車輛段上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)減振降噪措施研究

吳健欣

南海區(qū)鐵路投資有限公司 528200

摘要：本文圍繞車輛段上蓋物業(yè)開(kāi)發(fā)減振降噪這一問(wèn)題，對(duì)車輛段噪聲源和軌道振動(dòng)進(jìn)行研究，并預(yù)測(cè)出噪音值與振動(dòng)值。因?yàn)楦鞯厮幍牡乩砦恢门c環(huán)境不同，所以需要根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果做出相應(yīng)的措施。本文提供幾個(gè)車輛段軌道的減振降噪措施，以供相似工程借鑒。

關(guān)鍵詞：車輛段；減振；降噪；措施

一、車輛段軌道振動(dòng)和噪聲源分析

列車在通過(guò)軌道的時(shí)候由于客觀因素，存在很多激振源，所以當(dāng)車輛行駛達(dá)到一定速度時(shí)，軌道與車輛之間會(huì)發(fā)生各方向的振動(dòng)。振動(dòng)強(qiáng)度由多種原因造成，如列車行駛的速度、軌道幾何形位的靜動(dòng)態(tài)不平順、軌面磨損、鋼軌頂面波磨、車輪偏心、車輪踏面受損等。軌道與車輛之間的振動(dòng)屬于耦合關(guān)系，這一振動(dòng)最終的傳輸載體是軌道結(jié)構(gòu)。經(jīng)研究，可將軌道的噪聲源與振動(dòng)分為兩方面：

1、主要噪聲源。列車牽引系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)、列車行駛過(guò)程中空氣動(dòng)力噪音與輔助設(shè)備產(chǎn)生的噪音是產(chǎn)生城市軌道交通系統(tǒng)的主要噪聲源。這四者中居于首位的是輪軌噪聲，這一噪聲產(chǎn)生的原因是鋼軌和行駛的車輪之間發(fā)生相互作用。輪軌噪聲包括沖擊噪聲、滾動(dòng)噪聲和摩擦噪聲等，產(chǎn)生這些噪聲的實(shí)際情況是輪軌踏面因?yàn)榘纪共黄疆a(chǎn)生轟鳴聲、車輪行駛在間斷的軌道上時(shí)產(chǎn)生的撞擊聲和車輛路徑較小曲線的半徑軌道時(shí)的尖叫聲。

小半徑曲線多存在于車輛段內(nèi)咽喉區(qū)，最小半徑可達(dá)150m。車輛途徑咽喉區(qū)時(shí)速度為15～20km/h。小半徑曲線地段是尖嘯噪聲，試車線使用的相對(duì)較少，所以偶爾有噪聲；而道岔口因?yàn)榘霃捷^小，所以發(fā)出的噪聲較大。

2、主要振動(dòng)源。關(guān)于車輛段這一方面，庫(kù)內(nèi)、外速度相對(duì)不高的整體道床和速度相對(duì)較高的試車線是兩大主要振動(dòng)源；關(guān)于軌道結(jié)構(gòu)這一方面，車輛動(dòng)力系統(tǒng)振動(dòng)、軌道不順、軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)以及車輛與軌道結(jié)構(gòu)的相互作用是主要振動(dòng)源。

二、國(guó)內(nèi)外車輛段上蓋開(kāi)發(fā)減振降噪措施經(jīng)驗(yàn)

目前，由于地鐵車輛段程序和功能繁多復(fù)雜，除了香港與日本以外國(guó)內(nèi)外很少有使用上下部資源這一方法的。香港和日本存在相同的客觀因素：土地資源奇缺，他們需要額外支出一些上部建設(shè)資金。修建地鐵的時(shí)候可以在其上方開(kāi)發(fā)物業(yè)，以下介紹幾個(gè)值得參考的成功案例。

我國(guó)香港地鐵柴灣與荃灣等車輛段和日本東京的都營(yíng)集團(tuán)12號(hào)線車輛段都是物業(yè)開(kāi)發(fā)的成功案例，這些項(xiàng)目除了開(kāi)發(fā)物業(yè)之外，同時(shí)還能獲取不少建設(shè)資金。我國(guó)大陸很多地方也在利用這一方法，案例有北京地鐵太平湖車輛段、上海地鐵九亭車輛段、八王墳車輛段、寧波地鐵車輛段和吳中路停車場(chǎng)等。

我國(guó)已有的這些車輛段上蓋開(kāi)發(fā)采用了不同的減振降噪方法。香港地鐵使用的方法是設(shè)置隔音屏障，加厚上蓋板；北京地鐵使用的方法是道砟墊；寧波地鐵使用的方法是迷宮般抑制阻尼鋼軌。已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)行的地鐵車輛段分布在香港、上海和北京，運(yùn)行結(jié)果證明，可以在一定程度上減振降噪。

三、塘朗車輛段上蓋開(kāi)發(fā)減振降噪措施研究

1、振動(dòng)控制措施

除常用的減振降噪外，下文再簡(jiǎn)單介紹幾種車輛段軌道結(jié)構(gòu)的減振降噪措施。

1）高彈性墊板。這種方法是用靜剛度相對(duì)較低的高彈性墊板代替常規(guī)的鐵墊板下墊和彈性扣件軌下墊板，目的是降低節(jié)點(diǎn)之間的靜剛度，減少振動(dòng)。高彈性墊板屬于聚酯類，它的特點(diǎn)是耐蠕變、耐磨、耐老化、壽命長(zhǎng)和高回彈性等。高彈墊板成本低，性能好，壽命是普通墊板的三倍左右，可長(zhǎng)達(dá)20年甚至更久。

2）浮置板道床。目前，這一系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)使用范圍最廣，效果最佳的先進(jìn)技術(shù)。因?yàn)樽枘峤橘|(zhì)存在差異，可將其分為液態(tài)阻尼類減振效果和固體阻尼類兩種，減振效果分別是18～40dB和12～20dB。鋼彈簧浮置板道床分為整體道床鋼彈簧浮置板和碎石道床兩種方案。前者是把鋼彈簧浮置板道床安裝在內(nèi)部，軌道的高度相對(duì)較低，能和普通的軌道保持一致，減震效果為20dB，但這一工程造價(jià)高。后者由碎石道床和浮置板構(gòu)成，將鋼彈簧浮置板道床安置在一側(cè)，不用增加設(shè)備將其固定，但軌道的高度高于普通軌道。

3）梯形軌枕減振道床。梯形軌枕減振道床的組成包括：連接鋼管、減震墊、緩沖墊和預(yù)應(yīng)力混凝土縱梁，其結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)扶梯形，所以將其稱為梯形軌枕。縱梁上預(yù)埋尼龍?zhí)坠埽盟^固螺栓、安裝扣件。它的目的是達(dá)到減振的效果，優(yōu)點(diǎn)是：共振、損耗輪軌振動(dòng)的能量、

增強(qiáng)鋼軌自身的剛性。這一工程便于維修和更換，因?yàn)榭v梁是工廠預(yù)制。

4）高彈性減振扣件。現(xiàn)在地鐵車輛段大都選擇使用50kg|m鋼軌，庫(kù)內(nèi)外整體道床一般選擇檢查坑扣件。車場(chǎng)線整體道床地段若需要減振降噪可選擇高彈性減振扣件。碎石道床彈性與碎石道床地段彈性因疊加在一起，所以減震效果不佳，不應(yīng)該在碎石道床上選擇高彈扣件。

分析得知，在選擇方案時(shí)應(yīng)根據(jù)有上蓋開(kāi)發(fā)的車輛段的實(shí)際需要進(jìn)行選擇，如使用壽命、工程資金、減振效果、道床和基礎(chǔ)類型等。檢查坑地段和庫(kù)內(nèi)外整體道床可選擇高彈性減振扣件方案。

2、噪聲控制措施

軌道交通列車在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的二次結(jié)構(gòu)噪音能利用減震措施將其降低，但一次噪音只能利用降噪措施將其降低。以下介紹幾種效果較好的降噪方法：

1）迷宮式約束阻尼鋼軌。這一技術(shù)的結(jié)構(gòu)是迷宮式，能增大阻尼層面積，主要用在道岔區(qū)與輪軌噪音較大的曲線區(qū)域。迷宮式約束阻尼鋼軌的特點(diǎn)是寬頻帶減振，即頻率越高降噪效果越好，適用于曲線嘯叫。

2）全天候道床吸音板。這一板的核心技術(shù)是干拌，把水泥和粒度為2～4mm、4～8mm的黏土攪混在一起，形成多孔凝土，再利用模版將其壓縮，平鋪在道床面。其特點(diǎn)是：硬度佳、密度高、外表美觀、安全系數(shù)高和透水性好等。降噪效果為3～7Db（A）。

3）聲屏障。這一技術(shù)原理是將噪聲反射、吸聲。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)使用較多的是全封閉式、半封閉式和直立式聲屏障。全封閉式降噪效果為10～15dB（A），半封閉式為7～8dB（A），直立式效果不明顯。

綜上所述，應(yīng)根據(jù)位置選擇合適的降噪方法。小半徑曲線地段可以選用迷宮式約束阻尼鋼軌，道岔口和試車線可選用全天候道床吸音板，噪音超標(biāo)的地段可選用聲屏障。

3、較高減振措施

1）普通的減振降噪措施

①高彈性墊板適用于有上蓋開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的庫(kù)內(nèi)線。

②正常運(yùn)行時(shí)，定期維修軌道，確保其狀態(tài)良好。

③經(jīng)常打磨鋼軌頂，鏇削車輪，保持軌面順暢，車輛與輪軌有良好接觸，降低噪音。

④嚴(yán)格管制相關(guān)設(shè)備，如道岔制造公差和扣件制造公差，保證軌道系統(tǒng)的質(zhì)量。

2）較高減振措施

①在庫(kù)內(nèi)地面和梁柱之間增設(shè)隔振縫，并向其內(nèi)灌注瀝青橡膠。

②庫(kù)內(nèi)振動(dòng)超標(biāo)不嚴(yán)重，可選用高彈性減振墊板。優(yōu)點(diǎn)是：造價(jià)低、施工方便、使用壽命長(zhǎng)、減振效果達(dá)2～5dB。若超標(biāo)嚴(yán)重，可選用庫(kù)內(nèi)專用減振扣件，如LOED型扣件。

③鋼軌的連接處可以使用減振接頭夾板。

3）較高降噪措施

①在嚴(yán)重超標(biāo)的高頻尖嘯地段可以選用迷宮式約束阻尼鋼軌措施。

②因?yàn)樵囓嚲€噪聲嚴(yán)重超標(biāo)，可以選用全天候道床吸音板措施。

③因?yàn)榈啦砜诘脑胍粼醋凿撥壗宇^、導(dǎo)曲線等處，可選用全天候道床吸音板這一措施。

四、總結(jié)

通過(guò)分析得知上蓋開(kāi)發(fā)的車輛段軌道減振降噪是綜合性較強(qiáng)的一項(xiàng)工程，涉及到的專業(yè)技術(shù)較多。國(guó)內(nèi)當(dāng)前處于摸索、嘗試和完善階段。本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)和筆者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)做了一些分析，并提出一些減振降噪的措施，對(duì)相關(guān)工程具有一定的參考價(jià)值。

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