轨道交通的噪声来源及降噪措施

关键词：轨道交通 噪声来源 降噪措施

　　目前研究成果表明，轨道列车运行速度小于250km/h时，噪声是以轮/轨间的相互作用为主要声源。当运行速度超过250km/h时,噪声主要来源于空气动力以及电气系统的辐射。当列车运行通过桥梁、隧道和立体交叉高架桥时，引起各基础建筑物的构件震动也要辐射出噪声。

　　轨道交通的噪声主要是轮/轨撞击声、滚动轰鸣声和啸叫声三种声音。由钢轨的不连续所引起脉冲型激扰噪声,导致轮/轨间产生受迫振动,辐射出宽频带的噪声,就是我们经常听到的轮/轨冲撞声。这种噪声可以经过处理的轮/轨系统,使系统平滑,可以降低噪声4-10dB（A）。在轮/轨系统中,不但钢轨的表面粗糙,而且很多情况下轮/轨的几何状态是并不平顺的。如车轮表面的不圆顺或者车轮存在静偏心矩。还有普遍存在于各国铁路上的钢轨波浪形磨损,在钢轨顶面出现起伏不平的具有一定规律性的波浪形,有时还有三角坑等等。这些都将使轮/轨产生周期性激扰而辐射出噪声-滚动轰鸣声。当轨道下面的地基出现缺陷时,将引起钢轨沿纵向的弹性发生不均匀现象,此时每当列车通过这些部位,会出现与正常区段轨道不同的钢轨变形。在车轮的作用下,轮/轨系统将加剧振动而辐射出噪声。这种噪声的频率通常是在中低频范围。

　　通过以上分析可以看到,为了有效控制噪声,必须抑制钢轨的波浪纹形成。同时还必须从改善轮/轨的特性来考虑。目前,比较行之有效的办法是各国铁路部门广泛采用的轨道打磨。尽管它是为了保证列车安全运行而采取的措施，由于这种办法可以有效的改善钢轨的平滑程度,对于减少噪声亦有非常重要的实际意义。

　　同样对车轮的踏面整修也不容忽视,车轮在运行一定时间之后,踏面都会出现一定程度的磨损。如果进行及时的打磨整修,就能使轮/轨啸叫声降低6 dB（A）以上,轰鸣声降低15～20 dB（A）以上,同时还可以使路基结构振动噪声大大降低,综合指标降低噪声20 dB（A）以上。由于轮缘是造成曲线外轨侧磨的根源。特别是轮/轨处于两点接触(即踏面和轮缘同时接触轨道)时,侧磨损加剧,噪声增加。因此对曲线线路的钢轨打磨。可以是不匀称形状的打磨。国内目前主要是采用外轨超高的设置办法,来消除向心力的影响。国外比如美国正在试验通过改变钢轨的外型,来保证轮/轨间的有效一点接，减少横向滑动,达到降低磨损和噪声的目的。另外,现在国内外采用的弯道涂油方法也很有效。

　　实际上，为了保证车辆在直线上的平稳运行和在曲线线路上的有限倾斜，很重要一点就是应避免车轮与轨道的紧密共形。因为过度共形会使行车的磨损加大，噪声亦加大。但是轮缘与钢轨内侧的间隙过大,又会使车辆行驶时蛇形运动摆幅增大。作用于钢轨的横向力也愈大。因此国外像加拿大等国正在试验的解决办法是采用不同的钢轨外形对应于不同的路段。并通过有限制加大轨距的作法来防止过度的轮/轨共形造成的损耗。采用磨耗型的车轮踏面以及在车辆设计中采取减少动荷载的措施,亦能有效的缓和钢轨的波形损耗的形成及发展,从而能有效降低噪声的影响。

　　除上述各种降噪措施外，声屏障降噪技术作为一种先进、经济、新颖、美观、有效的降噪措施己被国内交通业逐渐认识、引进、研发和推广,正在取得良好的经济和社会效益。必须认识到工业噪声不可能完全消除,铁路噪声更是如此,只能将其控制在一个合理范围内。声屏障噪声衰减装置,其插入损失衰减量可达10 dB（A）。根据具体使用情况,声屏障有吸声型、隔声型和吸隔混合型屏障。声屏障降噪工程是一个繁复的"测量-计算-校验"的系统工程,为了达到降低噪声污染的预期效果,修建一段声屏障往往需要经过设计、监测、施工单位各方现场进行反复交替作业实践。首先必须确定噪声污染的技术性调查,通过计算和测量来达到。由于测量的仅是在测量时间内的偶然的运行负荷下噪声瞬时值,另外路况的一时的好坏对测量也有影响。测量后计算出的平均值的作用效果也不能排除附近的环境变化和存在专家也无法预估的情况,还有新建工程还测试不了的噪声等等因素,只能通过既有工程的经验。因此,在技术上必须具备熟练的测量、计算和丰富的施工经验。

　　至2003年底，我国铁路干线两侧已建成的声屏障共计约20 km。其中路堤声屏障约占70％,桥梁声屏障约占30％，85％以上的声屏障高度为2～3 m，90％以上的声屏障结构形式为直立式，95％以上的声屏障采用了吸声材料，上述声屏障对应其保护目标的降噪效果在0．2～16．3 dB(A)间，取得了一定的降噪效果。

　　参考文献：

　　【1】温玉君．城市轨道交通系统的减振降噪措施．城市轨道 交通. 2005(6)

　　【2】王伯福．机车车辆噪声和声源防治．铁道机车车辆. 1997(3)

　　【3】铁道部劳动卫生研究所．郑州铁～中铁路噪声声屏障治理工程研究[R]. 2001

　　【4】半坂征则等．低廉型轨道吸音材的开发试验．铁道总研报告. 1996(2)

　　【5】戴泉玉，叶凯，尚晓东．声屏障在城市交通噪声污染防治中的应用前景分析．交通环保. 2007(6)

　　【6】陆季平.国外预制混凝土隔声屏障的应用现状.混凝土与水泥制品. 1998（1）