浅谈城市轨道振动与噪声污染的综合治理方法.doc

浅谈城市轨道振动和噪声污染的综合治理方法 摘要：本文主要介绍了城市轨道交通噪声与振动的来源与危害以及城市轨道交通减振降噪措施，并谈了北京市交通轨道振动和噪声污染的一些具体治理方法。 关键词：城市轨道 振动和噪声 减振降噪 控制措施 引言：地铁、轻轨等城市轨道交通会给市民和旅客带来便捷,同时也会给沿线的居民和建筑物带来振动及噪声等环境污染的公害。因此,控制城市轨道交通的振动和噪声污染,已经成为环境保护领域急待研究和解决的重要问题。 1 城市轨道振动和噪声的来源与危害 1．1城市轨道交通振动的来源 轨道交通的主要振动源为:机车车辆动力系统的振动,通过车轮与轨道结构的动态相互作用,引起轨道结构的振动;这些振动通过地基又传给周围的建筑物。车轮和钢轨长期相互作用都会产生磨耗,轮子可能失圆或产生扁疤,钢轨可能会产生波浪形磨耗。状态不良的轮轨相互作用会使振动加剧。 1．2城市轨道交通振动的危害 可能造成的不利影响主要有: （1）机车和客车的平稳性降低,影响舒适度,直接影响列车内的驾驶人员和乘客;（2） 过大的振动加速度会造成轨道部件,尤其是钢轨和道床的提前损伤,甚至破坏;（3） 钢轨的高频振动产生了地铁噪声;（4） 过大的振动会影响贴近地铁隧道或直接建在地铁隧道上面的建筑物的使用;（5）某些地区,振动可能使隧道周围的软弱地层(如饱和砂土或粉土) 产生液化,严重的地方可能威胁到地铁列车的运行安全,乃至人们的生命安全。 振动对建筑物的影响,轻微的会出现墙皮剥落、墙壁龟裂、地板裂缝,严重则导致基础变形或下沉。地铁的运行是一个长期的、每天均持续很长时间的过程,即使不足以在短时间内对建筑物产生明显的影响,长期积累之后,对建筑物的疲劳损伤、安全性能下降等方面的结果如何,都需要进行较为准确的评估。 2. 1 　车辆的减振降噪措施 （1) 对机车车辆动力系统的转动部件进行转子动力学设计,使系统的工作频 远离共振区和不稳定区,尽量避免电磁耦合激发振动和噪声。 （2) 在机车车辆上使用新型减振器,能有效地降低振动和噪声。目前在国内外的城市轨道交通中,金属- 橡胶复合减振器是应用最为广泛的减振降噪装置。这是由于橡胶在很宽的温度范围内具有独特的粘弹行为,不仅可以象钢弹簧一样通过弹性形变来吸收、储存冲击能量,而且还可以通过分子链相对运动而大幅度地消耗能量。然而,橡胶件既是减振降噪的主要部分,也是影响使用寿命的关键部分。以少量具有纳米片层结构的有机改性蒙脱土与橡胶进行插层纳米复合,可显著降低材料的疲劳生热,延缓疲劳破坏过程,从而改善橡胶的强度、耐蠕变、耐疲劳和耐老化等综合性能,使减振器的质量和机车车辆的舒适性、安全性得到较大的提高。除金属- 橡胶复合减振器外,目前国际上开始将自适应(有源/ 半有源) 电/ 磁流变液减振器用于车辆的悬架系统和转向架系统,以有效地调节系统的阻尼或刚度特性。 （3) 在车辆动力驱动系统中应用直线电机技术,可省去齿轮箱等一系列传动机构,减少了许多噪声源,噪声水平比一般车辆可降低大约10 dB(A) 。 （4) 采用径向转向架能避免车轮在钢轨上的蠕动,使车辆能顺利地通过曲线，减少轮轨磨耗和消除常规转向架通过曲线时的尖叫声,因而噪声比一般车辆降低近20 dB(A) 。 （5) 采用弹性车轮、充气橡胶车轮、阻尼车轮及弹性踏面车轮等技术,通常可减振降噪2～10 dB（A）。像北京地铁13 号线车辆上采用了车轮降噪阻尼器，可以有效消除中高频尖叫声，从而实现控制轮轨噪声的目的。 （6) 用改变车轮结构的方法来改变噪声的发射性能,可降低轮轨噪声。如德国通过把制动盘放在轮心上来减少噪声,试验结果证明对1 kHz 以上的噪声大约可降低5 dB(A) 。 2. 2 　轨道结构的振动和噪声控制 轨道结构主要由钢轨、扣件及轨下基础组成。根据振动理论,轮轨之间的振动噪声与轨道各部件的质量、刚度以及结构阻尼密切相关。轨道结构的减振降噪主要是通过改变结构参数来实现。在国内外轨道交通减振降噪研究成果的基础上,结合我国轨道交通的实际,对轨道结构的减振降噪可采取下列有效措施: （1) 采用焊接长钢轨,可减少因列车通过钢轨接头所产生的振动噪声。北京地铁十三号线和五号线的轨道在具备无缝线路铺设条件的地段,全部铺设无缝线路，有效地降低噪声和减少振动。 （2) 采用钢轨打磨技术,以控制轨道的不平顺度,保证轮轨接触面的良好状态,从而获得良好的减振降噪效果。实践表明,钢轨打磨后,在振动频率为8～100 Hz 范围内,振动噪声可下降4～8 dB(A) 。 （3) 采用防振型钢轨,在钢轨轨腰两侧粘贴(或包覆) 防振吸音材料(如橡胶、树脂等) ,可有效地减少噪声。 （4) 采用减振型扣件(如双重铁垫板式、剪切型、压缩型和低刚度型等扣件) 。为了增加轨道的弹性,北京八通线的钢轨扣件采用双