軌道包覆材料的降噪性能研究

柳桂華 李 彬 龔 偉 劉 祥 葉 茂

1.廣州有軌電車(chē)有限責(zé)任公司

2.廣州大學(xué)-淡江大學(xué)工程結(jié)構(gòu)災(zāi)害與控制聯(lián)合研究中心

軌道包覆材料的降噪性能研究

柳桂華1李 彬1龔 偉1劉 祥2葉 茂2

1.廣州有軌電車(chē)有限責(zé)任公司

2.廣州大學(xué)-淡江大學(xué)工程結(jié)構(gòu)災(zāi)害與控制聯(lián)合研究中心

為探討雙塊式、套靴式、嵌條式軌腰包覆材料的降噪性能，以及有軌電車(chē)誘發(fā)環(huán)境噪聲的傳播和衰減特性，在距軌道中心線3.5m、7.5m、25m處布置測(cè)點(diǎn)，對(duì)有軌電車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的環(huán)境噪聲進(jìn)行現(xiàn)測(cè)試，獲取噪聲連續(xù)等效A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)，結(jié)果表明:在距離軌道中心線3.5m處，雙塊式、套靴式、嵌條式包覆材料對(duì)于降低環(huán)境噪聲均有效果，嵌條式包覆材料最好，雙塊式包覆材料次之，套靴式降噪效果一般。距離軌道中心線越遠(yuǎn)，由于環(huán)境因素的增加，三種包覆材料的降噪效果不明顯。

有軌電車(chē)；噪聲實(shí)測(cè)結(jié)果分析；鋼軌彈性體材料；連續(xù)等效A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)分析

1 引言

作為一種新型的綠色環(huán)保軌道交通載具，近年來(lái)現(xiàn)代有軌電車(chē)在我國(guó)得到了迅速的發(fā)展，為緩解目前城市交通堵塞和環(huán)境惡化等問(wèn)題發(fā)揮了重要作用，但列車(chē)運(yùn)行時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題也給城鎮(zhèn)居民的生活帶來(lái)了困擾，引發(fā)了許多問(wèn)題。如何解決列車(chē)運(yùn)行引發(fā)的噪聲問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者在這一領(lǐng)域做了很多研究也取得了卓著的成果。有軌電車(chē)嵌入式軌道作為一種新型軌道，很好地適應(yīng)了人們對(duì)于環(huán)保、綠化、低噪聲的需求，因而得到廣泛地應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其結(jié)構(gòu)特性，穩(wěn)定性等已經(jīng)做了許多研究[1-5]，但是對(duì)于嵌入式軌道的軌腰彈性包覆材料的降噪效果研究卻很缺乏，特別是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。因此展開(kāi)對(duì)軌道包覆材料的實(shí)際降噪效果研究顯得很有必要，為今后有軌電車(chē)的建設(shè)發(fā)展提供合理科學(xué)的建議。

為此，本文分別對(duì)雙塊式（工況一）、套靴式（工況2）、嵌條式（工況3）軌腰包覆材料，以及無(wú)覆土無(wú)包覆材料（工況4）這四種工況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，如圖1所示。通過(guò)對(duì)測(cè)試獲得的噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)等效A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)分析來(lái)評(píng)價(jià)雙塊式、套靴式、嵌條式軌腰包覆材料的現(xiàn)場(chǎng)降噪效果。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試圖

2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試概況

本次測(cè)試的地點(diǎn)位于廣州市海珠區(qū)有軌電車(chē)線路琶洲大橋南站和琶洲塔站之間，周?chē)蔷用駞^(qū)，夜間測(cè)試，測(cè)試過(guò)程中無(wú)雨雪、雷電天氣，且風(fēng)速5m/s以下，列車(chē)分別以時(shí)速30km/h（正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)），40 km/h，50 km/h，60 km/h運(yùn)行。為保證數(shù)據(jù)有效性和可靠性，取20次測(cè)試記錄結(jié)果進(jìn)行分析。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試采用丹麥B&K 3560D噪聲與振動(dòng)信號(hào)采集分析系統(tǒng)，軌道線路噪聲的測(cè)試，按照《GB-T 5111-1995鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛輻射噪聲測(cè)量》；《GB12525-90鐵路邊界噪聲限值及其測(cè)量方法》規(guī)定進(jìn)行。本文線路噪聲測(cè)試主要評(píng)價(jià)不同包覆材料的降噪效果，同時(shí)了解其空間分布規(guī)律。上述兩種規(guī)范對(duì)測(cè)點(diǎn)位置并未作出明確規(guī)定，綜合考慮，按歐洲標(biāo)準(zhǔn)BSENISO 3095-2006布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)：傳聲器架于萬(wàn)用支架上，置于機(jī)車(chē)車(chē)輛兩側(cè)距通過(guò)軌道中心線的垂面3m，7.5m，25m，距軌面高度1.5m處，如圖2所示。

圖2 線路噪聲測(cè)試

3 測(cè)試數(shù)據(jù)的結(jié)果分析

噪聲信號(hào)的測(cè)試數(shù)據(jù)分析主要是不同軌道包覆材料下的測(cè)試噪聲數(shù)據(jù)等效連續(xù)聲壓級(jí)分析。典型噪聲聲壓時(shí)程曲線，如圖3所示。

圖3 聲壓時(shí)程曲線

（時(shí)速30 km/h嵌條式包覆材料有覆土距軌道3.5m處）

由圖3可以看出在噪聲聲壓信號(hào)由近及遠(yuǎn)保持一致的衰減趨勢(shì)，在遠(yuǎn)端（25m處）無(wú)波峰波谷，呈現(xiàn)平穩(wěn)狀態(tài)，基本與背景噪聲聲壓無(wú)異。

A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)能夠較好地反映人耳對(duì)噪聲的強(qiáng)度和頻率的主觀感覺(jué)，對(duì)于一個(gè)連續(xù)的穩(wěn)定噪聲，它是一種較好的評(píng)價(jià)方法[6]。但是對(duì)于起伏的或不連續(xù)的噪聲，則很難確定A聲級(jí)的大小，為此提出了用噪聲能量平均的方法來(lái)評(píng)價(jià)噪聲對(duì)人的影響，也即時(shí)間平均聲級(jí)或等效連續(xù)聲級(jí)，用Leq表示，這里仍用A計(jì)權(quán)，故亦稱等效連續(xù)A聲壓級(jí)LAeq。每個(gè)測(cè)點(diǎn)連續(xù)采集20次，取算數(shù)平均值，結(jié)果如表1所示。

表1 連續(xù)等效A聲壓級(jí) 單位：dB(A)

3.1 速度因素對(duì)線路噪音的影響

表1表明：隨著速度的增加，線路噪音產(chǎn)生的聲壓級(jí)也會(huì)明顯的增加，總體來(lái)說(shuō)，線路噪音聲壓級(jí)并不是隨著速度的增加而線性的增加，隨著速度越來(lái)越高，增加幅度有收窄的趨勢(shì)。

3.2 距離因素對(duì)線路噪音的影響

表1表明：隨著距線路中線的距離增加，線路噪音產(chǎn)生的聲壓級(jí)也會(huì)明顯的降低，在同一速度的情況下，7.5m處相比3.5m處，聲壓級(jí)減少6.12-7.95dB，25m處相比7.5米處5.71-6.26dB。

3.3 不同工況因素對(duì)線路噪音的影響

不同工況因素對(duì)線路噪音的影響如圖4所示，表明：在3.5m處，雙塊式包覆材料，套靴式包覆材料，嵌條式包覆材料均有降噪效果，隨著速度增加至40～50km/h時(shí)，材料的降噪效果變得明顯，但當(dāng)列車(chē)速度達(dá)到60km/h時(shí)，不同材料的降噪效果并無(wú)太大區(qū)別，因?yàn)殡S著速度的增加，列車(chē)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲除了輪軌噪聲外，牽引電機(jī)噪聲和輔助設(shè)備噪聲的因素也不可忽視[7]；隨著距離的增加，由于環(huán)境因素的影響愈多，三種包覆材料降噪效果不明顯，又考慮到該次測(cè)試是在夜間進(jìn)行，環(huán)境因素較少故背景噪聲值偏低，所以可得出結(jié)論，四種工況下，在距軌道中心線25m處的噪聲值與背景噪聲基本無(wú)異。總體上來(lái)說(shuō)，基于測(cè)試結(jié)果，嵌條式包覆材料降噪最好，雙塊式包覆材料次之，套靴式降噪效果一般。

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)雙塊式、套靴式和嵌條式三種包覆材料對(duì)降低有軌電車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲輻射均有貢獻(xiàn)，但是減噪性能并不明顯，總體來(lái)說(shuō)，在電車(chē)正常運(yùn)營(yíng)時(shí)，嵌條式降噪效果最佳，雙塊式次之，套靴式最差。

(2)隨著速度的增加，四種工況下的線路噪音聲壓級(jí)明顯的增加，但并非線性遞增，隨著速度越來(lái)越高，增加幅度有收窄的趨勢(shì)；

(3)隨著距離軌道中心越遠(yuǎn)，線路噪聲聲級(jí)明顯降低，呈一致的衰減趨勢(shì)[8][9]。

圖4 工況對(duì)聲壓級(jí)變化的影響

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