城市軌道交通車輛隔音降噪措施探討

岳立明 周春梅

中車長春軌道客車股份有限公司

城市軌道交通車輛隔音降噪措施探討

岳立明 周春梅

中車長春軌道客車股份有限公司

隨著國民經濟的發(fā)展，城市和道路建設速度不斷加快，城市交通需求快速增長，造成機動車保有量不斷攀升。這樣以來，城市道路交通噪聲污染也日趨嚴重，因道路交通噪聲聲極高、聲源流動、持續(xù)時間長，影響范圍廣，給廣大市民的生活環(huán)境造成一定的影響。為此市民對城市道路交通噪聲治理關注程度日益增強，對交通噪聲的投訴量也逐年增加。那么如何加快對城市道路交通噪聲的整治，提高廣大市民的生活環(huán)境質量呢，這已成為工程技術人員和主管部門必須研究解決的課題，也是保持社會和諧發(fā)展的大問題。

軌道交通；車輛隔音；降噪措施

城市環(huán)境噪聲以交通運輸噪聲最為突出，許多國家研究結果都表明，城市環(huán)境噪聲的70%來自交通噪聲。城市軌道交通車輛是特殊的流動聲源，對環(huán)境的影響面也最廣，是城市軌道交通噪聲產生的根源。噪聲干擾人們的工作和生活，危害人體健康，是影響面最為廣泛的一種公害。為此，分析與軌道交通車輛直接相關的噪聲，探討相應的防護措施。

1 軌道交通減振降噪必要性

我國的軌道交通建設正如火如荼地進行，截至目前，全國已有40多個城市擁有或者在建自己的地鐵系統(tǒng)。地鐵建設極大緩解了城市日趨嚴重的交通問題，給市民的出行帶來了便利。然而投入運營后，軌道交通系統(tǒng)不可避免地給城市環(huán)境帶來振動和噪聲等問題，影響乘客和軌道沿線人們正常生活，并造成周邊建筑物的疲勞損壞。同時，過量的振動和噪聲對列車和軌道系統(tǒng)也會產生很大的磨損，造成機械和設備使用壽命減少，引發(fā)潛在的安全風險。因此，如何做好軌道的減振降噪設計是城市軌道交通建設的一個重要課題，也是改善乘客舒適性和環(huán)境保護的一個重要課題。

2 振動和噪聲

軌道交通的主要振源為機車車輛動力系統(tǒng)的振動。振動通過車輪與軌道結構的動態(tài)相互作用，引起軌道結構的振動，這些振動通過地基又傳給周圍的建筑物。列車運營引起的噪聲可分為3個部分：輪軌噪聲、集電噪聲、車廂的空氣動力噪聲。當列車速度小于60km/h時，主要噪聲源為動力系統(tǒng)噪聲；當列車速度在60～200km/h時，主要表現為輪軌噪聲；當列車速度大于200km/h時，主要是為空氣動力噪聲。我國的軌道交通運行速度一般為60～80km/h，噪聲的主要來源是輪軌噪聲。輪軌噪聲由車輪與鋼軌間的相互作用直接產生，屬于一次噪聲。同時，列車運行振動沿軌下基礎向周圍傳遞，引發(fā)周邊建筑物、橋梁的振動，可激發(fā)結構的“二次噪聲”。振動和噪聲從原理上都屬與振動，只是傳播媒介一個是軌道基礎，一個是空氣。研究表明，列車運營振動與輪軌噪聲呈正相關，與結構的二次噪聲線性相關。因此，軌道交通的減振降噪從原理上來講即減振和隔振。

3 減振降噪措施分析

3.1 環(huán)境的減振等級界定

一般而言，振動超標小于5dB，為一般地段，振動超標5～10dB地段，為中等減振地段，振動超標10～15dB地段，為高等減振地段。振動超標大于15dB或環(huán)境有特殊要求地段(包括醫(yī)院手術室、音樂廳、精密儀器廠等)，是特殊要減振地段。但線路中線與建筑物的距離也是主要控制因素之一，一般以20m的距離來界定其減振等級。

3.2 道床類減振措施

道床類減振措施主要采用質量-彈簧系統(tǒng)，基本原理是在軌道上部建筑與基礎之間插入一固有頻率遠低于激振頻率的線性諧振器，通過質量-彈簧系統(tǒng)的慣性運動，將列車運營產生的振動進行較大衰減后，再傳遞給隧道主體結構，達到減振目的。梯形軌枕軌道系統(tǒng)屬于輕型質量-彈簧系統(tǒng)；梯形軌枕由預應力縱梁和鋼管制的橫向連接桿構成，在其下面和側面分別安裝底部防振墊、側面緩沖墊，并利用防振墊、緩沖墊支承在鋼筋混凝土臺座上。目前在北京4、5號線及廣州地鐵中有應用。減振效果8dB左右。一般道床類減振措施專指浮置板道床，包括鋼彈簧浮置板和橡膠浮置板道床。橡膠浮置板主要為預制浮置板，按照橡膠支座支承方式可分為整體支承、線性支承、分布式支承3種。橡膠浮置板可以滿足10～15dB的中檔減振要求。缺點是橡膠支承塊隱藏于浮置板下面，很難調平、檢修和更換，尤其是無法從浮置道床側面或頂面檢修；橡膠本身阻尼太小，不能有效吸收浮置板的振動能量，對于軟土地基及人們較敏感的振源低頻部分隔振效果并不理想；此外，橡膠對材料和工藝要求高，易老化，壽命有限，更換橡膠支承塊對列車運營和市民的出行影響較大。廣州地鐵曾采用分布式支承的預制浮置板；國內有一定應用的道床隔振墊屬于整體支承橡膠浮置板。

3.3 軌類減振措施

重型鋼軌和無縫線路是在軌道交通中普遍采用的技術措施。采用60kg/m重型鋼軌，可降低鋼軌的振動頻率，從而降低鋼軌的振動強度，鋼軌輻射的噪聲水平相應下降。研究表明，60kg/m鋼軌的振動強度比50kg/m鋼軌低10%。無縫線路消除了普通鋼軌接頭，大大提高了軌道的平順性，從而降低輪軌沖擊引起的振動和噪聲。據歐美國家資料，無縫線路可降低噪聲2～10dB(A)，我國資料介紹可降低噪聲2～3dB(A)。阻尼鋼軌對抑制鋼軌的振動有一定效果。阻尼鋼軌是在鋼軌兩側和軌底設置由高阻尼材料和約束層組成的阻尼復合板。從原理上講，阻尼鋼軌將鋼軌振動能量轉化成了熱能，從而吸收消耗了振動能量。正線與試驗線的測試結果表明，鋼軌減振對于直線段滾動噪聲可降低3～6dB(A)，對于曲線路段嘯叫噪聲可降低9～12dB(A)。

隨著我國城市軌道交通運輸的快速發(fā)展，治理城市軌道交通車輛噪聲對環(huán)境的污染越發(fā)顯得重要。為此，從降低聲源噪聲和傳播途徑上的噪聲2個方面，通過采用新型低噪聲輪對、選擇新型輪軌匹配材料、推廣使用直線電機和徑向轉向架、改進車體的結構設計以及提高車輛的隔聲性能等措施，對降低車輛噪聲對環(huán)境的影響起到重要的作用。

[1]交通運輸部公路科學研究所.地鐵8號線工程竣工環(huán)境保護驗收調查報告[R].2015.

[2]王曉紅，徐波.城市道路降噪設施研究[J].城市道橋與防洪，2011(8).

[3]李建斌.城市軌道交通減振降噪設計研究[J].石家莊鐵道大學學報，2011，24(1).

(二)GPS高程測量在水利工程的應用方法

1、曲面擬合法。該方法的具體步驟為找出數學曲面，保證多個