淺析城市軌道交通的噪聲與振動及其控制措施

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、噪聲污染會對沿線的建筑物、居民造成一定影響。該文主要立足于城市軌道交通，結(jié)合此類交通所存在的振動、噪聲來源，采取針對性的、有效的解決策略。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通 ?危害性 ?解決之道

中圖分類號：U211 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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形成較大的噪聲污染，并影響沿線居民工作、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題。充分發(fā)揮此種交通運(yùn)行方式優(yōu)勢的同時(shí)，最大限度地減少線路運(yùn)行對沿線居民的不利影響。

1 ?城市軌道交通的振動與噪聲來源

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

1.1 噪聲源

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

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

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

（4）通風(fēng)系統(tǒng)引起的噪聲。

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

（6）通過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)行中的列車所發(fā)出的氣流噪聲。

當(dāng)然了，如果列車每小時(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 振動源

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

（1）隨機(jī)性激振源，比如軌道不平順等。

（2）周期性激振源，比如車輪偏心等。

（3）車輪與鋼軌、道岔相互碰撞而引起的振動。

2 ?降低城市軌道交通中噪聲的措施

2.1 控制噪聲源

通過實(shí)驗(yàn)與理論分析可知，車輛設(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)是唯一由于振動而形成輻射噪聲的部位。

（1）控制輪軌噪聲。現(xiàn)代城市軌道交通車輛顯著改善了懸掛系統(tǒng)、減振措施，此外還引入降噪車輪、彈性車輪。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。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、超長無縫線路等。國外有數(shù)據(jù)顯示：后輪軌在進(jìn)行無縫線路的鋪設(shè)后，其噪聲平均減少了7dB;法國的輕軌車輪由于設(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輛的平穩(wěn)運(yùn)行。如果列車每小時(shí)的運(yùn)行速度達(dá)到70km，則其車廂內(nèi)部的噪聲約為68dB（A）。第四，分析輪軌垂向耦合振動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）控制由于車輛設(shè)備所形成的噪聲。這一方面可讓機(jī)車制造廠結(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）樹障。如地帶條件允許，建議在軌道設(shè)置樹障，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圍建筑物的距離，則可形成較好的降噪效果。

3 ?解決城市軌道交通振動問題的舉措

（1）使用無縫長鋼軌線路，打磨鋼軌頂面，避免不平順，凹凸之處。

（2）針對軌道結(jié)構(gòu)各地段，針對性的采取分級減振措施，使用各型號的減振扣件。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)量等建筑物對防振要求較高，盡量不要在這些位置設(shè)置地鐵、輕軌線路，如有必要需要遷移建筑物。

4 ?結(jié)語

只有解決好噪聲問題才能推進(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。城市軌道交通會形成各種噪聲，且會對環(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，這也是未來發(fā)展的重點(diǎn)之所在。

參考文獻(xiàn)

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