噪聲污染，并影響沿線(xiàn)居民工作、生活。這成為影響城市軌道交通發(fā)展的主要因素。基于此，為了可持續(xù)發(fā)展城市軌道交通，非常有必要研究如何減少或者解決城市軌道交通可能引起的噪聲問(wèn)題。充分發(fā)揮此種交通運(yùn)行方式優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，最大限度地減少線(xiàn)路運(yùn)行對(duì)沿線(xiàn)居民的不利影響。

1 ?城市軌道交通的振動(dòng)與噪聲來(lái)源

地軟、輕軌等城市軌道交通通常是從早上5點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)行，以每隔2～6min的頻率運(yùn)行至夜晚23點(diǎn)。換言之由于動(dòng)力系統(tǒng)、輪軌系統(tǒng)的存在，城市軌道交通會(huì)形成全天候的噪聲與振動(dòng)。

1.1 噪聲源

（1）輪軌引起的噪聲。比如車(chē)輪與鋼軌、軌道的摩擦聲、振動(dòng)輻射噪聲，相互撞擊時(shí)所形成的聲音及制動(dòng)時(shí)，所形成的尖叫聲，等等。

（2）車(chē)輛設(shè)備引起的噪聲。具體指車(chē)輛中各裝置，比如齒輪箱、發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)等在運(yùn)行過(guò)程中所形成的噪聲。比如裝有空調(diào)裝置的列車(chē)，還會(huì)出現(xiàn)空調(diào)噪聲。

（3）活塞風(fēng)引起的噪聲。眾所周知地鐵列車(chē)運(yùn)行的隧道，通常是封閉狹長(zhǎng)的，其可能形成無(wú)法言估的氣流噪聲。

（4）通風(fēng)系統(tǒng)引起的噪聲。

（5）由于高架結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)而發(fā)生的噪聲。

（6）通過(guò)承重柱體向臨近建筑物傳遞的噪聲。

（7）集電弓與架空接觸網(wǎng)間發(fā)生摩擦聲。

（8）運(yùn)行中的列車(chē)所發(fā)出的氣流噪聲。

當(dāng)然了，如果列車(chē)每小時(shí)運(yùn)行的速度低于200km，則可忽視氣流噪聲。城市軌道交通一般以80km/h的速度運(yùn)行，所以基本可排除氣流噪聲所帶來(lái)的影響。上述其他因素是導(dǎo)致城市軌道交通噪聲的主要因素。此外，噪聲的形成與軌道設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)等因素也有直接的關(guān)聯(lián)性。

1.2 振動(dòng)源

由于列車(chē)運(yùn)行所形成的振動(dòng)振波可經(jīng)橋梁、地基、墩臺(tái)等將此種隨機(jī)振動(dòng)傳遞至其他建筑物，并對(duì)其他建筑物形成影響。分析如下幾種因素會(huì)影響豎向振動(dòng)。

（1）隨機(jī)性激振源，比如軌道不平順等。

（2）周期性激振源，比如車(chē)輪偏心等。

（3）車(chē)輪與鋼軌、道岔相互碰撞而引起的振動(dòng)。

2 ?降低城市軌道交通中噪聲的措施

2.1 控制噪聲源

通過(guò)實(shí)驗(yàn)與理論分析可知，車(chē)輛設(shè)備、輪軌以及集電弓與架空接觸網(wǎng)接觸所形成的摩擦是城市軌道噪聲的主要來(lái)源。研究表明，采取某些措施可控制這些噪聲。理論表明只有地表會(huì)出現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)、活塞風(fēng)而導(dǎo)致的噪聲;高架結(jié)構(gòu)是唯一由于振動(dòng)而形成輻射噪聲的部位。

（1）控制輪軌噪聲?，F(xiàn)代城市軌道交通車(chē)輛顯著改善了懸掛系統(tǒng)、減振措施，此外還引入降噪車(chē)輪、彈性車(chē)輪。所以只要控制好軌道結(jié)構(gòu)，就能夠有效地控制輪軌的噪聲，這是控制城市軌道交通噪聲源的關(guān)鍵之所在，具體可采取下述措施進(jìn)行控制：第一，建議不要使用小半徑曲線(xiàn)。第二，建議使用普通碎石道床等重型減噪措施。其減噪效果較混凝土整體道床小。第三，鋪設(shè)減振扣件、超長(zhǎng)無(wú)縫線(xiàn)路等。國(guó)外有數(shù)據(jù)顯示：后輪軌在進(jìn)行無(wú)縫線(xiàn)路的鋪設(shè)后，其噪聲平均減少了7dB;法國(guó)的輕軌車(chē)輪由于設(shè)置了彈性硬橡校且將彈性墊層設(shè)置于軌道之中，所以更有利于保證車(chē)輛的平穩(wěn)運(yùn)行。如果列車(chē)每小時(shí)的運(yùn)行速度達(dá)到70km，則其車(chē)廂內(nèi)部的噪聲約為68dB（A）。第四，分析輪軌垂向耦合振動(dòng)體系可知將彈性墊層加于軌枕與道床、鋼軌間能夠顯著降低噪聲的形成。第五，對(duì)鋼軌頂面進(jìn)行定期打磨，消除不平順的軌頂。如果鋼軌的波形磨耗達(dá)到0.5mm以上，增加輪軌噪聲后，可顯著降低打磨噪聲，其噪聲約為10dB。

（2）控制由于車(chē)輛設(shè)備所形成的噪聲。這一方面可讓機(jī)車(chē)制造廠(chǎng)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解決。

（3）控制集電系統(tǒng)噪聲，合理設(shè)置集電弓，避免其數(shù)量過(guò)多;為了改善接觸網(wǎng)的拉力，可按要求安裝集電弓外罩。

（4）控制由于高架結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)而引起的輻射，建議最好不要使用鋼梁，建議以混凝土梁為首選，使用橡膠的橋梁支座，兩側(cè)建議設(shè)置隔音板。

2.2 控制傳播噪聲的途徑

（1）樹(shù)障。如地帶條件允許，建議在軌道設(shè)置樹(shù)障，可在其邊側(cè)種植喬木，之后種植灌木。其聲容量通常可控制在0.3dB（A）/m。

（2）屏障。具體設(shè)置于聲源與受聲點(diǎn)間，當(dāng)聲波接觸到屏障之后，會(huì)發(fā)生折射，而非由收聲點(diǎn)直接接收。一般將吸聲材料貼在靠近聲源的一段，從而減少反射。通過(guò)此種方式其同樣可減少10dB（A）的噪聲。

（3）如拉大軌道交通與其周?chē)ㄖ锏木嚯x，則可形成較好的降噪效果。

3 ?解決城市軌道交通振動(dòng)問(wèn)題的舉措

（1）使用無(wú)縫長(zhǎng)鋼軌線(xiàn)路，打磨鋼軌頂面，避免不平順，凹凸之處。

（2）針對(duì)軌道結(jié)構(gòu)各地段，針對(duì)性的采取分級(jí)減振措施，使用各型號(hào)的減振扣件。如果地段要求較高，則建議使用軌道減振器扣件。

（3）引入減振、隔振措施作為高架橋結(jié)構(gòu)，使用橡膠支座作為橋梁支座，預(yù)防系統(tǒng)發(fā)生共振情況。軌道交通系統(tǒng)經(jīng)上述措施后，能夠有效避免影響30m以外的建筑物。

如精密儀器實(shí)驗(yàn)室、計(jì)量等建筑物對(duì)防振要求較高，盡量不要在這些位置設(shè)置地鐵、輕軌線(xiàn)路，如有必要需要遷移建筑物。

4 ?結(jié)語(yǔ)

只有解決好噪聲問(wèn)題才能推進(jìn)城市軌道交通發(fā)展。另外我們知道各方面的原因都有可能引起噪聲，所以需要統(tǒng)籌結(jié)合各要素進(jìn)行合理控制。城市軌道交通會(huì)形成各種噪聲，且會(huì)對(duì)環(huán)境形成不同的影響，所以需要合理設(shè)定控制標(biāo)準(zhǔn)，有針對(duì)性地采取相關(guān)措施。在具體考慮使用何種治理措施時(shí)，應(yīng)該統(tǒng)籌經(jīng)濟(jì)性、有效性、合理性等各要托關(guān)系。當(dāng)前城市軌道交通發(fā)展快速，研究環(huán)保軌道交通刻不容緩，這也是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)之所在。

參考文獻(xiàn)

[1] 江茂，李軍.城市軌道交通噪聲分析及其控制措施[J].裝備機(jī)械，2017（3）：44-47.

[2] 彭華，楊廣慶.城市軌道交通的噪聲與振動(dòng)及其控制措施[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2001，37（4）：38-39.