- 相關推薦
城市軌道交通高架線的環境噪音探討工學論文
摘 要：本文分析了城市軌道交通高架線噪聲產生根源、傳播規律，介紹了噪聲評價標準，并從聲源、傳播途徑和受聲點保護三方面提出了降噪技術措施及應用實例。
關鍵詞: 城市軌道交通；輪軌噪聲；噪聲控制
1、前言
城市軌道交通是一種安全舒適、準時快捷、大運量的交通工具，對解決城市人口密度大、交通需求突出、城市環境污染嚴重等問題，具有無可比擬的優越性。但其噪聲影響問題已經成為大家關注的焦點，特別是高架線的噪聲影響，這在一定程度上是決定高架線是否能得到人們接受和認可的關鍵。
2、城市軌道交通高架線的噪聲根源與形成分類
城市軌道交通系統產生的噪聲主要來自軌行系統、列車牽引系統、輔助設備和高架橋梁結構的輻射噪聲及列車運行時空氣動力噪聲等。
1) 輪軌噪聲
主要是列車行駛時車輪和鋼軌相互作用引起的噪聲，包括車輪撞擊軌道不連續部位時的撞擊聲、輪軌踏面凸凹不平時發出的轟鳴聲和列車沿小曲線半徑軌道運行時產生的尖叫聲。
2) 牽引動力系統噪聲
牽引系統設備運轉所產生的噪聲，包括牽引電機及其冷卻風扇、齒輪箱以及空氣壓縮機的噪聲。
3) 輔助設備噪聲
主要是指制動系統在實施制動時閘瓦與制動盤之間的摩擦振動，它激發制動閘瓦片、閘瓦托架以及制動盤等產生自激振動形成噪聲。此外，還有制動懸掛連接件之間相互撞擊產生的噪聲和空調裝置以及電氣設備冷卻風扇發出的噪聲等。
4) 高架橋的低頻噪聲
當列車行駛在高架橋上時，輪軌相互作用產生振動通過軌道傳遞給支撐結構，支撐結構將噪聲向周邊環境進行傳播，形成一種低頻噪聲。
5) 車輛運行時的空氣動力噪聲
隨著列車速度提高，空氣動力噪聲明顯增大，當列車速度達到200km/h以上時，空氣動力噪聲急劇上升，并且成為環境噪聲的重要組成部分。 但是城市軌道交通的行車速度都在80～120km/h，所以輪軌噪聲成為最為突出的問題。
3、城市軌道交通噪聲的評價標準
目前我國還未制定城市軌道交通噪聲的評價標準，現在普遍采用等效聲級LAeq: dB作為環境噪聲標準，并分晝夜兩個時間進行評價，評價標準參照下表。城市區域環境噪聲標準值（GB3096-93）單位：dB（A）
4、 城市軌道交通高架線的噪聲傳播規律及特性
噪聲作為一種聲音，是由于噪聲源的振動引起的，實際是在介質中傳播的機械波，它具有能量特征。根據噪聲的傳播方式，可分為：空氣傳播噪聲和結構輻射噪聲�？諝鈧鞑ピ肼暿窃肼曇圆ǖ男问讲⒁砸欢ㄋ俣仍诳諝庵袀鞑�，其強度在遠離聲源的區域逐漸減弱；結構輻射噪聲是振動產生的噪聲波以不同的速度在固體物質中傳播，它主要以折射波的形式傳播。高架線噪聲傳播特性：
1、高架線噪聲源的位置高、傳播面廣。由于高架橋的位置相對較高，噪聲傳播的面較廣。噪聲傳至受聲點的途徑一種是直接傳播，另一種是通過地面的反射。受聲點的噪聲強度往往是兩者共同作用的結果。
2、軌道交通噪聲的規律性、間歇性。列車只有在運營期間才產生噪聲影響，而列車的發車間隔是3～5分鐘，長度140m的列車以80km/h通過某點的時間約為6.3秒。這樣可以看出列車的噪聲影響與運營時間、發車間隔相關聯，具有間歇性，這相對道路噪聲有明顯的區別。
3、軌道交通的人均噪聲的產生量較小。廣州地鐵二號線采用6輛編組列車，每列車的標準荷載1800人。這相對于其他運載工具，人均的噪聲產生量較小。
5、高架線降噪的工程措施及應用實例
為降低噪聲的不利影響，可從噪聲源、噪聲傳播途徑和噪聲敏感目標防護上著手。從噪聲源著手進行控制是主動有效的，但由于現在的技術水平和條件限制，很難達到理想效果，因此還必須在其傳播途徑、受聲點保護上采取適當的措施。
1) 采用特殊的車輛結構設計
高架軌道交通車輛應進行特殊設計,如增加車輛裙板及車底設置吸聲結構等，香港西鐵就采用這種形式的車輛。采用低噪動力牽引系統，溫哥華、底特律、吉隆坡等城市采用了直線電機牽引系統，省去了齒輪箱等一系列傳動結構，減少了許多噪聲源。另外，采用徑向轉向架車輛可以順利通過曲線，減少輪軌噪聲和輪軌磨耗。
2) 減少輪軌作用面的摩擦與不平順
輪軌噪聲是軌道交通噪聲的主要來源。定期打磨鋼軌、鏇車輪，可以保證輪軌表面的光滑，減少振動輻射噪聲。在韓國等地使用了Kelsan的產品，列車通過時它可以在輪軌作用面形成薄膜，來改善輪軌接觸面的摩擦，減少尖叫聲。在使用了此產品的漢城地鐵通過測量比較，10輛編組列車在通過同一曲線可以降低噪聲19dB(A)。
3) 采用減振降噪鋼軌
通過增加鋼軌阻尼、增加鋼軌吸振性能、埋入式鋼軌等措施降低鋼軌輻射噪聲。在噪聲敏感地段, 采用軌腰粘貼夾層結構，外面是5mm鋼板通過一種特殊的彈性的黏合劑連接到高吸振層上。這樣可以增加振動沿鋼軌的衰減率，從而達到降噪的目的。日本的高架鐵道采用了這種形式,經測試可降低噪聲3～5dB(A)。采用埋入式鋼軌是將鋼軌埋入混凝土槽中并用阻尼材料填充軌底及軌腰，鋼軌的振動水平降低，噪聲隨之降低。在葡萄牙波爾圖市STCP高架線，使用了荷蘭edilon公司的埋入式鋼軌產品，最終很好的控制高架線的噪聲。
4) 高架結構形式的選擇
采用合理的高架結構也能減少結構的輻射噪聲。加拿大的斯卡波羅輕軌高架橋結構采用槽型梁也有利于降低噪聲；為了降低結構輻射的噪聲，香港西鐵采用雙箱單室梁結構。
5)采用減振軌道結構，降低噪聲源的振動水平
減振軌道結構包括減振扣件和減振軌下基礎。減振軌下基礎是在產生振源的軌道結構下部加裝阻尼結構達到減振目的，降低噪聲輻射。其中國內外廣泛使用的有浮置板道床、彈性短軌枕結構。減振扣件是用一些彈性元件隔斷部分振波或聲波，其中廣泛采用的主要有科隆蛋”減振扣件。Pandrol公司的Vanguard扣件在英國的維多利亞線取得了較好的減振降噪效果。Vanguard扣件可以降低結構振動，控制結構低頻噪音。
6)合理的線路設計
線路宜采用無縫線路，減少車輪對鋼軌接頭的沖擊噪聲。線路設計應盡量避免使用小半徑曲線,以降低輪軌沖擊摩擦的尖叫噪聲。同時還可結合自然地質特性,采用相應的敷設型式。如德國柏林的一條地鐵在穿越高檔別墅區時就采用了深路塹的方式來降低噪聲的影響。
7)設置聲屏障或隔音罩是降低軌道交通噪聲的一種有效措施。聲屏障可將波長短的高頻噪聲反射回去，使屏障后面形成“聲影區”，在聲影區內噪音明顯下降。九廣鐵路太和火車站設置的強化玻璃纖維混凝土隔音罩后可以降低15-20dB(A)列車噪音。香港輕軌位于屯門官立小學高架線采用1.9m透明板塊聲屏障可以降低噪聲5-8dB(A)。
6、結語
雖然軌道交通高架線的噪聲影響是人們十分關注的問題，但是國內外的大量工程都已經很好的解決了這個問題。在有世界上最嚴格環保要求的香港，西鐵高架線采取綜合措施：梁形為雙箱單室梁，列車安裝吸音內襯和防聲裙，高架橋兩側安裝聲屏障；軌道兩側的人行道安裝了吸音材料，采用浮置板軌道結構、科隆蛋減振扣件等（如下圖所示），最終列車通過的瞬時噪聲僅為61dB(A)，完全滿足環保要求�？梢姡灰捎煤侠淼墓こ檀胧�，高架線的噪聲影響是可以解決的，并可以充分發揮高架線占地少、造價低、工期短、利于穿越地質情況復雜地段等特點，這十分有利于城市軌道交通的健康發展。
參考文獻：
1. 范俊杰，現代鐵路軌道，中國鐵道出版社，2001
2. 趙惠祥等，城市軌道交通土建工程，中國鐵道出版社，2000
3. 張振淼，城市軌道交通環境噪聲的評價與控制以及衰減噪聲的途徑，地鐵與輕軌，2001，（2）
4. 雷曉燕等，輪軌噪聲預測與控制方法綜述，城市軌道交通研究，2005，（1）
【城市軌道交通高架線的環境噪音探討工學論文】相關文章：
探討建筑電氣設計中的節能措施工學論文11-19
有關城市軌道交通的論文12-06
城市軌道交通客流預測內容與方法探討03-07
工學結合環境下高職教學管理論文12-04
城市軌道交通論文3千字論文06-04
淺談城市軌道交通供電設計論文11-18
醫學論文的引言探討11-20
室內藝術設計與情感工學論文11-18
城市軌道交通研究論文參考文獻07-28