2.2軌道結(jié)構(gòu)的振動和噪聲控制
??????軌道結(jié)構(gòu)主要由鋼軌、扣件及軌下基礎組成。根據(jù)振動理論,輪軌之間的振動噪聲與軌道各部件的質(zhì)量、剛度以及結(jié)構(gòu)阻尼密切相關(guān)。軌道結(jié)構(gòu)的減振降噪主要是通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)來實現(xiàn)。在國內(nèi)外軌道交通減振降噪研究成果的基礎上,結(jié)合我國軌道交通的實際,對軌道結(jié)構(gòu)的減振降噪可采取下列有效措施:
??????1)采用焊接長鋼軌,可減少因列車通過鋼軌接頭所產(chǎn)生的振動噪聲。
??????2)采用鋼軌打磨技術(shù),以控制軌道的不平順度,保證輪軌接觸面的良好狀態(tài),從而獲得良好的減振降噪效果。實踐表明,鋼軌打磨后,在振動頻率為8～100Ｈｚ范圍內(nèi),振動噪聲可下降4～8ｄＢ(Ａ)。
??????3)采用防振型鋼軌,在鋼軌軌腰兩側(cè)粘貼(或包覆)防振吸音材料(如橡膠、樹脂等),可有效地減少噪聲。
??????4)采用減振型扣件(如雙重鐵墊板式、剪切型、壓縮型和低剛度型等扣件)。
??????5)采用彈性支承塊式無碴道床軌道。這是一種低振動(ＬＶＴ)軌道結(jié)構(gòu)。目前我國軌道交通主要采用支承塊式混凝土整體道床,由于只有扣件彈性墊板一個減振環(huán)節(jié),其減振效果并不理想。如在扣件墊板和支承塊下各設置一層橡膠墊,便能大大降低軌道整體支承剛度,顯著提高軌道的減振降噪性能。該種結(jié)構(gòu)能使輪軌動力在鋼軌上經(jīng)過分配后傳到軌下膠墊得到第一次減振,再經(jīng)過支承塊傳到其下的膠墊進行第二次減振,這樣,振動的高頻成分及其幅值在得到了相當?shù)乃p后才傳遞給基礎。巴黎7號、13號地鐵線在巴士底獄的新歌劇院下通過,歌劇院方面認為地鐵車輛的噪聲和振動對劇場的演出有影響,為此巴黎地鐵對此進行了研究、試驗,并會同歌劇院、巴黎聲學研究所共同進行了現(xiàn)場測試,試驗證明在軌枕底部加了一層橡膠墊后情況得到了改善。
??????6)采用浮置板式軌道結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)使用扣件把鋼軌固定在鋼筋混凝土浮置板上,浮置板置于橡膠支座上,浮置板兩側(cè)用彈性材料固定,形成一種質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)。該系統(tǒng)含三層水平墊板(鋼軌下橡膠墊板、鐵墊板下橡膠墊板、浮置板下橡膠墊板)和一層側(cè)向墊板。該種軌道結(jié)構(gòu)在共振頻率下的放大倍數(shù)很低,減振降噪效果非常顯著。
2.3?高架線路和橋梁的減振降噪措施
??????目前,國內(nèi)外城市軌道交通的高架橋結(jié)構(gòu)大多采用箱形梁形式。由于箱形梁的內(nèi)部空腔在軌道交通噪聲主要頻段內(nèi)存在聲學模態(tài),腔內(nèi)的聲場共振可能使橋梁的上下兩個面的輻射聲增加,而且,箱形梁橋的底面是大面積的平面,聲輻射效率比較高,因此,有必要研究箱形梁的減振降噪措施。目前箱形梁的降噪處理有以下幾類技術(shù):
??????1)在箱形梁腔內(nèi)設置隔聲板,將箱形梁腔內(nèi)的聲學共振頻率向上移至軌道交通噪聲的主要頻段以外,則可有效降低橋梁振動噪聲。
??????2)在箱形梁腔內(nèi)安裝動力吸振器,這是控制橋梁振動噪聲最有效的方法。
??????3)鋪設輕質(zhì)吸聲橋面和路面。高架軌道交通線的橋面是聲反射面,降低橋面的聲反射可以大大降低列車通過時的噪聲。近年發(fā)展起來的各種多孔混凝土都可以有效降低橋面的聲反射。即在橋面鋪澆一定厚度的多孔混凝土,既不影響檢修者行走,又有一定的吸聲效果。但是,多孔混凝土對1ｋＨｚ以下的中低頻噪聲的吸聲效果不夠理想,而高架軌道交通噪聲中以500Ｈｚ為中心的中低頻噪聲占主要成分,因此對這類噪聲可以使用發(fā)泡混凝土。
??????4)在高架橋上安裝吸聲天棚或懸掛空間吸聲體等吸聲結(jié)構(gòu),可以大大降低橋梁振動的輻射噪聲。高架軌道交通噪聲的各個聲源中,橋梁振動的輻射噪聲對周邊環(huán)境尤其是低樓層有較大影響。高吸聲、安全、美觀、易清洗保養(yǎng)是設計這類吸聲結(jié)構(gòu)的要點。
??????5)設置聲屏障是降低軌道交通運行噪聲的一種有效措施。現(xiàn)有的吸聲型聲屏障均為板式結(jié)構(gòu),所用的分別有多孔材料(如泡沫玻璃等)、穿孔板加纖維類、微穿孔板等;但其頻帶窄,尤其是低頻段吸聲系數(shù)小,通常只有0.5左右,這是現(xiàn)有吸聲型聲屏障的共同缺點。常見的微穿孔板和其他抗性吸聲結(jié)構(gòu)對低頻噪聲比較有效,但在中高頻段的吸聲系數(shù)往往很低?？傊?由于交通噪聲主要分布在100Ｈｚ～5ｋＨｚ,單純阻性吸聲或抗性材料都難以在如此寬的頻率范圍內(nèi)達到滿意的吸聲效果。因此,國內(nèi)外都把研究阻抗復合型聲屏障作為拓寬吸聲頻帶、提高降噪效果的主要方向。
3結(jié)語
??????隨著城市軌道交通建設規(guī)模的不斷擴大,軌道交通對城市生產(chǎn)、環(huán)境帶來的振動和噪聲污染也越來越多,對城市軌道交通減振降噪的研究就顯得越來越重要。本文從車輛構(gòu)造、軌道結(jié)構(gòu)、輪軌關(guān)系以及橋梁結(jié)構(gòu)等角度對城市軌道交通可采用的減振降噪技術(shù)進行了綜合闡述,以供有關(guān)部門能采取相應的綜合性治理措施,使軌道交通運營產(chǎn)生的振動和噪聲降到最低。