城市轨道交通噪声污染成因分析及防控措施探讨

发表时间:2021/6/9   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:李振国
[导读] 摘要:在现代化城市轨道交通发展中,轻轨、地铁等均凭借其节能、环保、快捷、载客量大等优势脱颖而出,成为最主要的公共交通运输工具。
        身份证号码:62272219930910XXXX  天津市  300222
        摘要:在现代化城市轨道交通发展中,轻轨、地铁等均凭借其节能、环保、快捷、载客量大等优势脱颖而出,成为最主要的公共交通运输工具。通常在人流密度较大的区域建设城市轨道交通工程,以服务人们的出行需要。但是此种出行方式会形成较大的噪声污染,并影响沿线居民工作、生活,这已经成为影响城市轨道交通发展的主要因素。为了城市轨道交通的可持续发展,研究如何减少或者解决城市轨道交通可能引起的噪声污染问题是非常有必要的。方便我们在充分发挥此种交通运行方式优势的同时,最大限度地减少线路运行对沿线居民的不利影响。
        关键词:城市轨道交通;噪声污染;成因分析;防控措施
        引言
        随着时代的发展与进步,当今人们出行的方式越来越便捷,且可选性也越来越多。为解决城市拥堵、提高出行效率,实现高效、快捷、低碳、环保和节能的目的,很多城市都设有大量的城市轨道交通工具,并以此作为公共交通运输工具。但是,因为城市轨道交通一般设计在人口较为密集的地区,在它给人们带来便捷的同时,也给人们带来了一些困扰,比如列车运行时产生的噪声污染就对人们的日常生活影响较大。而且,因为噪声污染的缘故,也会限制现在城市轨道交通的发展与建设。
        1噪声污染的危害
        1.1噪声污染对听力造成损伤
        噪声污染直接作用于人的耳部,对人体最明显的危害是使人的听力受到损伤。当人们突然进入强噪声环境时,双耳会瞬时感到难受,甚至会出现头痛等感觉。假如人们长时间在强噪声环境下工作,很可能会诱发内耳器官病变,导致噪声性耳聋。
        1.2振动源
        由于列车运行所形成的振动波可经桥梁、地基、墩台等将此种随机振动传递至其他建筑物,并对其他建筑物形成影响。分析如下几种因素会影响竖向振动。(1)随机性激振源,比如轨道不平顺等。(2)周期性激振源,比如车轮偏心等。(3)车轮与钢轨、道岔相互碰撞而引起的振动。
        2防控措施
        2.1扣件
        普通扣件即一般减振措施,其主要作用是固定钢轨,以及在列车运行时为轨道提供必要的缓冲,包括广泛应用于北京城市轨道交通的DT-Ⅵ2型和DT-Ⅶ2型扣件、在上海地铁与北京地铁普遍使用的WJ-2型扣件及广州地铁普遍使用的单趾弹簧扣件。常用的中等减振措施主要有扣件、弹性短轨枕和弹性长枕式等。钢轨-桥梁-墩台垂向耦合力学模型的建立为扣件减振在轨道交通中的应用提供了模拟分析的基础。通过研究得出列车的振动峰值出现在40~80Hz附近,采用中等减振扣件GJ-III型减振扣件隔振效果较普通扣件可提高8dB以上,可有效降低钢轨波浪磨耗;且该系统具有系统结构紧凑、重量轻、安装及维修方便的特点,具有较广泛的适用性。研究发现轨道交通车辆在以中等车速120km/h运行时轨道动态响应较大,在列车时速达到60km/h时波磨的主要原因是轮轨动力相互作用的共振与反共振,故减振扣件路段异常波磨与扣件刚度和阻尼密切相关,采用减振型扣件可有效地降低振动和噪声污染。但在工程应用的过程中各类扣件减振措施均出现了一定的问题,有些工程段甚至出现放大噪声污染的现象。III型减振器在300Hz频段动刚度和阻尼比小,能量在该频段发生集中,轮轨共振引起钢轨异常波磨的问题。而克隆蛋轨道减振器扣件虽然其垂向刚度相比普通构件较低,但这同时也造成轨道横向刚度的大幅度下降,增加钢轨垂向变形的同时大大地增加了钢轨的横向变形,从而加剧钢轨的振动和波磨,使车辆噪声增大,舒适性降低。
        2.2控制轮轨噪声
        现代城市轨道交通车辆显著改善了悬挂系统、减振措施,此外还引入降噪车轮、弹性车轮。

所以只要控制好轨道结构,就能够有效地控制轮轨的噪声,这是控制城市轨道交通噪声源的关键之所在,具体可采取下述措施进行控制:第一,建议不要使用小半径曲线。第二,建议使用普通碎石道床等重型减噪措施。其减噪效果较混凝土整体道床小。第三,铺设减振扣件、超长无缝线路等。国外有数据显示:后轮轨在进行无缝线路的铺设后,其噪声平均减少了7dB;法国的轻轨车轮由于设置了弹性硬橡校且将弹性垫层设置于轨道之中,所以更有利于保证车辆的平稳运行。如果列车每小时的运行速度达到70km,则其车厢内部的噪声约为68dB。第四,分析轮轨垂向耦合振动体系可知将弹性垫层加于轨枕与道床、钢轨间能够显著降低噪声的形成。第五,对钢轨顶面进行定期打磨,消除不平顺的轨顶。如果钢轨的波形磨耗达到0.5mm以上,增加轮轨噪声后,可显著降低打磨噪声,其噪声约为10dB。
        2.3牵引动力系统噪声污染的防控措施
        (1)采用新型材料受电弓,降低受电弓与接触网(或供电第三轨)之间的滑动摩擦而产生的噪声污染。(2)在受电弓与接触网(或供电第三轨)之间涂上特殊材质的润滑剂,降低受电弓与接触网(或供电第三轨)之间的滑动摩擦而产生的噪声污染。(3)定期对牵引电机及其冷却风扇、齿轮箱、空气压缩机进行维护,确保其工况良好,降低其在工作过程中所产生的噪声污染。研究表明:空气压缩机的噪声污染随着输入功率增加而增大,且与排气量、列车运行速度均有关系,我国城市轨道列车空气压缩机输入功率与噪声的关系式为:LA=9.8lgN+7*C+lgv,其中LA为声级,N为输入功率(1~100kw),C为排气量,v为列车运行的速度。可见,合理控制输入功率及列车运行的速度,可以有效地降低牵引动力系统噪声污染。
        2.4控制受声物
        在对噪声进行控制的时候,要重点关注其传播途径与传播方式,同时还要关注对面基础设施中的门窗以及通风口等部位的改造,最后就是墙体的结构,是否为空心、是木质结构还是石头结构等。此外,还可在墙体上安装吸声材料控制噪声的扩散,以此隔断噪声可传播的途径。而且还可以对建筑物的格局进行重新设计,如增加或减少一些隔断与墙体,促使回音减到最小。
        2.5合理规划城市轨道交通
        在治理城市轨道交通工具的噪声问题上,需要相关技术人员在进行技术项目开展的同时,要认真考虑城市轨道交通的规划方法,最好是结合城市轨道交通的相关规划方案进行噪声的治理,只有这样,才能用最短的时间实现最大的价值,用最少的投入做出最大的回报。在合理规划城市轨道交通的工作上,只有通过不断的摸索与方案设计才能将噪声控制在可接受的范围内,才能使城市轨道交通的发展越来越顺畅,越来越有可持续发展的势头。
        结语
        本文通过对我国城市轨道交通中解决振动与噪声对人们生活危害相关研究的介绍,简概的介绍了几种振动源,详细介绍了扣件减振、控制轮轨噪声、降低列车牵引系统噪声以及控制受声物等较为广泛的减振降噪措施,并对其工作原理、减振效果进行概述。分析得出,针对城市轨道交通的不同地段应根据当地的实际工况要求采用合适的减振降噪措施,采用多种不同的减振降噪方式综合治理噪声危害,以期取得最好的经济和社会效益。
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