重庆地铁从居民楼里穿过,噪音怎么办?

城市地铁列车在进行过程中,由于轮轨之问的相互作用而产生振动,振动又通过多种途径传播至地铁的土体结构当中,从而对地铁沿线建筑物的稳定性造成影响,还会对周边仪器的精密度和灵敏度造成干扰,地铁沿线居民的生活也会因此受到影响。美国纽约地铁车站噪声曾高达1O0~1l5dB,接近人耳的痛闽?;北京地铁1号线西单车站附近的居民,就地铁造成的振动和结构噪声问题进行过投诉,4号线通过北京大学遥感物理楼时因为振动问题引起过不小的争议。因此,地铁轨道减振降噪技术的应用对地铁沿线建筑和居民生活来说就非常的重要。

1产生振动噪音的原因

地铁的振动与噪声主要产生于轮轨间的相互作用,二者密切相关,经常同时出现,当地铁车辆运行时,车轮、钢轨间的磨擦、与轮轨间形成相对的和自身的振动,会进一步让地铁底部多个结构也振动,这样就产生了滚动碰撞以及摩擦等轮轨噪声,在其中,噪声在空气之中传播利用我们赖以生存的空气介质传播给了车辆里或者是隧道里的建筑物,这就形成了噪声;然而振动是经轨道、道床、隧道壁和地基一步一步逐渐传播给地面上的建筑物,建筑物的耦合作用又使楼板激发产生新的低频振动,振源中没有衰减的高频部分则通过地板、墙体产生二次噪声,这些振动和噪声给人们的工作、生活带来了极大的影响。大量研究结果表明,列车引起的噪声可分为四个部分:轮轨噪声、集电噪声、车厢的空气动力噪声和桥梁结构的二次振动噪声。随着列车运行速度的变化,轨道交通的主噪声源也随之变化。

2传播机理

振动波在土介质中的传递过程,其作用机理及传播特性与地震基本相同。这些

振动波遇到自由界面时,在一定条件下重新组合,形成一种弹性表面波,随着离振源距离的不同,它们之间的能量也在改变,同时传播速度、衰减率也为距离的函数。根据振动传播理论,振动从地面进入建筑物,不同结构建筑物其振动衰减也不同。

3主要的结构处理措施

3.1采用浮置板式轨道结构。该结构使用扣件把钢轨固定在钢筋混凝土浮置板上,浮置板置于橡胶支座或螺旋钢弹簧上。浮置板可以提供足够的惯性质量来抵消车辆产生的动荷载,只有静荷载和少量残余动荷载会通过弹性元件传到基础结构上。其弹性元件有面支承、线支承和分布支承3种形式,其中分布支承效果最好。采用橡胶的称橡胶浮置板,采用螺旋钢弹簧(一般采用分布支承)的称钢弹簧浮置板。在目前的减振措施中,浮置板轨道减振效果最好,可达20dB~40dBt,

3.2从振源、声源考虑,通常有采用重型钢轨、铺设无缝线路、定期打磨钢轨顶面和运用阻尼减振(如小半径曲线的钢轨涂油)等措施。其中,采取重型钢轨减少了车辆荷载作用下的轨道变形和动力不平顺;铺设无缝线路,减少了引起轮轨撞击的钢轨接头,保证轨顶的连续、平顺,从而减少振动和噪声;打磨钢轨顶面,保持轨顶的平顺光滑,从而减少轮轨间的动力作用,打磨后可降低10dB;小半径曲线的钢轨涂油,不仅减少了钢轨的侧磨,也减少了轮轨磨擦产生的啸叫噪声。

3.3对于减振要求非常高的地段(线路中心距离医院、学校、音乐厅、精密仪器厂、文物保护单位和高级宾馆等建筑物小于20m及部分穿越地段),采用特殊减振措施。目前特殊减振措施常用的是钢弹簧浮置板轨道结构,减振可达25dB以上。列车产生的强大振动,在经过具有吸收中高频振动、放大自身低频振动特性的质量-弹簧-隔振系统后,只有极少量会传递到下部结构,对下部结构和周围环境起到了很好的保护作用,并可消除二次结构噪声,减振效果目前最优。

3.4采用弹性扣件。轨道的弹性,尤其是刚性基础整体道床结构的弹性,主要取决干扣件的弹性,国内外在此方面做了大量研究工作,研制并开发了满足不同减振降噪要求的扣件。在减振要求一般的地段,上海地铁采用了DTIII型扣件,该扣件采用二级减振,在钢轨和铁垫板下都设绝缘橡胶板,扣件弹性好,比北京地铁采用的DTI型减少5dB~10dB。在减振要求较高的地段,德国科隆、美国华盛顿、法国巴黎、上海、新加坡地铁均采用了轨道减振器扣件(科隆蛋),该扣件的承轨板与底座之间用减振橡胶硫化粘结在一起,利用橡胶圈的剪切变形,获得较低竖向刚度,较DTI型扣件的加速度传递函数减少l5dB~30dB,较DTIII型扣件减少l0dB~20dB,减振效果显著,能有效减少对周围环境的干扰。类似的减振型扣件还有很多种,要根据不同的适用条件进行选择。

4其他处理措施

4.1采用橡胶支承浮置板。其分类从混凝土施工的角度来看,橡胶支承浮置板大致可以被分为两类,即:连续现绕浮置板和双支承式预制浮置板。美国华盛顿、巴尔迪莫和纽约的地铁系统采用的是连续现绕浮置板。我国的广州和香港地区则采用的是双支承式预制浮置板。连续现绕浮置板的基础共振频率约为18Hz左右,而双支承式预制浮置板与地铁列车系统的共振频率则约为14Hz左右。

4.2车辆的减振降噪措施

对机车车辆动力系统的转动部件进行转子动力学设计,使系统的工作频段远离共振区(临界转速区)和不稳定区,尽量避免电磁耦合激发振动和噪声。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,金属一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。

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