浅析城市轨道交通的噪声与振动及其控制措施
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作者:肖翔文
摘 要：当前全球积极修建载客量大、准时、快捷的城市轨道交通，如轻轨、地铁等。但是城市轨道交通的使用所产生的环境污染、噪声污染会对沿线的建筑物、居民造成一定影响。该文主要立足于城市轨道交通，结合此类交通所存在的振动、噪声来源，采取针对性的、有效的解决策略。
关键词：城市轨道交通 危害性 解决之道
中图分类号：U211 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）10（b）-0035-02
在现代化城市发展中，轨道交通，如轻轨、地铁等均凭借其节能、环保、快捷、载客量大等优势脱颖而出，成为最重要的公共交通运输工具。通常在人流密度较大的区域建设城市轨道交通工程，以服务人们的出行需要。但是此种出行方式会形成较大的噪声污染，并影响沿线居民工作、生活。这成为影响城市轨道交通发展的主要因素。基于此，为了可持续发展城市轨道交通，非常有必要研究如何减少或者解决城市轨道交通可能引起的噪声问题。充分发挥此种交通运行方式优势的同时，最大限度地减少线路运行对沿线居民的不利影响。
1 城市轨道交通的振动与噪声来源
地软、轻轨等城市轨道交通通常是从早上5点开始运行，以每隔2～6min的频率运行至夜晚23点。换言之由于动力系统、轮轨系统的存在，城市軌道交通会形成全天候的噪声与振动。
1.1 噪声源
（1）轮轨引起的噪声。比如车轮与钢轨、轨道的摩擦声、振动辐射噪声，相互撞击时所形成的声音及制动时，所形成的尖叫声，等等。
（2）车辆设备引起的噪声。具体指车辆中各装置，比如齿轮箱、发电机、压缩机等在运行过程中所形成的噪声。比如装有空调装置的列车，还会出现空调噪声。
（3）活塞风引起的噪声。众所周知地铁列车运行的隧道，通常是封闭狭长的，其可能形成无法言估的气流噪声。
（4）通风系统引起的噪声。
（5）由于高架结构发生振动而发生的噪声。
（6）通过承重柱体向临近建筑物传递的噪声。
（7）集电弓与架空接触网间发生摩擦声。
（8）运行中的列车所发出的气流噪声。
当然了，如果列车每小时运行的速度低于200km，则可忽视气流噪声。城市轨道交通一般以80km/h的速度运行，所以基本可排除气流噪声所带来的影响。上述其他因素是导致城市轨道交通噪声的主要因素。此外，噪声的形成与轨道设备状态、运行状态等因素也有直接的关联性。
1.2 振动源
由于列车运行所形成的振动振波可经桥梁、地基、墩台等将此种随机振动传递至其他建筑物，并对其他建筑物形成影响。分析如下几种因素会影响竖向振动。
（1）随机性激振源，比如轨道不平顺等。
（2）周期性激振源，比如车轮偏心等。
（3）车轮与钢轨、道岔相互碰撞而引起的振动。
2 降低城市轨道交通中噪声的措施
2.1 控制噪声源
通过实验与理论分析可知，车辆设备、轮轨以及集电弓与架空接触网接触所形成的摩擦是城市轨道噪声的主要来源。研究表明，采取某些措施可控制这些噪声。理论表明只有地表会出现通风系统、活塞风而导致的噪声;高架结构是唯一由于振动而形成辐射噪声的部位。
（1）控制轮轨噪声。现代城市轨道交通车辆显著改善了悬挂系统、减振措施，此外还引入降噪车轮、弹性车轮。所以只要控制好轨道结构，就能够有效地控制轮轨的噪声，这是控制城市轨道交通噪声源的关键之所在，具体可采取下述措施进行控制：第一，建议不要使用小半径曲线。第二，建议使用普通碎石道床等重型减噪措施。其减噪效果较混凝土整体道床小。第三，铺设减振扣件、超长无缝线路等。国外有数据显示：后轮轨在进行无缝线路的铺设后，其噪声平均减少了7dB;法国的轻轨车轮由于设置了弹性硬橡校且将弹性垫层设置于轨道之中，所以更有利于保证车辆的平稳运行。如果列车每小时的运行速度达到70km，则其车厢内部的噪声约为68dB（A）。第四，分析轮轨垂向耦合振动体系可知将弹性垫层加于轨枕与道床、钢轨间能够显著降低噪声的形成。第五，对钢轨顶面进行定期打磨，消除不平顺的轨顶。如果钢轨的波形磨耗达到0.5mm以上，增加轮轨噪声后，可显著降低打磨噪声，其噪声约为10dB。
（2）控制由于车辆设备所形成的噪声。这一方面可让机车制造厂结合标准进行解决。
（3）控制集电系统噪声，合理设置集电弓，避免其数量过多;为了改善接触网的拉力，可按要求安装集电弓外罩。
（4）控制由于高架结构发生振动而引起的辐射，建议最好不要使用钢梁，建议以混凝土梁为首选，使用橡胶的桥梁支座，两侧建议设置隔音板。
2.2 控制传播噪声的途径
（1）树障。如地带条件允许，建议在轨道设置树障，可在其边侧种植乔木，之后种植灌木。其声容量通常可控制在0.3dB（A）/m。
（2）屏障。具体设置于声源与受声点间，当声波接触到屏障之后，会发生折射，而非由收声点直接接收。一般将吸声材料贴在靠近声源的一段，从而减少反射。通过此种方式其同样可减少10dB（A）的噪声。
（3）如拉大轨道交通与其周围建筑物的距离，则可形成较好的降噪效果。
3 解决城市轨道交通振动问题的举措
（1）使用无缝长钢轨线路，打磨钢轨顶面，避免不平顺，凹凸之处。
（2）针对轨道结构各地段，针对性的采取分级减振措施，使用各型号的减振扣件。如果地段要求较高，则建议使用轨道减振器扣件。
（3）引入减振、隔振措施作为高架桥结构，使用橡胶支座作为桥梁支座，预防系统发生共振情况。轨道交通系统经上述措施后，能够有效避免影响30m以外的建筑物。
如精密仪器实验室、计量等建筑物对防振要求较高，尽量不要在这些位置设置地铁、轻轨线路，如有必要需要迁移建筑物。
4 结语
只有解决好噪声问题才能推进城市轨道交通发展。另外我们知道各方面的原因都有可能引起噪声，所以需要统筹结合各要素进行合理控制。城市轨道交通会形成各种噪声，且会对环境形成不同的影响，所以需要合理设定控制标准，有针对性地采取相关措施。在具体考虑使用何种治理措施时，应该统筹经济性、有效性、合理性等各要托关系。当前城市轨道交通发展快速，研究环保轨道交通刻不容缓，这也是未来发展的重点之所在。
参考文献
[1] 江茂，李军.城市轨道交通噪声分析及其控制措施[J].装备机械，2017（3）：44-47.
[2] 彭华，杨广庆.城市轨道交通的噪声与振动及其控制措施[J].铁道工程学报，2001，37（4）：38-39.
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