既有地铁轨道噪声过大的原因分析及对策

既有地铁轨道噪声过大的原因分析及对策

李戈王纯

西安市轨道交通集团有限公司运营分公司陕西省西安市710016

摘要：轨道交通设施是大都市交通系统的重要组成部分，随着城市建设和经济的飞速发展、城市规模及人口数量快速扩张，城市交通压力已经凸显。地铁是城市轨道交通的一种重要形式，能够快捷、安全、舒适地运送旅客。但是，地铁在运行过程中也存在着振动噪声等问题。车辆运行过程中噪声过大，最大可达89-90dB(A)，远高于《城市轨道交通列车噪声限值和测量方法》（GB14892-2006）中规定的限值83dB(A)。所以针对上述地既有轨道铁车噪声过大问题进行分析，进而提出以下内容，希望能够为同行业工作人员提供相应的参考价值。

关键词：既有地铁；轨道噪音；原因；措施；分析

引言

地铁作为城市轨道交通主要的形式之一，极大地方便了人们的出行。然而地铁在运行过程中产生的噪声给人们的生活和工作带来了很多不良的影响。如何有效地治理地铁噪声成为轨道交通运营者和相关科研工作人员所关注的重点。目前治理轨道交通噪声主要通过两种途径:一种是通过降低轮轨结构的振动和摩擦，以减少噪声的产生，即主动降噪;一种是在噪声传播途中对其进行削弱，减少到达受声点时噪声能量的大小，即被动降噪。

1.地铁线路噪声分析

一地铁线路通车后，在车辆运行过程中产生了过大的噪声，时有投诉事件发生。对线路沿线进行勘查和分析，得到地铁线路噪声过大的原因如下。一是经过长时间的使用，钢轨减振扣件下面的减振橡胶垫逐渐磨损，继而弹性失效，使得扣件上的弹条松动，扣压力降低15%左右。此时会出现钢轨扣件减振失效现象，列车经过时振动响应增强，产生大量的振动噪声。二是通过现场测量可知，在轨道直线段，固定钢轨的相向扣件不在同一水平线上，有的相对错位达到40mm左右。使得在列车运行过程中两侧钢轨的受力不均衡，造成振动增加，从而导致噪声增加。三是对钢轨表面进行观察，发现钢轨产生了严重的波浪形磨损现象，导致钢轨表面严重不平顺。当列车从上面经过时，车轮与不平顺的钢轨频繁地发生碰撞和摩擦，产生大量的噪声。从现场测量数据可以得到钢轨波磨的波长范围在50～150mm，波磨深度在0.1～0.5mm。

2.噪声治理措施

目前治理轨道交通噪声主要通过两种途径:一种是通过降低轮轨结构的振动和摩擦，以减少噪声的产生，即主动降噪;一种是在噪声传播途中对其进行削弱，减少到达受声点时噪声能量的大小，即被动降噪。在主动降噪方面，国内外目前主要采用以下几种方法:①各类新型减振型板式轨道以及浮置板轨道结构，不同研究结果均表明这类结构固有频率低，减振效果好，能够有效减少噪声的产生；②阻尼钢轨，其降噪频段主要位于1000～5000Hz；③钢轨动力吸振器。主动降噪方法在理论上是一种直接有效的控制噪声的手段，但是其制作成本高，对于生产制造和安装的工艺有较高的要求，并且其降噪效果会随设备的老化而有所降低，在使用后期需要进行大量的维护和更换。考虑到我国已存在大量既有地铁线路，无法在短时间内大规模对轨道系统进行改造，结合目前国内的生产水平，采用被动降噪方法来治理地铁噪声较为符合我国目前的国情。目前，在地铁的轨道上铺设吸声板逐渐成为国内治理地铁噪声的一个新方向。但经过相关的试验和现场测试表明，仅仅在地铁轨道上铺设吸音板，其降噪效果是有限的。根据国外轨道噪声治理的相关经验，在轨道两侧安放一定高度的遮挡物能够有效地降低列车向两侧辐射出的轮轨噪声和气动噪声。本文以此为出发点，拟以道床吸声板结合轨道两侧安装吸声矮墙作为配套设施，作为一种治理地铁噪声问题的新思路。

通过分析地铁线路噪声过大的原因，发现线路上安装有相应的减振降噪设施，但是有的设施在安装时没有严格控制工艺标准，并且后期维护不到位，导致设施老化失效，反而加重了地铁线路环境中的噪声问题，因此在治理线路噪声问题上应该先采取一些主动降噪手段予以修复。一是沿线检查地铁钢轨扣件，对于磨损严重的减振橡胶垫进行更换，将弹条松动的扣件重新夹紧。二是适当调整或者增加固定钢轨的扣件，减小轮轨之间的振动响应。三是对钢轨表面进行打磨以减少其波磨现象，降低车辆通过时产生的振动和摩擦。前期研究表明，我国地铁噪声主要以轮轨噪声为主，声压级峰值主要位于500～1000Hz。考虑到线路中并未安装被动降噪设施，拟在轮轨噪声源附近安装道床吸声板以及轨道两侧吸声矮墙。

还可以采取以下具体措施达到和降低噪声的目的。（1）在设计设备支撑和支架时，要符合铁路车辆振动级的要求。（2）设备和零件的固定方法要能够最大程度地减少碰撞、摩擦，进而减少噪声。（3）在必要的地方使用弹性安装零件。（4）优化走行部的一系、二系悬挂，最大程度地减少客室振动。（5）通过合适的车轮轮廓形状加工，优化列车通过曲线的性能和平稳性。（6）在所有结构的壳体内表面安装声音阻尼材料，包括下层地板、端部、车顶和侧墙结构。（7）需要时在通风空调系统内部装隔音材料。（8）车门密封和软垫的设计做到能够最大程度地减少列车运行时的风力效应。（9）在内装饰板和其连接结构或有接触的结构之间使用“防噪声”带。（10）转向架部位的底架下部采取隔音措施。（11）对于旋转设备，使用振动隔离器。（12）使电机达到平衡标准。（13）优化逆变器和电机内的冷却气流。（14）选用低噪声的风扇叶片。（15）电机、联轴器的总重和齿轮装置的大约一半重量为弹簧悬挂。车体钢结构所有部分的内表面都将涂装减振和隔音材料，采用TZ-98水乳化阻尼浆，厚度3mm。涂装部位包括下层底架钢结构、端部钢结构、车顶钢结构、侧墙钢结构。内装及设备件接触处均装有减振隔音胶垫。内装地板采用隔音量为28dB(A)的铝制蜂窝隔音地板。地板与玻璃丝面之间加装隔音毡。侧墙板与安装梁之间粘贴隔音量为20dB(A)的密封隔音毡。空调风道进行降低噪声处理。

总结

通过上述分析可知，地铁噪声的产生有多方面的原因，仅仅采用主动减振降噪手段无法有效地控制地铁噪声，所以在地铁车辆中广泛采用上述降低振动和噪声的措施后，进一步提高地铁车辆的技术等级和使用性能，达到了地铁用户和旅客满意的预期效果，另外车厢采用电驱动、微处理控制双开式塞拉门、车辆的地板采用了双层地板结构地板以及车站屏蔽门系统，都有效的抑制了噪音向车站及车厢传播，可以认为是值得借鉴的降噪措施。只有这样才能在一定程度上降低既有地铁轨道噪声过大，促进地铁企业的全面发展。

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