城市轨道交通车辆隔音降噪措施探讨

岳立明 周春梅

中车长春轨道客车股份有限公司

城市轨道交通车辆隔音降噪措施探讨

岳立明 周春梅

中车长春轨道客车股份有限公司

随着国民经济的发展，城市和道路建设速度不断加快，城市交通需求快速增长，造成机动车保有量不断攀升。这样以来，城市道路交通噪声污染也日趋严重，因道路交通噪声声极高、声源流动、持续时间长，影响范围广，给广大市民的生活环境造成一定的影响。为此市民对城市道路交通噪声治理关注程度日益增强，对交通噪声的投诉量也逐年增加。那么如何加快对城市道路交通噪声的整治，提高广大市民的生活环境质量呢，这已成为工程技术人员和主管部门必须研究解决的课题，也是保持社会和谐发展的大问题。

轨道交通；车辆隔音；降噪措施

城市环境噪声以交通运输噪声最为突出，许多国家研究结果都表明，城市环境噪声的70%来自交通噪声。城市轨道交通车辆是特殊的流动声源，对环境的影响面也最广，是城市轨道交通噪声产生的根源。噪声干扰人们的工作和生活，危害人体健康，是影响面最为广泛的一种公害。为此，分析与轨道交通车辆直接相关的噪声，探讨相应的防护措施。

1 轨道交通减振降噪必要性

我国的轨道交通建设正如火如荼地进行，截至目前，全国已有40多个城市拥有或者在建自己的地铁系统。地铁建设极大缓解了城市日趋严重的交通问题，给市民的出行带来了便利。然而投入运营后，轨道交通系统不可避免地给城市环境带来振动和噪声等问题，影响乘客和轨道沿线人们正常生活，并造成周边建筑物的疲劳损坏。同时，过量的振动和噪声对列车和轨道系统也会产生很大的磨损，造成机械和设备使用寿命减少，引发潜在的安全风险。因此，如何做好轨道的减振降噪设计是城市轨道交通建设的一个重要课题，也是改善乘客舒适性和环境保护的一个重要课题。

2 振动和噪声

轨道交通的主要振源为机车车辆动力系统的振动。振动通过车轮与轨道结构的动态相互作用，引起轨道结构的振动，这些振动通过地基又传给周围的建筑物。列车运营引起的噪声可分为3个部分：轮轨噪声、集电噪声、车厢的空气动力噪声。当列车速度小于60km/h时，主要噪声源为动力系统噪声；当列车速度在60～200km/h时，主要表现为轮轨噪声；当列车速度大于200km/h时，主要是为空气动力噪声。我国的轨道交通运行速度一般为60～80km/h，噪声的主要来源是轮轨噪声。轮轨噪声由车轮与钢轨间的相互作用直接产生，属于一次噪声。同时，列车运行振动沿轨下基础向周围传递，引发周边建筑物、桥梁的振动，可激发结构的“二次噪声”。振动和噪声从原理上都属与振动，只是传播媒介一个是轨道基础，一个是空气。研究表明，列车运营振动与轮轨噪声呈正相关，与结构的二次噪声线性相关。因此，轨道交通的减振降噪从原理上来讲即减振和隔振。

3 减振降噪措施分析

3.1 环境的减振等级界定

一般而言，振动超标小于5dB，为一般地段，振动超标5～10dB地段，为中等减振地段，振动超标10～15dB地段，为高等减振地段。振动超标大于15dB或环境有特殊要求地段(包括医院手术室、音乐厅、精密仪器厂等)，是特殊要减振地段。但线路中线与建筑物的距离也是主要控制因素之一，一般以20m的距离来界定其减振等级。

3.2 道床类减振措施

道床类减振措施主要采用质量-弹簧系统，基本原理是在轨道上部建筑与基础之间插入一固有频率远低于激振频率的线性谐振器，通过质量-弹簧系统的惯性运动，将列车运营产生的振动进行较大衰减后，再传递给隧道主体结构，达到减振目的。梯形轨枕轨道系统属于轻型质量-弹簧系统；梯形轨枕由预应力纵梁和钢管制的横向连接杆构成，在其下面和侧面分别安装底部防振垫、侧面缓冲垫，并利用防振垫、缓冲垫支承在钢筋混凝土台座上。目前在北京4、5号线及广州地铁中有应用。减振效果8dB左右。一般道床类减振措施专指浮置板道床，包括钢弹簧浮置板和橡胶浮置板道床。橡胶浮置板主要为预制浮置板，按照橡胶支座支承方式可分为整体支承、线性支承、分布式支承3种。橡胶浮置板可以满足10～15dB的中档减振要求。缺点是橡胶支承块隐藏于浮置板下面，很难调平、检修和更换，尤其是无法从浮置道床侧面或顶面检修；橡胶本身阻尼太小，不能有效吸收浮置板的振动能量，对于软土地基及人们较敏感的振源低频部分隔振效果并不理想；此外，橡胶对材料和工艺要求高，易老化，寿命有限，更换橡胶支承块对列车运营和市民的出行影响较大。广州地铁曾采用分布式支承的预制浮置板；国内有一定应用的道床隔振垫属于整体支承橡胶浮置板。

3.3 轨类减振措施

重型钢轨和无缝线路是在轨道交通中普遍采用的技术措施。采用60kg/m重型钢轨，可降低钢轨的振动频率，从而降低钢轨的振动强度，钢轨辐射的噪声水平相应下降。研究表明，60kg/m钢轨的振动强度比50kg/m钢轨低10%。无缝线路消除了普通钢轨接头，大大提高了轨道的平顺性，从而降低轮轨冲击引起的振动和噪声。据欧美国家资料，无缝线路可降低噪声2～10dB(A)，我国资料介绍可降低噪声2～3dB(A)。阻尼钢轨对抑制钢轨的振动有一定效果。阻尼钢轨是在钢轨两侧和轨底设置由高阻尼材料和约束层组成的阻尼复合板。从原理上讲，阻尼钢轨将钢轨振动能量转化成了热能，从而吸收消耗了振动能量。正线与试验线的测试结果表明，钢轨减振对于直线段滚动噪声可降低3～6dB(A)，对于曲线路段啸叫噪声可降低9～12dB(A)。

随着我国城市轨道交通运输的快速发展，治理城市轨道交通车辆噪声对环境的污染越发显得重要。为此，从降低声源噪声和传播途径上的噪声2个方面，通过采用新型低噪声轮对、选择新型轮轨匹配材料、推广使用直线电机和径向转向架、改进车体的结构设计以及提高车辆的隔声性能等措施，对降低车辆噪声对环境的影响起到重要的作用。

[1]交通运输部公路科学研究所.地铁8号线工程竣工环境保护验收调查报告[R].2015.

[2]王晓红，徐波.城市道路降噪设施研究[J].城市道桥与防洪，2011(8).

[3]李建斌.城市轨道交通减振降噪设计研究[J].石家庄铁道大学学报，2011，24(1).

(二)GPS高程测量在水利工程的应用方法

1、曲面拟合法。该方法的具体步骤为找出数学曲面，保证多个