摘要:城(cheng)(cheng)市軌道(dao)交通(tong)系統在(zai)(zai)給人們(men)出行帶來便捷的(de)同時,也不可避免對周圍環境(jing)造成一定的(de)影響。分析城(cheng)(cheng)市軌道(dao)交通(tong)系統形(xing)成的(de)噪聲(sheng)(sheng)(sheng)原(yuan)因、列車(che)噪聲(sheng)(sheng)(sheng)的(de)輻射特性,并(bing)從降低(di)噪聲(sheng)(sheng)(sheng)源的(de)激振強度、切斷噪聲(sheng)(sheng)(sheng)的(de)傳播途徑(jing)或在(zai)(zai)傳播途徑(jing)上削弱噪聲(sheng)(sheng)(sheng)等方面(mian)提出了防護措施。

關鍵詞:城市交通軌道噪聲防護

隨著我國(guo)經濟的(de)發(fa)展(zhan)和(he)(he)緘市(shi)(shi)化進程的(de)加(jia)快(kuai),我國(guo)越來(lai)越多的(de)緘市(shi)(shi),尤其是(shi)百萬人(ren)口以上的(de)大(da)(da)(da)城(cheng)市(shi)(shi),交(jiao)(jiao)(jiao)通(tong)需求(qiu)迅(xun)速增長。盡管近年來(lai)城(cheng)市(shi)(shi)道路及車(che)輛擁有量都有了大(da)(da)(da)幅度的(de)提高,但交(jiao)(jiao)(jiao)通(tong)問(wen)題依然日益突出(chu)(chu),表現為交(jiao)(jiao)(jiao)通(tong)阻塞、車(che)速降低、停車(che)困難、廢(fei)氣和(he)(he)噪聲危(wei)害(hai)嚴重。城(cheng)市(shi)(shi)交(jiao)(jiao)(jiao)通(tong)問(wen)題已經嚴重制(zhi)約和(he)(he)影響了城(cheng)市(shi)(shi)的(de)發(fa)展(zhan)。城(cheng)市(shi)(shi)交(jiao)(jiao)(jiao)通(tong)學者通(tong)過總結國(guo)內外城(cheng)市(shi)(shi)交(jiao)(jiao)(jiao)通(tong)發(fa)展(zhan)的(de)經驗教訓(xun),已經形成了共(gong)(gong)識:即解決大(da)(da)(da)城(cheng)市(shi)(shi)交(jiao)(jiao)(jiao)通(tong)問(wen)題的(de)根本出(chu)(chu)路在(zai)于(yu)建立一(yi)個(ge)以軌道交(jiao)(jiao)(jiao)通(tong)系(xi)統(tong)(tong)為骨干,以公共(gong)(gong)交(jiao)(jiao)(jiao)通(tong)為主(zhu)體,多種交(jiao)(jiao)(jiao)通(tong)方式相互協調的(de)綜合交(jiao)(jiao)(jiao)通(tong)系(xi)統(tong)(tong)。城(cheng)市(shi)(shi)軌道交(jiao)(jiao)(jiao)通(tong)系(xi)統(tong)(tong)在(zai)給人(ren)們出(chu)(chu)行帶來(lai)便捷的(de)同時(shi), 也不可避免(mian)對(dui)周圍環(huan)境造成一(yi)定的(de)影響。目前,主(zhu)要集中在(zai)對(dui)周圍環(huan)境造成的(de)噪聲污染(ran)。

一、城市軌道交通系統(tong)噪聲的形成

城(cheng)市(shi)軌(gui)道(dao)(dao)交通(tong)按(an)產生噪(zao)聲(sheng)的聲(sheng)源可分為(wei):輪(lun)軌(gui)噪(zao)聲(sheng)、車(che)輛(liang)非動力噪(zao)聲(sheng)、牽引動力系統噪(zao)聲(sheng)、高(gao)架軌(gui)道(dao)(dao)噪(zao)聲(sheng)、地(di)下鐵道(dao)(dao)的地(di)面承載噪(zao)聲(sheng)等。

1. 輪軌噪聲

鋼軌與車輪(lun)之(zhi)間相互作用(yong)而產生的(de)(de)聲響。這種相互作用(yong)在車輪(lun)和軌道相接觸處產生力的(de)(de)作用(yong),造成車輪(lun)和軌道的(de)(de)振(zhen)動而向外輻射聲波。其產生的(de)(de)主要原因有(you):

①當車輛(liang)在(zai)一條較小半徑曲線(xian)線(xian)路上運行(xing)時(shi),車輪沿曲線(xian)鋼(gang)軌并非純滾(gun)動(dong)(dong)運行(xing),要產生(sheng)局部的橫向滑動(dong)(dong),即所謂“卡(ka)滯一滑動(dong)(dong)效應(ying)(ying)”。正是這種在(zai)曲線(xian)上車輪對軌道的不(bu)完善(shan)的導向造成“卡(ka)滯一滑動(dong)(dong)效應(ying)(ying)”,結合車輪和軌道的振動(dong)(dong)響應(ying)(ying),形成一種高(gao)音調(diao)的尖嘯聲(摩擦噪聲)。

②由車輪或鋼(gang)軌表(biao)面(mian)的(de)(de)局部不連續性所產生的(de)(de)撞擊噪(zao)聲。

③由于車輪和鋼軌接觸(chu)表(biao)面局部小面積粗糙所造成的轟鳴(ming)噪(zao)聲。

2. 車輛非動(dong)力(li)噪聲(sheng)

主(zhu)要指制(zhi)(zhi)動(dong)系(xi)統中(zhong)在實施制(zhi)(zhi)動(dong)時閘瓦(wa)與制(zhi)(zhi)動(dong)盤之間(jian)摩(mo)擦振動(dong),它激(ji)發制(zhi)(zhi)動(dong)閘瓦(wa)片、閘瓦(wa)托架(jia)以及(ji)制(zhi)(zhi)動(dong)盤等產生(sheng)自激(ji)振動(dong)形成噪(zao)(zao)聲,此外還(huan)有車輛的(de)輔助系(xi)統(空調裝置、空壓機等)所(suo)輻(fu)射的(de)噪(zao)(zao)聲。

3. 牽引動力系統噪聲

牽引(yin)系統設(she)備運(yun)轉(zhuan)所產生的(de)噪(zao)聲,包括牽引(yin)電機及其(qi)(qi)冷卻風扇、齒輪(lun)箱以(yi)及空氣壓(ya)縮機的(de)噪(zao)聲,它是城(cheng)市軌道交通主(zhu)要的(de)噪(zao)聲。牽引(yin)系統的(de)噪(zao)聲,特別是電機冷卻風扇的(de)噪(zao)聲,隨列(lie)車運(yun)行速度的(de)提高(gao)而增長,其(qi)(qi)程(cheng)度往(wang)往(wang)要大于輪(lun)軌噪(zao)聲。

4.高架軌道噪聲

當列車行駛(shi)于高(gao)(gao)架鐵(tie)路(lu)上時,輪軌(gui)相互作用所產生的(de)振動通過(guo)軌(gui)道傳(chuan)遞給支(zhi)承(cheng)結(jie)(jie)構(gou),支(zhi)承(cheng)結(jie)(jie)構(gou)將(jiang)噪聲(sheng)向周邊地區進行傳(chuan)播,它比之列車行駛(shi)于一般的(de)路(lu)堤(di)帶坡(po)度道床時所產生的(de)噪聲(sheng)級要高(gao)(gao)得多(duo),一般要高(gao)(gao)20dB(A)。

5.地下鐵(tie)道的地面承載噪聲

地(di)下(xia)(xia)鐵道(dao)輪軌間相互作用而(er)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)動(dong)被(bei)傳遞(di)給隧道(dao)結構,繼而(er)又傳向周圍的(de)(de)(de)(de)土(tu)壤。振(zhen)(zhen)動(dong)通過土(tu)壤再向鄰近的(de)(de)(de)(de)建筑(zhu)物(wu)傳播,從(cong)而(er)導致地(di)下(xia)(xia)及(ji)墻壁的(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)動(dong)和噪聲向建筑(zhu)物(wu)內房(fang)間的(de)(de)(de)(de)第二次輻射(she),它是一種低(di)頻聲響,就如同外(wai)界振(zhen)(zhen)動(dong)使房(fang)間中的(de)(de)(de)(de)窗(chuang)戶所發出的(de)(de)(de)(de)“喀喀”聲響。地(di)面(mian)承(cheng)載噪聲和振(zhen)(zhen)動(dong)是一個(ge)相當(dang)嚴重的(de)(de)(de)(de)干擾(rao)源,它也(ye)是公眾向交通部門抱怨的(de)(de)(de)(de)一個(ge)主(zhu)要對象。

二、線路環境噪聲的組成及列(lie)車(che)輻射噪聲特征

軌道交通沿線的環境噪(zao)聲主要由以(yi)下兩部分組成:

1. 列車輻(fu)射的(de)穩態(tai)噪聲

包括列車(che)運(yun)行時輪軌(gui)相(xiang)互作用產生的(de)輪軌(gui)噪聲、車(che)輛動(dong)力裝置和(he)輔助系統輻射的(de)噪聲以及(ji)高速運(yun)行時的(de)空(kong)氣動(dong)力噪聲等。

2. 與行車有關的間歇噪(zao)聲

包括通過曲線、道(dao)岔、制動、鳴笛、交(jiao)會和調(diao)車連(lian)掛所(suo)引(yin)起的噪聲。

(1) 列(lie)車運行(xing)輻射(she)(she)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)頻(pin)(pin)譜呈低、中頻(pin)(pin)特性(xing),峰值頻(pin)(pin)率在63Hz～500Hz范圍,該頻(pin)(pin)譜主要是由輪(lun)軌噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)、動(dong)力裝(zhuang)置噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)和列(lie)車聲(sheng)(sheng)(sheng)學特性(xing)所決定。當車速超過 50km/h～60km兒時,輪(lun)軌噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)對列(lie)車輻射(she)(she)通過對列(lie)車運行(xing)輻射(she)(she)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)的測(ce)試與分析(xi)研(yan)究,可(ke)知列(lie)車輻射(she)(she)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)具有如下特征:噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)起主導作用(yong)。

(2)列車輻射(she)噪(zao)聲(sheng)聲(sheng)級隨運行(xing)速度的提高(gao)而增加,列車種類、線(xian)路(lu)結構、軌(gui)枕、軌(gui)道等對其(qi)均有影響。

(3)列車輻(fu)射噪聲(sheng)的分布:

列車輻(fu)射(she)噪聲(sheng)垂直(zhi)于軌(gui)道(dao)(dao)方向的不同距(ju)離的衰(shuai)(shuai)減(jian),其實(shi)測的衰(shuai)(shuai)減(jian)規律顯示,隨著垂直(zhi)于軌(gui)道(dao)(dao)距(ju)離的增加,噪聲(sheng)聲(sheng)級(ji)逐漸衰(shuai)(shuai)減(jian)。

列車(che)輻射噪(zao)聲(sheng)(sheng)沿高(gao)度的分布。通過傳(chuan)聲(sheng)(sheng)器在(zai)不(bu)同高(gao)度所(suo)測(ce)得的列車(che)輻射噪(zao)聲(sheng)(sheng)級。可知(zhi),隨測(ce)點高(gao)度的升高(gao),噪(zao)聲(sheng)(sheng)聲(sheng)(sheng)級增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia),開始增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)較快(kuai),長減緩,直(zhi)至不(bu)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)。

三、防護措施

城市軌(gui)道交通系(xi)統產生的噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)通過(guo)輻(fu)射而(er)傳播(bo)到噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)影響(xiang)到的區(qu)域(yu)或(huo)個人(ren).為降低(di)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)或(huo)控制噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)的不利影響(xiang),可從降低(di)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)源的激振強度、切斷(duan)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)的傳播(bo)途徑或(huo)在傳播(bo)途徑上削(xue)弱(ruo)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)、合理規(gui)劃設計使建筑(zhu)物(wu)避開噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)影響(xiang)區(qu)等(deng)幾個方面著手。

從城(cheng)市(shi)軌(gui)道交通線(xian)路上入手(shou),可采取以下(xia)幾(ji)種(zhong)措施減少(shao)噪聲污(wu)染(ran):

(1) 采用60kg/m以(yi)上的重軌,并(bing)應盡(jin)量采用無(wu)縫(feng)線(xian)路。重軌具有壽命長,穩定性能和抗(kang)振性能良好的特點(dian),無(wu)縫(feng)線(xian)路則可消除(chu)車輪對(dui)軌道(dao)接(jie)頭的撞擊(ji)。

(2) 鋼(gang)(gang)軌(gui)(gui)的(de)彈(dan)性(xing)緊固件。在軌(gui)(gui)道和路基(ji)面(mian)之間鋪設(she)一(yi)層(ceng)彈(dan)性(xing)材料,可以(yi)起到減弱振動(dong)傳遞的(de)作用。另一(yi)種(zhong)可能更為有效的(de)措施,裝設(she)彈(dan)性(xing)的(de)“浮置板面(mian)”的(de)軌(gui)(gui)道路基(ji),即(ji)在鋼(gang)(gang)軌(gui)(gui)與混(hun)凝(ning)土軌(gui)(gui)道基(ji)板面(mian)之間設(she)置一(yi)層(ceng)彈(dan)性(xing)墊板。這(zhe)種(zhong)結(jie)構可以(yi)削減被(bei)傳遞到隧道墻壁(bi)的(de)振動(dong)噪聲(sheng)10dBA～20dBA。

(3)在軌(gui)道和路基面之間采(cai)用碎石構成的道床,可(ke)以(yi)起到衰減從鋼軌(gui)向路基傳遞(di)的振動和噪聲,這種道床還可(ke)以(yi)降低車內噪聲級。

(4)抑制高架軌道噪(zao)聲(sheng)(sheng)的手段為沿軌道側面(mian)設置(zhi)聲(sheng)(sheng)屏障(zhang),它可(ke)以(yi)降低鋼軌噪(zao)聲(sheng)(sheng)向(xiang)周(zhou)圍地區的傳播(bo),在一條(tiao)高架鐵(tie)路的側面(mian)設置(zhi)圍墻也可(ke)以(yi)封鎖噪(zao)聲(sheng)(sheng)自軌道結構向(xiang)外傳播(bo)。

(5)選擇具有抑(yi)制“卡滯一(yi)滑(hua)動效應”的(de)鋼(gang)軌材料(liao)。由(you)實驗(yan)室試驗(yan)研究表明,如果曲線區段(duan)的(de)鋼(gang)軌采用特制的(de)具有摩擦剩磁效應和滑(hua)動性的(de)低(di)合(he)金(jin)鋼(gang)15NiCuMoNb5,50Cr-MoV4和14NJCrl4,可降低(di)車輛過曲線時的(de)噪聲(sheng)。

從城市軌(gui)道(dao)交通車輛上入手,可(ke)采取以下(xia)幾(ji)種(zhong)措(cuo)施減少振(zhen)源(yuan)振(zhen)動:

(1)在輪(lun)輞或(huo)(huo)輻(fu)(fu)板(ban)(ban)上裝(zhuang)設一種具有減振阻尼(ni)特性(xing)的扇形(xing)盤式(shi)板(ban)(ban)或(huo)(huo)環形(xing)板(ban)(ban),即所謂諧振消聲(sheng)器。當車輪(lun)受到激擾,發生振動而輻(fu)(fu)射噪聲(sheng)時,扇形(xing)板(ban)(ban)或(huo)(huo)環形(xing)板(ban)(ban)發生共振,板(ban)(ban)上的阻尼(ni)材(cai)料將振動的能量(liang)轉換為熱(re)能,達到衰(shuai)減車輪(lun)輻(fu)(fu)射噪聲(sheng)。

(2)在車輪(lun)的輪(lun)輞(wang)與輻(fu)板(ban)(ban)之(zhi)(zhi)間(jian)加設橡膠(jiao)件,使二者之(zhi)(zhi)間(jian)金屬脫(tuo)離直接接觸,利用橡膠(jiao)元件把輪(lun)輞(wang)和輻(fu)板(ban)(ban)的振動轉(zhuan)化為熱能,吸收(shou)和衰減(jian)一部分(fen)噪聲。

(3)磨削車輪(lun)踏面和鋼軌軌面,提高(gao)其光(guang)潔(jie)度,能有效降低的滾動噪聲。

(4)在制動組件上添加減(jian)振裝置(zhi),例(li)如在瓦托架裝設阻尼裝置(zhi),可減(jian)少制動噪聲。

(5)在轉(zhuan)向架兩側面設置隔(ge)音罩(zhao),對(dui)于滾(gun)動(dong)和制動(dong)噪(zao)聲以及次級噪(zao)聲的降低與(yu)衰(shuai)減均有明顯的效果,可降低ldB～4dB。

(6)采用徑向轉向架能使轉向架過曲線時其輪(lun)對(dui)能處于(或接(jie)近)純(chun)滾動(dong)的徑向位置(zhi),從(cong)而可最大(da)限(xian)度(du)地降(jiang)低過曲線時鋼軌和(he)輪(lun)緣的磨耗以及噪聲。

四、結束語

我(wo)國的(de)(de)城(cheng)(cheng)市(shi)軌(gui)道交通(tong)(tong)建(jian)設經過初始的(de)(de)發展期后,目前,已(yi)經進(jin)入了集中發展階段,為保證(zheng)城(cheng)(cheng)市(shi)的(de)(de)可(ke)持續發展,在(zai)設計、規劃和建(jian)設城(cheng)(cheng)市(shi)軌(gui)道交通(tong)(tong)系(xi)統(tong)中,應(ying)體現(xian)以人為本的(de)(de)思想,充分考慮對(dui)環境的(de)(de)影響,采(cai)用必要的(de)(de)措(cuo)施(shi),以降(jiang)低(di)城(cheng)(cheng)市(shi)軌(gui)道交通(tong)(tong)系(xi)統(tong)產生的(de)(de)噪聲對(dui)周(zhou)圍(wei)環境的(de)(de)污染。

參考文獻

[1]孫章.城市(shi)軌道交通概論[M]中國鐵(tie)道出版社

[2]葉霞飛(fei).城市軌道(dao)交(jiao)通(tong)規劃與設計[M]中國鐵(tie)道(dao)出版社

[3]譚復興.城市軌道交(jiao)通(tong)結構工程[M]中國(guo)鐵道出版

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