浅谈城市轨道交通的环境噪声及振动控制

浅谈城市轨道交通的环境噪声及振动控制【摘要】随着城市经济的快速发展，城市轨道交通在城市客运交通中起到了举足轻重的作用，同时在引导城市规划建设、促进土地开发利用和带动房地产经济发展方面也作出巨大贡献。但同时，城市轨道交通的发展也对人们的生活环境产生了很大的负面影响，目前，城市轨道交通规划建设对环境的影响主要集中在噪声、振动、城市生态景观几个方面，其中噪音很振动最为普遍，本文作者对此进行了研究。【关键词】城市轨道交通；环境噪声；振动控制【abstract】alongwiththerapiddevelopmentofurbaneconomy,urbanrailtrafficinthecityinpassengertraffichasplayedapivotalrole,atthesametimeintheguideurbanplanningandconstruction,promotethedevelopmentandutilizationoflandandpromotetheeconomicdevelopmentofrealestatetoalsomakegreatcontribution.Butatthesametime,thedevelopmentoftheurbanrailtransittopeople'slivingenvironmenthasgreatnegativeeffects,atpresent,urbanrailtransportationplanningandconstructionoftheimpactontheenvironmentmainlyconcentratedinthenoise,vibration,urbanecologicallandscapeseveralaspects,whichisthemostcommonvibrationnoise,theauthorstudied.【keywords】urbanrailtraffic;Environmentalnoise;Vibrationcontrol中图分类号：[X966]文献标识码：A文章编号：引言振动和噪声是城市轨道交通影响环境的主要方面。随着近几年城市轨道交通的发展,人们对此问题越来越重视。减小轨道交通的振动和降低噪声,是提高沿线居民的生活质量,使轨道交通可持续发展的关键之一。当列车通过时,如果轨面和车轮踏面绝对平顺,则轮轨之间就不会产生振动,噪声也就处于极微弱状态。但是轨面和车轮踏面都存在各种类型的不平顺,列车通过时轨道结构和车体都会产生振动。轮轨表面越不平顺,轮轨的振动强度也就越大。国内外的研究资料表明,噪声和振动是密切相关的,振动越大,则噪声也就越大,振动和噪声通过不同介质传播。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。一、轨道交通振动和噪声产生的原因1.1振动的产生当列车以一定速度通过轨道时,车辆和轨道都要在空间各个方向产生振动,引起振动强弱的原因有:轨道几何形位的静、动不平顺;钢轨顶面波浪形磨耗、钢轨接缝;列车速度的大小;车轮踏面擦伤、车轮踏面不圆顺等等。由于车辆和轨道这两个系统的振动是一种耦合关系,这种耦合振动最终要通过轨道结构传递形成输出。对于高架结构,通过桥梁墩台传递到地面;对于地铁,通过隧道周围的土介质传递到地表。因此,轨道结构既作为振源,也是振动传播途径中一个重要环节,直接影响最终的振动效应。从振源、传递因素的角度出发,研究轨道交通的减振性能是较为合理,也是最有效的方法。1.2噪声的产生噪声是通过声源、途径及接受点这3个方面进行分类和研究。车厢内的噪声由乘坐该车的人所承受，车站内的噪声由在车站内候车的人所承受，而路边噪声影响着邻近线路附近区域居住或工作的人们。各种类型的噪声可能来自两个或几个的噪声源。并且由这些噪声源沿着各种各样的途径进行传播和扩散。根据前人的经验和方法，对声源、途径和接受点，可寻求相应的降低、衰减噪声的措施和途径，从而降低对人体造成的损害。城市轨道交通的噪声级的强度直接与系统的特性有关。轨道设置的位置，即设于地下、地面或高架等，是影响噪声级的决定因素。地下铁道一般比地面轨道产生更大的车内噪声级。高架铁路轨道产生的路边噪声级比地面轨道的噪声级要高。此外，还有列车的运行速度、采用钢轨型式、车轮踏面上的擦伤、钢轨表面局部粗糙状况以及线路小半径曲线等其他因素，影响噪声级的强度。地铁列车运行时，主要是由于轮轨互相撞击振动而产生噪声的。通过空气传播的噪声，称为空气声；撞击振动通过轨道、道床、隧道和平台立柱的结构，经钢筋混凝土传播到平台上方建筑物墙壁、地板的振动，称为固体声。地铁车辆段平台上居住小区所受到的振动与噪声影响属后类，其控制技术应以控制振动为主，其振动减小了，固体声随之减小。二、振动和噪声的特点及传播规律2.1城市轨道交通的振动和噪声特点城市轨道交通运行是间歇的，地铁或轻轨列车的运行间隔通常为2-6min，一般为早晨5：00至夜间11：00行驶，其引起的振动与噪声不是全天候的。城市轨道交通产生的噪声与振动，主要来自于列车的轮轨系统和动力系统。轨道交通噪声的受声点与轨道的距离为几米至几十米，按照点声源和线声源划分原则，确定轨道交通中轮轨牵引电机、齿轮传动及空压机噪声的性质。除轮轨噪声为线声源外，其余均为点声源。对某一受声点来说，其噪声应为这多种噪声的叠加，它们各自含有多种频率成分，一般是互不相干的。2.2城市轨道交通的振动和噪声分类列车运行时产生的振动，属于随机振动问题，其引起的振波通过梁、墩台、基础传至地基，再传至建筑物的基础，影响其他建筑物。导致竖向振动的因素有以下几种：轨道不平顺等随机性激振源；车轮偏心等周期性的激振源；车轮与道岔、钢轨的碰撞等。列车运行噪声包括：轮轨噪声、车辆设备产生的噪声；活塞风引起的噪声；通风系统引起的噪声、通过承重柱体向临近建筑物传递的噪声、高架结构的振动而辐射的噪声；架空接触网与集电弓之间产生的摩擦声、列车运行时产生的气流噪声等。城市轨道交通产生的噪声是上述噪声的综合效果，并且受列车运行状态和轨道设备状态的影响。在产生振动和噪声的众多因素中，其所占的比重是各不相同的。根据日本高速铁路的噪声测试资料，其声源分析表明：在不采取任何措施的情况下，轮轨噪声占，集电系统噪声占，机械运动产生的噪声占，空气噪声占。所以，轨道交通的噪声及振动的控制，应主要针对轮轨噪声和集电系统噪声。三、对振动和噪声的控制措施对于振动和噪声控制主要通过振源与声源控制、振动传播与声传播控制以及承受物控制3个方面进行。一般说来，通过这3个方面的控制，能够使轨道交通的振动和噪声满足相关标准的要求，针对不同的轨道交通线，应综合治理，达到投入最少，控制效果最明显，即要分区段、分敏感区域进行控制处理，以达到经理合理的目的。3.1振动的控制措施为控制振动造成的不利影响，可从降低振源的激振强度，切断振动的传播途径或在传播途径上削弱振动，合理规划设计使建筑物避开振动影响区等方面着手。隔振（隔噪）是用一些弹性元件隔断部分振波或声波的传播，减振（减噪）是在产生振源的设备或部件上加装阻尼结构或阻尼元件，或者增加设备或元件本身的阻尼来达到减振的目的，降低噪声的幅射。减振、减噪可对机车车辆采取许多措施，如增加结构阻尼，安装阻尼减振车轮等。其中，采用阻尼技术是控制振动、冲击和噪声的一种基本手段。控制振动不仅要合理、有效，还要经济。控制列车的振动，一般采取：（1）轨道采用无缝线路，对钢轨顶面不平顺处进行打磨，避免凹凸；（2）轨道结构全线采用分级减振措施，针对不同振动的地段，分别用不同型号的减振扣件，对要求较高地段采用轨道减振器扣件；（3）高架桥结构设计采用减振、隔振措施，如桥梁支座采用橡胶支座，并避免系统产生共振现象。一般采取上述措施后，距轨道交通系统30m外的建筑物不受影响。对那些防振要求很高的建筑物，如计量、精密仪器实验室等，地铁、轻轨线路应尽可能躲开它，或考虑建筑物迁移。3.2噪声的控制措施控制噪声应从两个方面考虑，即控制噪声源和噪声的传播途径。首先应考虑降低噪声源，分清哪些因素是产生噪声的主要来源，针对各种不同的噪声源分析其有效的控制措施。如果在对噪声源的控制已经达到了极限情况，则需要考虑控制噪声的传播途径来减少噪声对沿线居民的干扰。控制噪声源主要从以下几个方面考虑：轨道结构、车辆设备、集电系统、高架结构的振动辐射作用。（1）轮轨噪声的控制：主要是控制轨道结构，例如：线路设计尽量不采用小半径曲线，对运营的小半径曲线应加强其维修养护，定期进行钢轨涂油工作，以减少轮轨摩擦产生的尖叫声；轨道设计采用重型轨道结构；对轨道结构采用减噪措施，如采用普通碎石道床；全线通长铺设无缝线路能有效减少噪声；在钢轨与轨枕、轨枕与道床之间增加弹性垫层、在轨腰处涂防噪层；定期打磨钢轨顶面，消除轨顶不平顺。（2）车辆设备产生的噪声的控制：由机车制造厂研究解决，使之达到标准。集电系统噪声的控制：尽量减少集电弓的数量；安装集电弓外罩；提高接触网的拉力。高架结构的振动而辐射的噪声的控制：采用混凝土梁，尽量少用钢梁；桥梁支座采用橡胶支座；桥上采用减振钢轨。（3）控制噪声的传播途径：采用以下一些措施：有条件的地带，可设树障，在轨道边侧种乔木，再种灌木。一般它的隔声量为0.3dB（A）／m；设置声屏障；拉大轨道交通周围建筑物与轨道之间距离。参考文献【1】罗晓，江家骅．城市轨道交通规划环境影响评价[M]．中国环境科学出版社,2003．【2】杨志团.城轨交通线路方案选择及城轨交通规划建设问题探讨[J]．甘肃科技纵横,2008(3).【3】杨志团.城市轨道交通线网规划中线路敷设方式的探讨与研究[J]．铁道工程学报2007(11).【4】周斌.城市轨道交通高架线的环境噪音探讨[J]．中国科技信息2005(10).