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第八章 铁路与城市轨道交通 振动与噪声,2019年5月20日,2,噪声和振动,是密切相关的，不可分开 振动越大，则噪声也就越大 振动由固体介质传播 噪声由空气介质传播 当物体振动时能引起噪声 噪声也能引起固体介质的振动 所以就要根据振动和噪声的特性采用适当的方法，以达到减振降噪的目的,2019年5月20日,3,图8-1 轮轨噪声示意图,2019年5月20日,4,1振动对人的影响,人对振动的响应限界，这四个参数是： 振动频率 振动水平 振动作用于人体的方向 暴露时间,第一节 振动的产生及评价标准,2019年5月20日,5,表8-1 人体能承受振动加速度的最小值,2019年5月20日,6,即舒适感降低界限和暴露极限。把“疲劳-工效降低界限”的相应值除以3.15即成为能保障舒适的“舒适感降低界限”。 当人处于较强振动环境中，就会影响人的安全和健康，因此制定保障安全与健康的振动“暴露极限”，把上述“疲劳工效降低界限”的相应值提高一倍，就成为振动的“暴露极限”。,2019年5月20日,7,2. 环境振动测量,描述振动的物理量为频率和振幅 对人体来说，能感知的振动频率范围是10.1kHz 对于环境振动，人们所关心的是人体反映特别敏感的180Hz的振动,2019年5月20日,8,加速度评价,加速度也常用加速度级La表示，其定义为： (dB) (8-1) 式中a为振动的加速度有效值；a0为加速度参考值(10-6m/s 2)。,2019年5月20日,9,单值振动级评价,用来评价振动对人体的效应，同时便于简化测量，其定义为： 式中，VL为振动计权加速度级(dB)；VALi 为每个频带的振动加速度级(dB)；ai为各个频带的计权因子。,2019年5月20日,10,3振动强度标准,表8-2 ISO关于建筑物内振动限制值的建议值,2019年5月20日,11,2019年5月20日,12,表8-4 各国铁路环境振动限值,表8-4 各国铁路环境振动限值,第二节 噪声的产生及评价标准,表8-5 典型的噪声强度,2019年5月20日,14,(1) 声功率级,W为声功率(W)； W0为参考声功率，取110-12(W),(2) 声强级,I为声强(W/m2)；I0为参考声强，取110-12(W/m2),2019年5月20日,15,（3）声压级,声压与声强的关系,声压级计算式,声功率级与声压级之间的关系,空间点声源,光滑地面点声源,p为声压(N/m2)；p0为参考声压，取210-5(N/m2),2019年5月20日,16,在同样声压情况下，不同的频率人的感受也不一样，有此声音悦耳，有些声音恐怖。人耳级感受的频率为20Hz20kHz，目前所用的噪声测量仪采用A加权方法。,A加权曲线,2019年5月20日,17,等效噪声,等效声级LAeq为规定时间内A声级的能量平均值,连续信号：,离散信号：,2019年5月20日,18,噪声标准,按ISO的标准，90(或85)dB时允许工作8h，而每超过3dB，工作时间相应减半，在96dB噪声区，只能工作2h。,2019年5月20日,19,我国1990年11月颁布的铁路边界噪声限值及其测量方法,2019年5月20日,20,第三节 铁路噪声的组成,牵引电机和动力设备噪声 轮轨相互作用和轨道结构振动噪声 车体的空气动力噪声 如桥梁地段，还有结构的二次噪声 如电力机车车辆，则还有受电弓噪声,2019年5月20日,21,高速列车的噪声,主要有四部分组成： 轮轨噪声 结构噪声 受电弓噪声 车体空气动力噪声,2019年5月20日,22,综合噪声,四种噪声形成，计算式如下： 式中， 为列车通过时的综合噪声， 为轮轨噪声 为结构噪声 为受电弓噪声 为车体空气动力噪声,2019年5月20日,23,城市轨道交通的结构二次噪声在综合噪声中占较大比重，如上海轨道交通3号线，混凝土箱形梁共鸣引起的噪声，钢桥引起的噪声在总体噪声中占较大比重。 轨道交通的空调噪声、电机噪声等也在综合噪声中占一定的比重。,2019年5月20日,24,第四节 轮轨噪声,3种主要类型： 尖叫噪声(啸叫噪声) 冲击噪声 轰鸣(或滚动)噪声,2019年5月20日,25,滚动噪声和波磨噪声(轰鸣噪声),由于钢轨或车轮表面的粗糙度，钢轨表面波磨等，当列车通过时，就产生滚动噪声。 滚动噪声主要是由于轨面的粗糙度在轮轨接触条件下被压变形，使得车轮滚动过程中，轮轨接触斑的大小处于变化状态。 另外： 钢轨弹性模量变化也要占滚动噪声的：310%； 轨头半径变化也要占滚动噪声的： 1015%；,2019年5月20日,26,冲击噪声,主要由于轮轨接触斑的瞬间分离，造成冲击噪声。 车轮通过轨缝、道岔或擦伤的车轮等在钢轨上滚动时所引起的噪声 如低(高)接头、钢轨剥落、车轮扁瘢等都可以引起附加的轮轨动力 激发车轮和钢轨振动造成轮轨辐射噪声,2019年5月20日,27,啸叫噪声,当车辆通过小半径曲线时 由于车轮受转向架的约束，不能正切于钢轨运行 也即车轴不能处于曲线的径向位置 引起车轮沿着钢轨滚动时横向滑过轨头 由此产生轮轨接触表面的粘着和空转 引起车轮共振 接着产生强的窄频带的尖叫声,2019年5月20日,28,噪声的频率,车轮噪声峰值约在1k2kHz范围内，属高频噪声； 钢轨噪声峰值约在5001kHz范围内，属中、低频噪声； 滚动噪声峰值在5001kHz范围内，主频集中在500Hz左右，以中、低频成分为主； 尖叫噪声的频率集中在4k6kHz高频范围内。 因此看出，轮轨噪声主要由钢轨振动产生。,2019年5月20日,29,5. 轮轨噪声的预测,(1) 轮轨表面粗糙度激励 (2) 车轮振动 (3) 钢轨振动 (4) 轨枕振动 (5) 声辐射,2019年5月20日,30,6. 轮轨噪声的估算,(1) 无缝线路轨道 (2) 普通有缝线路轨道 (3) 隧道内线路轨道,2019年5月20日,31,第五节 减振降噪措施,1. 降低滚动噪声的措施 (1) 车辆降噪措施 (2) 轨道减振降噪措施 (3) 线路旁隔音装置 2. 轮轨冲击噪声的降噪措施 3. 钢轨波磨噪声的降低措施 4. 啸叫噪声的降低措施,2019年5月20日,32,第六节 减