高速軌道交通減振降噪技術的研究
過量的噪聲和振動將嚴重影響乘客和軌道交通沿線人們正常的生活、工作和休息、損害身心健康、降低工作效率;另一方面，噪聲和振動還可能引起軌道交通系統相應的設備和結構以及周邊建筑物和設備的疲勞損壞，縮短有效使用壽命。由此，軌道交通噪聲和振動的控制已成為改善乘客舒適性和環(huán)境保護的重要內容之一。所以，減小列車的振動和噪聲水平、減少軌道交通引起的振動和噪聲問題就成為軌道交通車輛制造和系統建設中的十分重要的問題。
軌道交通振動與噪聲源主要包括：
(1)主要振動源
◆列車與結構的動態(tài)相互作用;
◆車輛動力系統振動;
◆軌道結構振動;
◆輪軌不平順;
(2)主要噪聲源
◆輪軌噪聲，包括滾動噪聲、沖擊噪聲、摩擦噪聲。
◆結構噪聲(由于輪軌表面相互作用產生的振動通過軌道、橋梁和地基等傳遞導致相應結構振動而輻射噪聲);
◆車輛動力設備噪聲，包括牽引電機、通風機以及壓縮機等設備噪聲，集電弓噪聲;
◆車輛運行時的空氣動力噪聲。
針對軌道交通的振動和噪聲控制問題，開展過大量的研究工作。主要圍繞振源與聲源控制、振動傳播與聲傳播控制以及材料和結構控制等三大方面展開研究并采取振動和噪聲控制措施。
采用彈性車輪、充氣橡膠車輪、阻尼車輪及彈性踏面車輪等技術，通常可減振降噪達到2-10dBA。
用改變車輪結構的方法來改變噪聲的發(fā)射性能，降低輪軌噪聲。國外的有些廠家，例如，德國通過把制動盤放在輪輻上來減少噪聲的發(fā)射，其試驗結果證明對1000Hz以上的噪聲有明顯的抑制作用，大約可降低噪聲5dB左右。
采用減振降噪動力驅動系統，例如，運用線性電機驅動及徑向轉向架。溫哥華、多倫多、底特律、大阪等在二十世紀八十年代的軌道交通系統中，采用了線性電機車輛。此外，由于采用徑向轉向架，車輛能順利地通過曲線，減少輪軌磨耗和消除常規(guī)固定軸距轉向架通過曲線時刺耳的尖叫聲，所以，噪聲比一般車輛降低近20dBA，特別適用于高架軌道交通系統。
軌道結構主要由鋼軌、扣件及軌下基礎組成。根據振動理論，輪軌之間的振動噪聲與鋼軌各部件的質量、剛度以及結構阻尼聯系密切。軌道結構的減振降噪，主要是通過改變結構參數來實現的。
國外在軌道結構方面已嘗試了許多減振降噪措施，主要有：
1.采用焊接長鋼軌;
2.采用減振型鋼軌;
3.采用減振型扣件;
4.采用減振型軌下基礎;
5.采用鋼軌打磨技術。
這些措施均已被證明具有不同程度的減振降噪效果，適應于環(huán)境要求。
減振型軌下基礎的研究也很有價值。為了適用于不同減振要求，各國都對傳統的碎石道床與整體道床作了大量改進研究工作，開發(fā)了各種減振型軌下基礎。主要有：在碎石道床的基礎上，研制了彈性軌枕道床和道碴墊道床，增加道床彈性，有效降低道碴振動，與一般碎石道床相比，其減振效果可達5-15dB。在整體道床基礎上，實用技術有短軌枕包套式和彈性長軌枕整體道床。在日本新干線的特殊減振地段，采用了防振型板式軌道。在新加坡、香港地鐵中，特殊減振地段采用浮置板結構，減振效果非常顯著。進行軌道不平順控制也能獲得很好的減振降噪結果。例如，鋼軌打磨后，在振動頻率為8-100Hz范圍內，振動下降4-8dBA，站臺上的振動下降5-15dBA。證明了控制軌道不平順是降低輪軌之間振動與噪聲的有效措施。
目前，國外高架橋結構大多采用箱形梁形式。據日本在山手線對各種構造形式、斷面形式和不同跨度的橋梁所進行的對比試驗結果，表明控空板形式噪聲最低。近年來，新建的巴黎地區(qū)快速鐵路高架橋和新加坡高架鐵道均采用箱形梁。研究箱形梁的減振降噪是國際上在這一領域的熱點。
吸聲橋面和路面研究。高架軌道交通線的橋面是聲的反射面，降低橋面的聲反射，可以大大降低軌道交通列車通過時的噪聲。
吸聲結構研究。高架軌道交通噪聲的各個聲源中，橋梁振動的輻射噪聲對周邊環(huán)境，尤其是低樓層噪聲敏感區(qū)的聲環(huán)境有較大影響。高吸聲、安全、美觀、易清洗保養(yǎng)是設計吸聲結構的要點。
聲屏障是降低軌道交通運行噪聲的有效措施。美國、日本、英國、法國、澳大利亞及香港地區(qū)，都在交通主干線上修建聲屏障并取得了較好的噪聲治理效果。
聲屏障是地面和高架軌道交通采用的最常用的降噪方法。由于軌道交通的橫截面通常尺寸緊湊，聲屏障已經接近線路的設備限界，列車車身與屏障之間的距離很小，一般小于一米。車身外板的材料通常是不吸聲的金屬，如果聲屏障也用不吸聲或吸聲系數很小的材料制成，則噪聲的聲波將在車身和聲屏障間的窄弄中來回折射，最后從上方逸出，聲屏障的降噪效果就很差，因此不吸聲的隔聲型聲屏障不適合軌道交通。只有吸聲系數大于0.8的聲屏障才有比較好的降噪效果。
聲屏障技術應用都比較普遍，現有的吸聲型聲屏障均為板式結構。頻帶窄，尤其是低頻段吸聲系數小，通常吸聲系數只有0.5左右，是現有吸聲型聲屏障(或組合型聲屏障的吸聲單元)的共同缺點。
除此之外，現有吸聲型聲屏障還存在其他問題？傊，由于交通噪聲主要成份分布在100～5kHz，單純阻性吸聲或抗性材料難以在如此寬的頻率范圍內達到滿意的吸聲效果，而將研究阻抗復合型聲屏障作為拓寬吸聲頻帶、提高降噪效果的主要方向。如何降低成本、厚度、尺寸和重量，提高使用壽命，是新型聲屏障研制者的追求。
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