摘要：城市轨道交通由于其便捷高效及安全准点的优势，已成为现今解决城市交通拥堵问题的有效方案。但城市轨道交通不可避免地穿越人口密集区以及一些重要建筑物下方，在列车行驶时会产生很大振动和噪声，从而严重影响了附近人们的工作和生活。因此，必须控制城市轨道交通的振动和噪声，从而改善城市生活环境。本文分析震动、噪声产生机理，从产生源头、传播途径两方面浅谈一下振动和噪声的控制措施。
关键词：地铁轨道；振动噪声；减振降噪
列车运行引发的噪声及振动等问题是现阶段城市轨道交通高速发展过程中亟待解决的。现如今人们对生活质量要求日益提高，对于相同水平振动、噪音过去不被认为是多大问题，而现在越来越对城市轨道交通引起的振动及环境影响提出新要求，也引起了世界各国相关研究人员对此的高度重视。
1、城市轨道交通振动噪声的产生和传播
城市轨道交通振动通常是指车辆引发的结构振动，通过周围地层（地下或地面）向外不断传播进而诱发附近的地下结构和邻近建筑、室内物件等二次振动，并引发出噪声。在地铁行车时会有高频轮轨发出的啸叫噪声，也是震动导致的现象。
地铁振动噪声和许多因素有关，例如列车行进的速度、列车载重质量、隧道的基础结构、线路的平曲线及竖曲线设置、轨道的类型及钢轨是否有隔振设计等。另外，不良的轮轨关系导致的各种钢轨磨耗都会进一步加剧振动及噪声的产生。
2、振动和噪声的种类
城市轨道交通系统中，由于小半径曲线导致的不良的轮轨关系等原因，钢轨表面会出现微小的周期性凹凸不平顺的波浪形磨耗。这种凹凸不平顺，会进一步影响轮轨关系，引发车轮对钢轨的冲击，导致恶性循环，加剧钢轨的磨耗。这种由于轮轨之间相互作用产生的噪声，我们称之为轮轨噪声，是城市轨道交通噪声主要的来源之一。轨下道床的刚柔度不同，轨道以何种方式支承于道床上，也会对噪声的产生起到较大的影响作用，这在低频范围内尤为显著，这种基础结构噪声也是噪声主要来源；在线路的接头处、道岔区等有缝区段会产生车轮冲击钢轨的噪声；在小半径曲线处，由于车辆受到离心力，车轮与外侧钢轨会产生摩擦，产生侧磨噪声。此外，在车站进站时闸瓦和钢轨摩擦会产生制动噪声。当达车轮行驶到一定速度时将产生空气动力噪声，这些噪声的合成与叠加，对人们会造成不同程度的影响。
3、振动和噪声的控制措施
基于以上分析，本文从噪声产生源头以及传播途径浅谈一下控制措施。
3.1产生源头控制
（1）轮轨噪声
一个公认的事实是，波磨的成因机理十分复杂，我们至今也没有找到能完全治愈波磨的方法，但可以通过相应的措施很好的控制。在重点地段可以采用较高形式的扣件，能够有效降低钢轨磨耗。当磨耗达到一定程度的时候，可用打磨车进行钢轨打磨处理。根据磨耗产生的周期进行计划性的预防性打磨及修复性打磨，能有效的抑制磨耗的产生，改善轮轨关系，进而延长钢轨的使用寿命。在设计阶段尽可能避免线路内过多的出现小半径曲线，这将在一定程度上预防波磨及侧磨的产生。我国某些城市的地铁还应用了钢轨涂覆装置，增加车轮与钢轨的润滑，也能从一定程度上减少波磨的产生。此外，还可以从车轮方面着手，周期性的对车辆轮对进行镟轮，保证车轮的圆顺度，减少车轮对钢轨的冲击。
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（2）基础结构噪声
如果将钢轨直接放在轨枕上、轨枕放在道床上，轮轨间振动就会在向下传递过程中遭遇一些刚度作用导致不衰减或者几乎不衰减，从而导致下方以及基础部分出现振动。针对此类噪声，当前国内外一般是改变基础结构型式，通过这一方法改变道床动柔度，通常使可采用浮置板轨道结构形式。
浮置板轨道结构虽然形式变化多样，但是基本原理都是一致的，即于钢轨轨道和基础之间插入具有固定频率且频率比实际激振频率要低的多的线形谐振器，通过谐振器减小传入基础的实际振动量。这种隔振系统隔振的有效性，与道床质量、弹簧实际刚度、相互作用情况有关。我国的较多城市的地铁线路在重点地段，都采用了此种道床结构形式，以缓解噪声的产生。
此外，还可适当提高扣件刚度和阻尼系数有利于减缓波磨的产生速度，延长钢轨的打磨周期，提高钢轨的使用寿命。值得一提的是，刚度较大的扣件可以降低钢轨平均振动水平，但会增加轮轨间及传递给基础的力，这对于基础的噪声控制不利。
（3）轮轨冲击噪声、制动噪声和空气动力噪声
对于线路中的钢轨接头、道岔区轮轨冲击噪声，我国城市轨道交通线路基本为长轨条无缝线路，并经良好的钢轨焊接和精细打磨，使得钢轨较为平顺。采用强度较高的高锰钢整铸岔心，也能有效降低冲击噪声的影响。对于制动噪声，闸瓦导致轮缘表面粗糙度增加从而增大了噪声，刹车系统益采用电制动，并只在最终制动阶段采用轮盘式刹车块，可以很好地降低刹车制动噪声。而对于高速行驶下的空气动力噪声，经试验表明，噪声随速度的关系近似为速度每增加一倍，噪声增加8～9dB，但城市轨道交通中行车速度不会很高，故空气动力噪声影响不明显。
3.2从传播途径控制噪声
（1）声屏障
车轮和钢轨及基础结构的振动经辐射向外传播而形成噪声，故从传播途径着手也可控制噪声对外界的影响。在露天高架线路中，目前采用的最简单的方法是设置声屏障，用以阻止和改变噪声传播路线，达到控制噪声的效果。声屏障分为高低等不同的形式，低声屏障高度比车轮稍高，置于轨道外侧距车体很近的位置，用以降低轮轨作用产生的噪声。而高声屏障，由于其造价昂贵，维护费用高，而且影响城市景观，所以一般只在无法采取其它有效措施的情况下才考虑使用。
（2）槽型梁
从传播途径考虑降噪，在高架线路段，还可以采用槽型梁方案，槽型梁两侧的主梁可以兼用作为隔音屏障以及电缆支架。但由于其截面为开口截面，抗扭刚度相对较小，腹板稳定性会较弱，受力复杂，所以要布置多向的预应力钢筋，桥墩帽梁尺寸比箱梁大得多，桥梁宽度也有所增加。目前国内外这类大规模设计施工方面经验不足，所以槽型梁可以起到一定的降噪作用，但是要大规模实施，还需要进一步论证。
结束语
各种新技术、新工艺、新材料在城市轨道交通减振降噪领域的应用显著改善了地铁穿越区及附近区域的生活工作环境状态，值得借鉴和推广。在现阶段我国城市轨道交通大发展的时代背景下，大量运用高新技术为基础的新型低污染城市轨道交通，对改善城市交通的出行条件，推动城市交通的绿色发展有重要的作用。
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[3]杭锦.南京地铁轨道减振降噪技术的研究与应用[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（23）.
论文作者:陈志远
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/27
标签：噪声论文; 钢轨论文; 城市论文; 轨道交通论文; 磨耗论文; 车轮论文; 轨道论文; 《基层建设》2018年第35期论文;