地铁轨道减振降噪措施探讨.doc

地铁轨道减振降噪措施探讨
摘要:本文介绍了地铁列车运行所产生的振动、噪声对环境的影响，概述了目前国内常用的轨道减振降噪措施。并结合杭州地铁1号线工程实际情况分析了减振降噪措施及效果。
关键词:地铁轨道减振降噪
1引言
城市轨道交通一般穿越城市中心区域，该区域通常是居民住宅、办公机构集中的区域，其振动影响不可忽视。振动对环境的影响是多方面的，其中包括对人体的影响，对工作效率的影响，对周边建筑物的影响及对室内高精密仪器、设备的影响等。随着地铁大规模建设和投入使用,地铁运营时所产生的噪声也给人们生活带来了一定影响。本文以杭州地铁1号线为例，探讨了其采取减振降噪措施的应用效果。
2轮轨噪声
地铁一般都采用钢轮钢轨系统，车轮与钢轨之间相互作用就会产生噪声，可分为滚动噪声（轰鸣噪声）、冲击噪声、尖啸噪声等。
2.1滚动噪声
滚动噪声被认为是由于车轮或钢轨表面过于粗糙形成的，而轰鸣噪声是由于短波波浪磨耗产生的，比轮轨接触面平滑的滚动噪声高（10～20）db（a）。钢轨的波浪磨耗通常是周期性纵向、横向或空转蠕滑作用的结果。减少蠕滑和抑制形成噪声的波浪磨耗的最有效的方法是将车轮和钢轨的断面打磨成所要求的形状，这需要经验的积累。对于曲线处的噪声则可将曲线处的钢轨打磨成不对称的轮廊外形以促进共形接触，目的是利用转动半径差，增强车辆的转向能力。而对于直线轨道钢轨正好相反，需要打磨出几个接触点,增加非共形接触,从而减少轮对的蛇行运动,否则会产生更大的波浪磨耗和噪声,如温哥华的,skytrain系统就出现过这种情况。国内一般将轰鸣噪声和滚动噪声统称为轰鸣噪声或滚动噪声,认为是由于车轮和钢轨接触面的小面积粗糙所造成的,对于这类噪声,减少车轮和钢轨的表面粗糙度是降低噪声的行之有效的方法。
冲击噪声是由于钢轨表面不平或车轮踏面局部磨损造成的。由于地铁采用焊接长钢轨,所以对于前者主要是钢轨接头打磨不好,需提高打磨质量；对于后者,主要是制动力过大,车轮打滑造成的,通过牵引系统采用防滑功能可以显著减少打滑现象.车辆的蛇行运动也会产生轮缘与轨道侧面的冲击,产生冲击噪声。
2.2尖啸噪声
尖啸噪声是车轮打滑产生的噪音,是一种由卡滞一滑动现象的综合作用,当卡滞得不到抑制时,就会打滑,打滑运动消耗完时,又形成卡滞,这种时间极短的轮和轨震荡接触力引起了轮辐的震动,于是发生高频尖叫声。在通过小半径曲线和车辆制动时,都容易出现这种打滑现象。影响的因数主要是曲线半径、转向架轴距、粘着系数和材料、制动性能等。
3牵引动力系统噪声
牵引系统设备运转所产生的噪声包括牵引电机及其冷却风扇、齿轮传动等噪声,它是地铁的主要噪声之一。特别是电机冷却风扇的噪声,随列车的速度的提高而增长,有时可能要大于轮轨噪声,当然对此观点存在不同的看法,还需要具体分析。
4车辆非动力系统噪声
非动力系统噪声主要有制动噪声、通风空调系统噪声、空压机、车门等辅助系统噪声,这类噪声的特点是延续的时间比较短,属于暂态噪声,但有时强度较高,如摩擦制动,当制动力过大,制动闸瓦和车轮踏面之间会产生尖啸噪声,并损坏车轮踏面,使噪声恶化,如果采用盘式制动则可降低一些噪声。现代地铁车辆由于大量采用电动力制动,以及采用控制水平较高的模拟制动机,减少了摩擦制动,使制动噪声降低。另外对空压机等设备也可通过采用较好的减振装置来降低噪声。
此外还有相互运动的悬挂系统、液压减振器、通道、车钩等相互摩擦撞击产生的噪声,通过合理设计,增加橡胶减振垫,提高制造工艺质量得到治理。空气噪声,虽然轨道交通速度较低,一般不大。但对于地下线路而言,由于活塞效应,空气噪声也较大。对于其它一些噪声,如车辆交会、鸣笛、调车、过岔等,相比而言影响较小,不必作为治理的主要内容。还有电磁噪声,这里不作分析。
5降低车辆噪声的一些措施
5.1在车辆上采取的减噪措施
（1）对车轮镟削,获得适当的表面光洁度和外形尺寸通过调节摩擦系数和控制外形,不仅控制了磨损、波浪磨耗的形成、列车轰鸣、轮缘磨耗噪声和车轮的尖叫声,而且还可减小轮轨间的转向力,使轮对的蛇行和车体的摆动最小化,从而减少了令人讨厌的噪声和振动。
（2）选择适合最小曲线半径的轴距
因为曲线运行噪声直接与车轮运行方向和曲线之间的夹角有关,其临界角为0.3○,超过时就会出现噪声。而轴距的大小直接影响夹角的大小,它们之间有如下的近似配置尺寸关系（如表1、表2）。

杭州地铁线正线最小曲线半径为300m,其它地铁线路预计正线一般地段最小曲线半径为300m,困难地段为250m,所以b型车（长客）将不能满足250m曲线半径的要求,而其它两种产品则能满足要求。
（3）提高防滑控制水平,减少轮轨的不规则磨损和瞬态尖叫噪声。
（4）在车轮上装设谐振消声器和采用弹性车轮，通过采用消声车轮和