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摘要：针对高速铁路列车产生的振动和噪声对高铁车站的影响，本文介绍了解决振动和噪声的措施及对应减振降噪材料的选用，并对高铁车站内减振降噪材料经济性进行对比分析并得出结论。
关键词：高速铁路；减振降噪；阻尼材料；经济性分析
随着铁路技术的不断进步，高速铁路的出现为人们带来了很多的方便，但同时，也出现了一些问题，由于高速列车的行驶速度较快，不可避免的产生振动和噪声的影响，对于铁路沿线周围的房屋、站台甚至候车大厅中的人们的舒适度造成了一定的影响。如何实现高铁车站内的减振降噪成为了一个亟需解决的问题。对于减振和降噪，需要用不同的手段去解决。
1 高铁车站内减振降噪措施
1.1 高铁车站内减振措施
经过研究发现，解决减振的方法，主要是对结构进行减振处理。一种办法是对于高架车站采用各线独立的桥墩结构[1]，将正线桥墩与到发线桥墩相互独立且与站房建筑脱开布置，这样一来，提高了桥墩总体刚度，减小列车通过时对站房建筑的影响。
另一种办法则是以武汉高铁车站为例[2]，由于站台与建筑结构是为一体，当列车经过时，其振动会影响到候车大厅，对候车大厅中的乘客影响尤为巨大。所以要尽量避免结构的刚性连接，为此，第一种情况是找到一种阻尼材料（阻尼材料是将固体机械振动能转变为热能而耗散的材料，主要用于振动和噪声控制）。橡胶因为其变形范围大，施工起来方便，所以成为较为常见的阻尼材料。
由于武汉高铁车站的跨度大，空间广，多采用钢结构，所以采用将高分子阻尼材料夹在两片钢板之间，形成复合阻尼材料，当钢板振动时，其中的复合阻尼材料发生形变以此来耗散结构因振动而产生的能量。更重要的是，这种复合阻尼材料在高温下也能表现出较好的减振性能。
第二种情况是在加强肋和抑声板之间加一个弹性隔振器，有效的阻断振动向下部结构进行传递，如图1。
图1 振动结构连接板设计
对于弹性隔振器的做法有两种，其元件既可以是金属弹簧，也可以是防振橡胶。两者各有其优点：金属弹簧的使用年限长，固有频率较低，低频隔振效果好，特性稳定而不易受到环境的影响。防振橡胶具有良好的变形能力和粘结力，能够吸收耗散振动带来的影响，性能稳定，方便加工。
1.2 高铁车站内降噪措施
对于降噪的解决方法，目前大多数高铁站针对顶棚进行改进：在站台下候车厅站房屋采用50mm厚度聚苯乙烯夹芯钢板屋面（0.8mm厚度压型彩钢板），加贴50mm厚挤塑聚苯板。下面候车厅的吊顶选取钢结构框架，并未采用吸声吊顶。对候车厅的降噪措施，可以采用以下几种办法：
1）通过控制空气传播路径，采用站台通道口维护结构和通道吸声吊顶，测得结果可降低噪声3分贝；
2）通过控制结构生声传播路径，强化屋面的隔声效果；
3）通过控制混响声，增加吸声吊顶，2），3）两条可降低噪声4～6分贝。
采用以上方法进行降噪处理之后，预计当列车以时速350km/h经过车站时，可以使车站噪声低于80分贝。
除了上述降噪措施以外，近几年又研制出一种高分子树脂混合适当的填料及辅助材料的高质量阻尼材料，此阻尼材料涂抹在金属板表面可以起到一定的降噪的作用。
2 高铁车站内减振降噪材料经济性对比
2.1 高铁车站内减振材料经济性对比
上文提到，对于高铁车站内减振材料的选用，一种是采用阻尼涂料的方式，另一种则是采用弹性隔振器，而弹性隔振器又分为两种：元件为金属弹簧和元件为防振橡胶。采用阻尼涂料的市场价为53000元/吨，对于弹性隔振器而言，金属弹簧元件的市场价为100元/个，防振橡胶元件的市场价为66元/个。考虑到工程实际情况、弹性隔振器的后续维护和保养、价格的对比情况、橡胶阻尼材料的质地以及良好的施工性，对于高铁车站内的减振措施的选取，选择橡胶阻尼材料会更经济。
2.2 高铁车站内降噪材料经济性对比
对于高铁车站内降噪材料的选取，建议采用高分子阻尼材料，目前市场上较为广泛的几种高分子阻尼材料，包括：CIIR阻尼材料、NR阻尼材料、NBR丁晴橡胶、IIR丁基橡胶[3]。对于橡胶阻尼材料，橡胶本身的阻尼性能直接影响材料的阻尼性能，CIIR阻尼材料阻尼性能要比IIR，NBR和NR阻尼材料好。在经济性方面，经过市场价统计：
表1 阻尼材料市场价格明细
虽然CIIR阻尼材料较四中材料价格稍贵，但是综合CIIR阻尼材料的阻尼性能、使用年限和施工难度，选取CIIR阻尼材料作为高铁车站降噪材料是较为妥当的。
3 结论
1）本文由高速铁路列车的振动和噪声引入如何解决高铁车站内振动噪声这一问题，介绍了高铁车站内减振降噪的措施。
2）对高铁车站内减振材料和降噪材料的选用和经济性对比给出了建议，减振材料使用高分子树脂混合适当的填料及辅助材料的高质量阻尼材料，而对于降噪则综合四种材料的阻尼性能和经济性，选择CIIR阻尼材料作为高铁车站降噪材料。
基金项目：
1.四川省科技支撑计划，高速铁路无砟轨道密集型路隧过渡段设计理论及关键技术研究，2016GZ0338；
2.四川省科技计划项目苗子工程，高速铁路新型路桥（隧）过渡段设计理论及关键技术研究，18MZGC0247；
3.[2018]广深字864号，深圳东站钢结构健康监测系统建设。
参考文献：
[1] 辜小安，伍向阳，邵琳，陈迎庆.高速铁路典型高架车站减振降噪技术方案探讨[J].铁路节能环保与安全卫生，2016，6（03）：109-111.
[2] 刘钜. 高铁客站候车大厅材料对声环境的影响[D].华中科技大学，2011.
[3] 谭亮红，罗仡科，贺才春，杨军.橡胶阻尼材料的阻尼性能研究[J].橡胶工业，2008（09）：526-528.
论文作者:李友平
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/29
标签：阻尼论文; 材料论文; 车站论文; 降噪论文; 高铁论文; 橡胶论文; 减振论文; 《防护工程》2018年第35期论文;