噪声与轨道各部件的密切相关.doc

噪声与轨道各部件的质量、刚度以及结构阻尼密切相关 轨道结构的减振降噪主要是通过改变结构参数来实现。在国内外轨道交通减振降噪研究成果的基础上,结合我国轨道交通的实际,对轨道结构的减振降噪可采取下列有效措施: （1) 采用焊接长钢轨,可减少因列车通过钢轨接头所产生的振动噪声。北京地铁十三号线和五号线的轨道在具备无缝线路铺设条件的地段,全部铺设无缝线路，有效地降低噪声和减少振动。 （2) 采用钢轨打磨技术,以控制轨道的不平顺度,保证轮轨接触面的良好状态, 从而获得良好的减振降噪效果。实践表明,钢轨打磨后,在振动频率为8100 Hz 范围内,振动噪声可下降48 dB(A) 。 （3) 采用防振型钢轨,在钢轨轨腰两侧粘贴(或包覆) 防振吸音材料(如橡胶、树脂等) ,可有效地减少噪声。 （4) 采用减振型扣件(如双重铁垫板式、剪切型、压缩型和低刚度型等扣件) 。为了增加轨道的弹性,北京八通线的钢轨扣件采用双弹性垫层设计,即在轨下和分开式扣件铁垫板下均设静刚度系数较小的橡胶垫板。 （5) 采用弹性支承块式无碴道床轨道。目前我国轨道交通主要采用支承块式混凝土整体道床,由于只有扣件弹性垫板一个减振环节,其减振效果并不理想。如在扣件垫板和支承块下各设置一层橡胶垫,便能大大降低轨道整体支承刚度,显著提高轨道的减振降噪性能。但在北京地铁依旧是采用支承块式混凝土整体道床。 （6) 采用浮置板式轨道结构。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。2. 3 高架线路和桥梁的减振降噪措施 目前,国内外城市轨道交通的高架桥结构大多采用箱形梁形式。由于箱形梁的内部空腔在轨道交通噪声主要频段内存在声学模态,腔内的声场共振可能使桥梁的上下两个面的辐射声增加,而且,箱形梁桥的底面是大面积的平面,声辐射效率比较高,因此,有必要研究箱形梁的减振降噪措施。 目前箱形梁的降噪处理有以下几类技术: （1) 在箱形梁腔内设置隔声板,将箱形梁腔内的声学共振频率向上移至轨道交通噪声的主要频段以外,则可有效降低桥梁振动噪声。 （2) 在箱形梁腔内安装动力吸振器,这是控制桥梁振动噪声最有效的方法。（3) 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 kHz 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 Hz 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。（4) 在高架桥上安装吸声天棚或悬挂空间吸声体等吸声结构,可以大大降低桥梁振动的辐射噪声。高架轨道交通噪声的各个声源中,桥梁振动的辐射噪声对周边环境尤其是低楼层有较大影响。高吸声、安全、美观、易清洗保养是设计这类吸声结构的要点。 （5) 设置声屏障是降低轨道交通运行噪声的一种有效措施。现有的吸声型声屏障均为板式结构,所用的吸声材料分别有多孔材料(如泡沫玻璃等) 、穿孔板加纤维类吸声材料、微穿孔板等; 但其频带窄,尤其是低频段吸声系数小,通常只有0. 5 左右,这是现有吸声型声屏障的共同缺点。常见的微穿孔板和其他抗性吸声结构对低频噪声比较主要采用支承块式混凝土整体道床有效,但在中高频段的吸声系数往往很低。总之,由于交通噪声主要分布在100 Hz5 kHz ,单纯阻性吸声或抗性材料都难以在如此宽的频率范围内达到满意的吸声效果。因此,国内外都把研究阻抗复合型声屏障作为拓宽吸声频带、提高降噪效果的主要方向。像北京五号线和十三号线在在敏感地带都设了声屏障。 3 北京市交通轨道振动和噪声污染的综合治理方法3.1 北京城市铁路噪声控制 北京市城市快速轨道交通工程西直门到东直门城市铁路，始于西直门，经回龙观，北苑，望京等新建居民小区，止于东直门，全长40.85公里，是北京市第一个地面高架线路的城市快速轨道交通工程。 北京城铁采用了新线一次性铺设无缝线路,实现了地面线轨道铺设技术的突破,消灭了钢轨接头,减少了振动源。设计施工过程中，在敏感地带已经采用了声屏障和金属弹簧减震器等减振降噪措施。 本线路修建声屏障长约7Km，占全线路总长的17.6，声屏障采用形式包括全封闭式、半封闭式和直立式。半封闭式高度一般为5.5米到6.5米，直立式高度一般为2到3.5米，声屏障材料主要采用：镀锌钢板离心玻璃绵板镀锌穿孔钢板耐力隔声板以及陶粒吸声板FC水泥隔声板两大类，其中桥梁声屏障约占57，大部分测点降噪郊果在8.39.6dB，路堤式声屏障占43，大部分测点降噪郊果在7.610.9dB，对于全封闭式路堤声屏障，降噪郊果可达27.8dB。 在西直门车站指挥中心穿过高架桥地段以及和平里居民塔楼地段,采取了特殊隔振措施。 北京西直门交通枢纽位于繁华的北京二环西北角西直门地区中心，紧邻城铁西直门站，西侧是三栋已立项开发的高档写字楼,东侧是改建的国铁北京北站,周围是公交站点;还有环线地铁站,城铁西直门站为高架三层框架钢筋混凝土结构,站台设在第三层,除两条正线外还有一条存车线,城铁车站结构与相邻的华融公司开发的写字楼的地下结构连通为一体,地下为超市及停车场。所以，虽然就对城铁的减振要求而言,目前国内尚无规范要求，但在西直门指挥中心高架桥段，采用了钢弹簧浮置板隔振技术方案钢弹簧浮置板隔振系统是将轨道固定在钢筋混凝土质量平台上,平台再放在主要由柔性弹簧组成的隔振器上,这个质量平台可以提供足够的惯性质量来抵消车辆产生的动荷载,只有静荷载和少量残余动荷载会通过弹簧传到基础结构上。钢弹簧浮置板道床对于西直门指挥中心高架桥区段，可降低Z计权振动值19dB，对于东西门地下隧道区段，可降低Z计权振动值16dB。 北京城铁在和平里附近从两座居民塔楼中间的地下穿过,隧道外壁离居民楼的基础只有半米,根据国内外类似情况估算,即使此处采用减振要求较高地段的减振方案,仍不能确保居民楼内振动达到GB10070 规定的标准,夜间可能会超标46 dB 以上,且会有残留固体声,属于隔振要求较高的地段,因此也采用了钢弹簧浮置板。特别是此处为地下隧道,采用隔而固公司的内置式钢弹簧阻尼隔振器,其中浮置板可以现浇,隔振器可以从浮置板顶面进行安装或检修,既安全方便,又不影响运营。 3.2 地铁13 号线车辆上采用了车轮降噪阻尼器。 车辆在运行时，车轮与轮轨之间因撞击、摩擦、侧滑、挤压等原因激起车轮和铁轨的振动，通过振动向外辐射噪声。因此，轮轨噪声包含车轮振动向外辐射噪声和铁轨振动向外辐射噪声两部分，其中又以车轮振动向外辐射噪声为主要成份。车轮降噪阻尼器就是通过吸收车轮的振动来达到降噪的目的。地铁车辆在直线段运行时，轮轨噪声以低频为主。 在通过弯道和道岔时，噪声出现强烈的中高频尖叫声，噪声级急剧增加。而目前北京地铁13号线在线路通过住宅区或办公区等处，装有声屏障，其吸收噪声的范围在500-650HZ 中低频段，吸收率达95%，而对高频区段的噪声吸收，虽也有一定效果，但作用不明显。所以通过在车轮上加装车轮降噪阻尼器，可以有效消除中高频尖叫声，从而实现控制轮轨噪声的目的。3.3 北京地铁八通线减振降噪措施 八通线选择60 kg/m钢轨作为正线的工作钢轨。以提高其强韧性,减少运营过程中出现的轨面不平顺。八通线有一多半线路为高架线,应优先采用整体道床结构,以减少养护维修工作量,增加轨道的稳定性,保持轨道整洁、美观。为增加轨道的弹性,钢轨扣件采用双弹性垫层设计,即在轨下和分开式扣件铁垫板下均设静刚度系数较小的橡胶垫板,钢轨支点的整体静刚度为2530 kNPmm。整体道床块按6 m 间隔设计成条状,并与桥梁通过连接钢筋形成整体,增加惯性质量,降低道床的固有振动频率。八通线在具备无缝线路铺设条件的地段,全部铺设无缝线路。 根据八通线项目环境影响报告书的预测,该线对沿线环境振动影响不大,因而没有提出轨道结构需采取减振措施的要求。但考虑到本线高架车站均为站桥合一的框架结构,车辆通过时将会激发车站框架的振动,对车站工作人员及设备不利,因此全部高架车站及四惠和四惠东站轨道均采取减振措施。北京地铁八通线要制订严格的轨道养护维修计划,加强日常轨道几何状态的检查检测,及时消除轨道的不平顺,定期对钢轨走行部位进行打磨。加强车轮踏面的检测,定期镟轮消除扁疤。八通线采用在噪声敏感地区设置声屏障的办法,改善沿线的噪声环境质量。根据噪声敏感点所处的位置,采用了直立型单面和双面吸声及下部直立、 顶部为弧形的声屏障形式。 结束语：我国的城市轨道交通噪声与振动的治理在不断的进步中，但目前由于国内还没有轨道交通环境振动和噪声的控制标准,只能参考国家城市区域环境振动标准。建议有关主管部门组织力量尽快制定我国城市轨道交通振动和噪声控制标准和规定。我们应借鉴国外成功的经验，系统研究降低噪声的途径，大力采用新材料新技术，使我国的城市轨道交通达到和超过国际先进水平。参考文献： 1 王昌林. 高速铁路噪声与振动因素的分析及其对策的探讨. 铁道标准设计, 2000 2 耿传智罗雁云吴觉波高架轨道交通的振动与噪声控制.城市轨道交通学术研讨会论文集中国铁道出版社 3 赵惠祥谭复兴叶霞飞 城市轨道交通土建工程 北京中国铁道出版社4 朱圣瑞城市高架铁路噪声的预防和保护 城市轨道交通学术研讨会论文