浅谈城市轨道交通噪声分析与降噪措施稿子.doc

浅谈城市轨道交通噪声分析与降噪措施 摘要:由于近年来城市的发展，城市道路与车辆都大幅度增加，产生了各种各样的环境危害。所以城市交通学者们已经形成了共识：要解决城市交通问题的根本是建立一个以轨道交通系统为骨干、道路公共交通为基础、出租车为补充的大城市公共交通系统。但是城市轨道交通系统在给人们出行带来便捷的同时,也不可避免对周围环境造成一定的影响。本文分析城市轨道交通系统形成的噪声源原因、列车噪声的危害,并从降低噪声源的激振强度、控制噪声源、隔离传播途径等方面,提出了在城市轨道交通中降低噪声的措施,以治理城市轨道交通中的噪声问题。 关键词:城市轨道交通噪声源降噪措施一、城市轨道交通系统噪声的形成 城市轨道交通按产生噪声的声源可分为:轮轨噪声、车辆非动力噪声、牵引动力系统噪声、高架轨道噪声、地下铁道的地面承载噪声等。（一）轮轨噪声： 是钢轨与车轮之间相互作用而产生的声响。这种相互作用在车轮和轨道相接触处产生力的作用,造成车轮和轨道的振动而向外辐射声波。轮轨噪声主要有三种类型:尖叫噪声、冲击噪声、和滚动噪声。轮轨噪声产生的主要原因有： 1.尖叫噪声主要是当列车通过小半径曲线时,由于车轮受转向架约束,不能正切钢轨运行,即车轮不能处于曲线的径向位置,车轮在钢轨上向前滚动时同时沿轨面横向滑动,产生轮轨接触面的粘着和空转,引起车轮共振,产生强的窄频带尖叫声。2.冲击噪声是列车车辆通过轨缝、道岔或车轮踏面擦伤、剥离等轮轨表面的不连续性而引起的垂直激励产生非线性的振动并辐射噪声。 3.滚动(轰鸣) 噪声是由于列车运行时, 由钢轨表面粗糙、凸凹不平,钢轨表面伤痕、马鞍形磨耗及轮轨尺寸偏差等引起车轮和钢轨相互振动,并通过轨道结构传递辐射噪声。（二）车辆非动力噪声： 主要指制动系统中在实施制动时闸瓦与制动盘之间摩擦振动,它激发制动闸瓦片、闸瓦托架以及制动盘等产生自激振动形成噪声,此外还有车辆的辅助系统(空调装置、空压机等)所辐射的噪声。（三）牵引动力系统噪声： 是牵引系统设备运转所产生的噪声,包括牵引电机及其冷却风扇、齿轮箱以及空气压缩机的噪声,它是城市轨道交通主要的噪声。牵引系统的噪声,特别是电机冷却风扇的噪声,随列车运行速度的提高而增长,其程度往往要大于轮轨噪声。（四）高架轨道噪声： 当列车行驶于高架轨道上时,轮轨相互作用所产生的振动通过轨道传递给支承结构,支承结构将噪声向周边地区进行传播,它比之列车行驶于一般的路堤带坡度道床时所产生的噪声级要高得多,一般要高20dB(A)。（五）地下铁道的地面承载噪声： 地下轨道轮轨间相互作用而产生的振动被传递给隧道结构,继而又传向周围的土壤。振动通过土壤再向邻近的建筑物传播,从而导致地下及墙壁的振动和噪声向建筑物内房间的第二次辐射,它是一种低频声响,就如同外界振动使房间中的窗户所发出的“喀喀”声响。地面承载噪声和振动是一个相当严重的干扰源,它也是公众向交通部门抱怨的一个主要对象。二、噪声的危害 噪声通常是指那些难听的、令人厌烦的、引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。噪声的音波波形是杂乱无章的。噪声给人带来生理上和心理上的危害主要有以下几方面：（一）会有害于人的心血管系统；（二）会损害视力；（三）会影响人的神经系统，使人急躁、易怒；（四）会影响睡眠，造成疲倦；（五）会使人心情烦躁，不能集中精神，使人的工作效率降低；（六）由于城轨交通的噪声有的是随着振动而产生的，所以会对周围的建筑物产生危害，造成建筑物的裂缝、坍塌等；（七）城轨的噪声对轨道周围特殊场所会造成一定危害，比如学校、医院正在使用的设备等，还有对歌剧院的影响会特别的大。三、降噪的措施 城市轨道交通系统产生的噪声通过辐射而传播、影响到区域或个人。为降低噪声或控制噪声的不利影响,可从降低噪声源的激振强度、切断噪声的传播途径或在传播途径上削弱噪声、合理规划设计使建筑物避开噪声影响区等几个方面着手。（一）从环保的降噪规划设计上入手，可采取以下措施：在轨道交通路网规划和可行性研究前期，采取的环保措施是：以现场环境调查或环评告为依据，对环境敏感点尽量绕避，对可能的小半径段落尽量采取增大曲线半径的做法，但此两点往往受地形、地物、地质、线路敷设方式、城市规划等条件的制约不易实现。 （二）从城市轨道交通线路上入手,可采取以下几种措施减少噪声污染:1.采用60kg/m以上的重轨,重轨具有寿命长,稳定性能和抗振性能良好的特点,钢轨的垂向刚度增加, 可以把列车冲击而产生的振动降低10 % ，从而降低噪音。还可以尽量采用无缝线路,即将标准轨焊接成长钢轨,减少钢轨接头数量,从而减少接头处轮轨冲击引起的振动与噪声。无缝线路较普通线路可降低噪声10 dB 。2.经常打磨钢轨表面,保证钢轨表面光滑，可以有效的降低噪声。实践表明，钢轨打磨后，在振动频率为8100范围内，振动噪声可下降48()。3.当列车通过钢轨顶面时,由于钢轨腹板的厚度较薄,轨腰产生振动,这一振动向外传播产生噪声。为了最大限度地减小钢轨腹板振动引起的噪声,可在钢轨腹板两侧粘贴减振橡胶和钢板。粘贴钢板是为了增加振动质量,起到衰减振动的作用;粘贴橡胶则是阻尼振动,达到降噪目的。4.钢轨的弹性紧固件。在轨道和路基面之间铺设一层弹性材料,可以起到减弱振动传递的作用。另一种可能更为有效的措施,装设弹性的“浮置板面”的轨道路基, 该结构使用扣件把钢轨固定在钢筋混凝土浮置板上，浮置板置于橡胶支座上，浮置板两侧用弹性材料固定，形成一种质量-弹簧系统。该系统含三层水平垫板(钢轨下橡胶垫板、铁垫板下橡胶垫板、浮置板下橡胶垫板)和一层侧向垫板。该种轨道结构在共振频率下的放大倍数很低，减振降噪效果非常显著。这种结构可以将传递到隧道墙壁的振动噪声降低1020dB(A)。5.在轨道和路基面之间采用碎石构成的道床,可以起到衰减从钢轨向路基传递的振动和噪声,这种道床还可以降低车内噪声级。6.抑制高架轨道噪声的手段为沿轨道侧面设置声屏障,它可以降低钢轨噪声向周围地区的传播,在一条高架铁路的侧面设置围墙也可以封锁噪声自轨道结构向外传播。7.高架轨道铺设轻质吸声桥面和路面。高架轨道交通线的桥面是声反射面，降低桥面的声反射可以大大降低列车通过时的噪声。近年发展起来的各种多孔混凝土都可以有效降低桥面的声反射。即在桥面铺浇一定厚度的多孔混凝土，既不影响检修者行走，又有一定的吸声效果。但是，多孔混凝土对1以下的中低频噪声的吸声效果不够理想，而高架轨道交通噪声中以500为中心的中低频噪声占主要成分，因此对这类噪声可以使用发泡混凝土。8.在地下隧道中，列车由于高速运行而产生的风力冲击力很大，风力冲击到隧道壁还有屏蔽门也会产生一定的噪声，可以研究出一种把风力转换成其它能量的机器，在风力冲击隧道壁或者屏蔽门之前把风力处理掉，也可以达到降低噪声的目的。9.其实有时我在想，现在科技那么发达，可不可以研究出一种吸声的机器。此机器就像污水处理器一样可以吸进噪音，然后经过处理排出对我们有益的东西，比如热能。电能等。当然这仅限于我个人臆想，希望以后能研究出来。（三）从城市轨道交通车辆上入手,可采取以下几种措施减少振源振动实现降噪:1.在轮辋或辐板上装设一种具有减振阻尼特性的扇形盘式板或环形板,即所谓谐振消声器。当车轮受到激扰,发生振动而辐射噪声时,扇形板或环形板发生共振,板上的阻尼材料将振动的能量转换为热能,达到衰减车轮辐射噪声。 2.在车轮的轮辋与辐板之间加设橡胶件,使二者之间金属脱离直接接触,利用橡胶元件把轮辋和辐板的振动转化为热能,吸收和衰减一部分噪声。3.定期打磨车轮踏面和钢轨轨面,可以保证轮轨表面的光滑，能有效降低的滚动噪声。在韩国等地使用了Kelsan的产品，列车通过时它可以在轮轨作用面形成薄膜，来改善轮轨接触面的摩擦，减少尖叫声。在使用了此产品的汉城地铁通过测量比较，10辆编组列车在通过同一曲线可以降低噪声19dB(A)。4.在制动组件上添加减振装置,例如在瓦托架装设阻尼装置,可减少制动噪声。5.在转向架两侧面设置隔音罩,对于滚动和制动噪声以及次级噪声的降低与衰减均有明显的效果,可降低ldB4dB。6.高架轨道交通车辆应进行特殊设计,如增加车辆裙板及车底设置吸声结构等，香港西铁就采用这种形式的车辆。采用低噪动力牵引系统，温哥华、底特律、吉隆坡等城市采用直线电机技术，省去了齿轮箱等一系列传动结构，减少了许多噪声源，噪声水平比一般车辆可降低大约10()。另外，可以采用径向转向架能使转向架过曲线时其轮对能处于(或接近)纯滚动的径向位置,从而可最大限度地降低过曲线时钢轨和轮缘的磨耗以及噪声，可使噪声降低近20()。7.用改变车轮结构的方法来改变噪声的发射性能，可降低轮轨噪声。如德国通过把制动盘放在轮心上来减少噪声，试验结果证明对1以上的噪声大约可降低5()。8.机电系统噪声可采用减少集电弓数量、安装集电弓外罩和提高接触网拉力等措施。四、结 语 我国的城市轨道交通建设经过初始的发展期后,目前,已经进入了集中发展阶段,为保证城市的可持续发展,在设计、规划和建设城市轨道交通系统中,应体现以人为本的思想,充分考虑对环境的影响,采用必要的措施,以降低城市轨道交通系统产生的噪声对周围环境的污染。让我国交通在发展的同时能减少一些对环境的危害。 致 谢姜志泉老师 黄玉兰老师 黄兰华老师参考文献1 张振淼，城市轨道