北京地鐵 6 號線諧振式鋼軌阻尼器試驗段噪聲、振動試驗分析

方樹薇，時光明，孟 磊，邱 霖，劉 可

（1. 北京市地鐵運營有限公司線路分公司，北京 100082；2. 北京市地鐵運營有限公司地鐵運營技術研發(fā)中心，北京 102208）

1 引言

北京地鐵6號線部分區(qū)段列車通過時軌道嘯聲較大，嚴重影響乘客乘車舒適度及列車司機工作環(huán)境。為此，在6號線物資學院路站—通州北關站區(qū)間上行K33 + 180～K33+340處安裝了諧振式鋼軌阻尼器（以下簡稱“阻尼器”），該處軌道形式為梯形軌枕軌道，采用DTVII2扣件，曲線半徑為650 m，列車通過速度約70 km/h。在阻尼器安裝前后對鋼軌振動加速度、客室噪聲、司機室噪聲、軌旁噪聲進行了對比測試。

2 測試內容及測點布置

2.1 鋼軌振動加速度

此次鋼軌振動加速度測試斷面選取在阻尼器試驗段的中間位置，并在阻尼器安裝前后分別進行了振動加速度測試，其測點布置如表1所示。

表1 鋼軌振動加速度測點布置

2.2 噪聲

客室、司機室、軌旁噪聲測點布置如表2所示。

表2 客室、司機室噪聲的測點布置

3 測試數(shù)據(jù)分析

3.1 鋼軌振動加速度測試結果

此次阻尼器改造以降噪為目的，因此將鋼軌振動加速度測試分析頻率設置為20 kHz，計算列車經(jīng)過物資學院路站—通州北關站區(qū)間上行K33+180～K33+340處鋼軌的振動加速度級，阻尼器安裝前后鋼軌各測點時域及自譜圖如圖1～圖4所示，1/3倍頻程中心頻率對應的振級曲線圖如圖5～圖8所示。

圖1～圖4中綠色信號為安裝前時域及頻域信號，紅色信號為安裝后時域及頻域信號。從圖1～圖4可以看出，安裝阻尼器后雙側鋼軌的垂向與水平向振動加速度幅值明顯降低。

從圖5可以看出，安裝阻尼器后右側鋼軌垂向測點不同1/3倍頻程中心頻率對應的振級除20～50 Hz外，其他頻段有不同程度的降低；從圖6可以看出，安裝阻尼器后右側鋼軌水平向測點不同1/3倍頻程中心頻率對應的振級除20～40 Hz外，其他頻段有不同程度的降低。

從圖7可以看出，安裝阻尼器后左側鋼軌垂向測點不同1/3倍頻程中心頻率對應的振級除20～200 Hz、20 kHz外，其他頻段有不同程度的降低；從圖8可以看出，安裝阻尼器后左側鋼軌水平向測點不同1/3倍頻程中心頻率對應的振級除20～200 Hz、8 kHz外，其他頻段有不同程度的降低。

本次測試對286組有效數(shù)據(jù)分別分析1～20 kHz的振動加速度級，取其算術平均值作為最終結果，如表3所示。從表3可以看出，雙側鋼軌的垂向、水平向1～20 kHz的振動加速度VLzmax均有所降低，垂向最大降低11.8 dB、水平向最大降低10.9 dB。

表3 鋼軌振動加速度VLZmax測試結果 dB

3.2 軌旁噪聲測試結果

軌旁噪聲測試參考GB 3096-2008《聲環(huán)境質量標準》，計算列車經(jīng)過物資學院路站—通州北關站區(qū)間上行K33+180～K33+340處軌旁噪聲測點的等效A聲壓，阻尼器安裝前左右軌時域圖及自譜如圖9、圖10所示，各1/3倍頻程中心頻率對應的聲壓曲線圖如圖11、圖 12。

圖9、圖10中綠色信號為安裝前時域及頻域信號，紅色信號為安裝后時域及頻域信號，從圖9、圖10可以看出，安裝阻尼器后軌旁噪聲的聲壓明顯降低。

從圖11可以看出，安裝阻尼器前后軌旁噪聲（右軌）測點1/3倍頻程中心頻率對應的聲壓除20～250 Hz外，其他頻段有不同程度的降低；從圖12可以看出，安裝阻尼器前后軌旁噪聲（左軌）測點1/3倍頻程中心頻率對應的聲壓除20～250 Hz、16 kHz、20 kHz外，其他頻段有不同程度的降低。

對于圖11、圖12取其算數(shù)平均值作為最終結果列入表4，從表4可以看出，軌旁噪聲水平均有所降低，最大降低8.4 dB。

表4 軌旁噪聲測試結果 dB

3.3 客室、司機室噪聲測試結果

參考GB 14892-2006《城市軌道交通列車噪聲限值和測量方法》，計算列車客室、司機室在經(jīng)過物資學院路站—通州北關站區(qū)間上行K33+180～K33+340處的等效A聲級，客室、司機室噪聲時域圖見圖13、圖14，各1/3倍頻程中心頻率對應的聲級曲線圖見圖15、圖16。

從圖13、圖14可以看出，安裝阻尼器后客室、司機室噪聲的幅值明顯降低。

從圖15可以看出，安裝阻尼器前后司機室噪聲測點同1/3倍頻程中心頻率對應的聲級除63～125 Hz外，其他頻段有不同程度的降低；從圖16可以看出，安裝阻尼器前后客室噪聲測點1/3倍頻程中心頻率對應的聲級除20～25 Hz、125～250 Hz外，其他頻段有不同程度的降低。

本次測試對20組有效數(shù)據(jù)分別分析20～20 kHz的等效A聲級，取其算術平均值作為最終結果，如表5所示。從表5可以看出，客室和司機室在安裝阻尼器后噪聲水平均降低。

表5 客室、司機室噪聲VLZmax測試結果 dB

4 結論

北京地鐵6號線安裝阻尼器前后，在相同位置進行了鋼軌振動加速度、軌旁噪聲、客室噪聲和司機室噪聲測試，通過測試分析，在安裝了阻尼器后，鋼軌垂向振動加速度最大降低11.8 dB，水平向最大降低10.9 dB，軌旁噪聲最大降低8.4 dB，客室噪聲降低了7.8 dB，司機室噪聲降低了6.3 dB，說明阻尼器在抑制鋼軌振動的同時有效的降低了隧道內、車內噪聲水平，改善了乘客的乘車感受，達到了預期的效果。