铁路与城市轨道交通振动与噪声

第八章铁路与城市轨道交通振动与噪声,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,图8-1轮轨噪声示意图,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,表8-1人体能承受振动加速度的最小值,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”。,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,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/s2)。,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。,3振动强度标准,表8-2ISO关于建筑物内振动限制值的建议值,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,(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),（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),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,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：,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。,我国1990年11月颁布的铁路边界噪声限值及其测量方法,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,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,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,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。,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,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%；,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,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,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。,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,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,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,第六节减振降