城市轨道交通减振降噪技术的运用

城市轨道交通减振降噪技术的运用

徐彩红

徐彩红

中铁一局集团新运工程有限公司

摘要：地铁、有轨电车等城市轨道交通或多或少对周围环境产生了噪音污染，无可避免的影响到周围居民的办公、休息环境。本文就轨道交通的普及、噪声来源及传播途径、减振降噪技术的实际应用等问题深入展开分析，力求对现代化城市建设有所启发。

关键词：城市；轨道交通；地铁；减振降噪；运用

随着经济社会的高速发展，城市化程度日益加深，作为城市交通的骨干，城市轨道交通有着节能、环保、快速、安全等优势，大大提高了人民的生活便捷度和生活水平。而在种种优点之下，城市轨道交通不可避免的产生了噪音污染，无论是周围的居民，亦或是依赖轨道交通便捷的乘客，都为噪声苦恼。这些噪音不仅影响他们的休息，而且严重降低了周围办公人群的工作效率和身心健康，长此以往，后果不堪设想。所以，在这样一个以人为本的社会，推广减振降噪技术显得尤为重要。这不仅仅是解决了民生问题，更为城市轨道技术提供了更加广阔的发展空间。

一、轨道交通的噪音来源及其传播规律

根据大量实验结果显示，轨道列车的噪音来源主要分为四个部分：轮轨噪声、机电噪声、车厢中的空气动力噪声和桥梁结构的二次振动噪声。诸如地铁、轻轨等的城市轨道交通在行驶过程中，车轮与轨道发生摩擦或撞击，产生的振动由铁轨、轨枕传递至地面或桥梁，再经由地面波及到更远的建筑物。在轨道交通建设过程中，铁轨会穿过居民区、文化区、教育区等对噪音污染控制要求较高的地区，此时控制噪声的要求就更严格了。而列车产生的振动不仅会对沿途传导的建筑物有所损害，更会对其中的居民或基础较差的古建筑产生不可估量的破坏[1]。

地震的振动波传导至自由界面时，会根据不同情况重新组合成一种新的弹性表面波。这种表面波与城市轨道产生的振动波相类似。表面波产生后，随着其与振源的距离变化，其传播速度、衰减率均会变化，因此，表面波的能量也随距离发生着变化。尤其是进入建筑后，由于建筑内部的结构各异，产生的影响也不尽相同。

因此，根据噪音的产生途径与传播规律，不难得出一个结论：轨道交通减振降噪的关键在于有效分析轮轨噪声产生的机理。不难推论，轨道的不平整会增大列车与其的摩擦，列车运行过程中更会造成更大的振动，在相互作用下向外发出更大的噪声，且有极大可能产生“二次噪声”，重复破坏环境。

资料显示，地铁沿途建筑物受轨道水平方向振动的影响远小于其垂直方向的影响，因此，我们对地铁的减振降噪设计应着重于降低其垂直方向上对周围的影响。

二、运用减振降噪技术的理论及实践意义

就我国目前现状而言，轨道交通列车运行速度在60km/h-80km/h之间，故而轮轨之间的振动摩擦是噪音的主要来源。为了应对噪音对城市建设产生的不良影响，我国采用《城市区域环境振动标准》和《城市区域环境噪声标准》规范此方面的发展。科学研究表明，人耳对于噪声十分敏感，且承受力有限。噪音音量每提高3dB，声音中所含的能量就提升一倍。人在长期处于50dB噪音的情况下，极易出现听觉受损、神经系统衰退、夜晚失眠等状况。就目前人民生活水平的发展趋势来看，环境区域振动以及噪声控制标准有可能进一步修订。过去，人们习惯性地认为交通是衡量房产的重要标准，因此有城市轨道经过的地区房地产价格相对较高。而近年来随着人民对生活质量的追求日益精进，轨道周边的房产不再大受追捧。据报道，应轻轨到通入社区，北京某房地产收到60多位业主的退房要求，业主认为轨道进入社区产生的噪音严重破坏了他们的生活质量。由此可见城市轨道交通的噪音问题一天不解决，其经济效益就难以发挥，最终会陷入发展的瓶颈期。因此，解决轨道交通的噪音问题是实现城市轨道建设经济收益的关键[2]。

三、减振降噪技术在城市轨道交通建设中的应用

在车辆噪声、机械噪声的控制方面，寻找产生噪音的主要部位，分析噪声产生的原理及传播途径，正确判断噪声产生机理，是能否找到针对性改进措施的技术前提。实际操作中，往往存在多个噪声声源，在这种多声源同时辐射噪声的情况下，首要任务是判断其个数和位置，这样才能对症下药。针对这一点我国已有多种有效方法，其中以奇异值分解法效果最佳。其次，分析噪音的特性是减振降噪实施过程中的一大难点。这一目的的实现要求技术人员在多种噪声中分离并分析出每一种声音的特性，由于技术发展的限制，国内外目前还没有很好的解决办法，针对这一问题，仍需要科研人员的不断尝试与探究。目前采用的分离噪音方法仅适用于音源较简单的状况，对于一些复杂的噪声，我们仍然在探索中。国际上也有一些成功的探索，比如机械噪声声源特征的辨认，虽然无法适用于车厢等封闭环境，但已经是很大的突破，这对减振降噪技术的发展无疑使一阵强心剂。

城市轨道列车在行驶过程中车轮与轨道产生一种“卡滞——滑动效应”，由此产生的振动形成了音高调尖的摩擦噪声。这种声音主要来源于轮轨结合处的摩擦，因此，我们可以从轨道与列车车轮的契合度、车轮与轨道的材质方面入手，减小轮轨间的振动，降低噪声。针对这一问题，在车轮与轨道之间添加一层橡胶材料隔离层，可以有效将两者的振动隔开，且为车轮提供更大的阻尼，减少能耗，一举两得。处于隔离效果的考虑，隔离材料的刚度必须很低，这也是选择特殊橡胶材料的原因[3]。

结语

在城市建设快速实现现代化、网络化的今天，城市轨道交通作为一种新型交通方式，与传统交通工具相辅相成，为人们的生活提供便利，更带动了整个城市的经济发展。虽然轨道交通仍存在噪声污染、建设成本高、运营成本高等缺点，但通过设计理念的进步和施工工艺的发展，能够有效缓解这些弊病，从而建设出具有更优秀的减振降噪技术、性价比更高的工程造价、性能更优良的轨道交通设施。

参考文献：

[1]魏鹏勃.城市轨道交通减振降噪技术研究[J].科技资讯，2012，01：44-46+48.

[2]黄舰.轨道交通减振降噪技术研究进展[A].中国土木工程学会城市轨道交通技术工作委员会、世界轨道交通发展研究会、青岛地铁产业协会、《世界轨道交通》杂志.2014中国青岛城市轨道交通管理和技术创新研讨会论文集[C].中国土木工程学会城市轨道交通技术工作委员会、世界轨道交通发展研究会、青岛地铁产业协会、《世界轨道交通》杂志：，2014：6.

[3]白廷辉，蒋伟康，耿传智，毕湘利，刘加华，姚文俊，谢炯，俞悟周，万泉，贺建良，仇兆明，朱剑月，李莉，王益群，章国忠.城市轨道交通减振降噪综合技术[A].中国土木工程学会城市轨道交通技术推广委员会.中国城市轨道交通新技术（第三集）[C].中国土木工程学会城市轨道交通技术推广委员会：，2009：26.