地鐵車輛段試車線減振改造后振動(dòng)特性研究

中圖分類號(hào)：U225.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

本文引用格式：，等.地鐵車輛段試車線減振改造后振動(dòng)特性研究[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2025，42（3）：12-21.

Research on Vibration Characteristics After Vibration Reduction Renovation of the Testing Line in Subway Depot

ZhangLing'，PengSijie'，F(xiàn)engQingsong2，XuHaoneng

1.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，EastChina Jiaotong UniversityNanchang33oo13，China 2. School of Transportation Engineering，East China Jiaotong University，Nanchang 33oo13，China）

Abstract：The issue of excessive vibration in high-rise buildings located in the test track area ofsubway depots is studying.Through on-site measurement and finite element simulation of the environmental vibration before and after the vibration reduction transformation of a subway vehicle testing line，the vibration source and the vibration transmisson law of the upper cover before and after the vibration reduction transformation were analyzed.The results indicated that the influence of vehicle speed on the dominant frequency of the source intensity affects the level of vibration transmited to various floor slabs.The vibration measured in bedrooms was relatively large under the condition of 60kmΩh ， while the vibration in living rooms was more significant under the condition of 40km/h .The vibration decreased first，then increasedand then decreased with the increased of the distance between the measuring point and the vibration source. While the steel spring floating slab reduced vibration， noise may be slightly amplified， with all vibration measurement poited at the vibration source reduced by more than 10.00dB after the modification，but the noise at the 7.5m measurement point increased by O.96 dB. Bycompared and observed the changes in vibration levels at diffrent frequencies with floor height before and after the vibration reduction modification，it was found that the maximum frequency band of vibration acceleration level shifts forward， from 25～40Hz before the modification to 20～25Hz after，which was related to the change in excitation frequency at the vibration source.Compared to conventional ballast beds，the steel spring floating slab after vibration reduction modification can significantly reduce vibrations，enabling the buildings constructed above the test track area of this depot to meet the corresponding regulatory requirements.

Key words：testing line; vibration reduction modification; field measurement; simulation; steel spring floating slab Citation format： ZHANG L，PENG SJ，F(xiàn)ENG Q S，et al. Research on vibration characteristics after vibration reduction renovation of the testing line insubway depot[J].Journal of East China Jiaotong University，2025，42 （3）：12-21.

近年來，我國城市軌道交通發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，截至2023年底，我國境內(nèi)已有59個(gè)城市開通軌道交通線路，數(shù)量多達(dá)338條，其中地鐵運(yùn)營里程為8547.67km ，占總運(yùn)營里程的 76.1%^[1] 。為了進(jìn)一步提高土地和資源空間的利用率，地鐵車輛段上蓋建筑應(yīng)運(yùn)而生。目前，國內(nèi)外大多數(shù)車輛段仍采用地面單層結(jié)構(gòu)，地鐵車輛段通常設(shè)置在線路的首尾站附近，主要承擔(dān)地鐵列車停放、檢查、整備和修理的任務(wù)。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，車輛段的開發(fā)價(jià)值也愈發(fā)突出，車輛段的開發(fā)導(dǎo)致軌道交通振源與建筑之間的距離縮短，車輛段內(nèi)的車輛在凌晨和深夜運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)極有可能會(huì)影響上蓋建筑中居民的正常生活[2-5]，因此掌握振源和上蓋的振動(dòng)傳播規(guī)律，有效控制振動(dòng)意義重大。

目前國內(nèi)外專家已開展了大量研究，馮青松等[6-8在雙層車輛段內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，發(fā)現(xiàn)在 80Hz 以上頻段，土體對高頻能量的衰減作用使得一層行車引起的上蓋建筑低層振動(dòng)能量小于二層行車。馬曉華研究發(fā)現(xiàn)庫門口的振動(dòng)值大于庫內(nèi)區(qū)段，庫末端振動(dòng)值最小，以車輛段庫門口設(shè)置不同剛度值時(shí)對建筑物的振動(dòng)影響為對象進(jìn)行仿真分析，通過減振效果、經(jīng)濟(jì)性、施工便利性多方面的對比，建議上蓋開發(fā)地段的庫門口設(shè)計(jì)為整體道床并鋪設(shè)減振扣件，剛度宜為 15kN/mm 。曹志剛等[]使用有限元軟件仿真分析，發(fā)現(xiàn)道砟墊對上蓋建筑的減振效果隨著振動(dòng)頻率的增大呈整體提升的趨勢， 40Hz 以上的頻段，結(jié)構(gòu)最大插入損失可達(dá) 7～12dB 。車速越快，道砟墊剛度越小，對上蓋建筑的減振效果越好。賀利工等發(fā)現(xiàn)由于梁和樓板的阻抗作用，振動(dòng)總能量在向上傳播的過程中逐漸衰減，不同傳遞路徑對不同頻段振動(dòng)的衰減作用不盡相同。建筑物內(nèi)振動(dòng)主頻主要受樓板固有頻率影響較大，集中在 40～50Hz 。陳艷明等[1對下沉式車輛段列檢庫區(qū)域進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)測，發(fā)現(xiàn)列車運(yùn)行引起上蓋平臺(tái)的振動(dòng)隨著與線路中心距離的增大呈線性衰減，其中端部股道行車時(shí)線性衰減率比中部股道要大。謝偉平等[13]對杭州某車輛段試車線上蓋建筑進(jìn)行實(shí)測，發(fā)現(xiàn)車速改變并不能引起樓板振動(dòng)主頻的變化，樓板的振動(dòng)主頻始終集中在其自振頻率處。賀利工等[14通過分析某雙層車輛段庫振源特性及其傳遞衰減規(guī)律，得知車輛在運(yùn)用庫二層行車比一層行車引起上方蓋板的振動(dòng)響應(yīng)大。岳修平等[15通過實(shí)測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)試車線的總振級(jí)最大，其次是咽喉區(qū)，最小的是庫內(nèi)區(qū)，在關(guān)注上蓋建筑振動(dòng)時(shí)，尤其需要對 6～63Hz 頻帶的振動(dòng)進(jìn)行控制，根據(jù)此研究結(jié)果可對不同區(qū)域的振動(dòng)進(jìn)行針對性控制。閆宇智等研究得出試車線的晝間試車速率不應(yīng)超過 45km/h ，新建試車線與住宅區(qū)的距離應(yīng)不小于 30m 。Zou等[17-19]發(fā)現(xiàn)地鐵車輛段咽喉區(qū)與試車線由于軌道結(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致上蓋建筑水平振動(dòng)頻率差異較大，與咽喉區(qū)相比，試車線車輛引起的上蓋建筑水平振動(dòng)以高頻段為主；車輛段上蓋建筑中，垂直振動(dòng)隨與振源距離的增加而衰減，水平振動(dòng)則受樓板中垂直振動(dòng)波和柱中彎曲波的影響呈現(xiàn)不同的衰減規(guī)律。

綜上所述，既有的研究多集中在車輛段運(yùn)用庫、檢修庫等庫房上蓋區(qū)域，而對試車線區(qū)域不同軌道形式的實(shí)測和仿真分析很少。而這一區(qū)域由于列車運(yùn)行速率較大導(dǎo)致振動(dòng)較大，迫切需要深入研究。且對不同軌道形式的應(yīng)用研究也多在不同斷面下展開，然而其結(jié)果會(huì)受到車輛類型、運(yùn)行速率、軌道不平順以及地質(zhì)條件等方面差異的影響，大大降低了現(xiàn)場測試的精準(zhǔn)度。本文在試車線區(qū)域進(jìn)行減振改造和對比分析，減少了其他因素的影響，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

基于此，本文對廣州某車輛段試車線源強(qiáng)及上蓋建筑區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，分析不同因素下試車線列車對周圍環(huán)境的振動(dòng)影響，并用有限元軟件進(jìn)行仿真，以項(xiàng)目減振改造前的碎石道床為對照，分析改造后鋼彈簧浮置板道床的減振效果，所得結(jié)論對類似工程減振控制及上蓋建筑布局具有重要參考價(jià)值。

1車輛段現(xiàn)場概況和實(shí)測方案

實(shí)測車輛段為架空式單層車輛段，其主體構(gòu)筑物包括停車列檢庫、周月檢庫、靜調(diào)庫、聯(lián)合檢修庫、洗車機(jī)庫、工程車庫和試車線等，其中試車線的主要作用為測試新車與檢修后列車運(yùn)行時(shí)的綜合性能，該區(qū)域列車最大時(shí)速可達(dá) 80km ，為其他區(qū)域列車速率的4＼～8倍。既有研究表明，列車速率大小與其造成的環(huán)境振動(dòng)強(qiáng)度成正比，因此本文在試車線上設(shè)置振源和上蓋測點(diǎn)研究試車線列車運(yùn)行造成的環(huán)境振動(dòng)影響，圖1為車輛段平面示意圖，其中紅點(diǎn)處為振源測點(diǎn)，測試斷面均為有砟軌道。

上蓋建筑測點(diǎn)布置如圖2，其中試車線位于19#建筑物北側(cè)約 15m ，為振動(dòng)敏感區(qū)。19#建筑物為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑每層層高 2.9m ，總樓層為24層。測點(diǎn)位于建筑5層、12層和18層的客廳和臥室地板中央。

試車線有砟軌道設(shè)置了5個(gè)振動(dòng)測點(diǎn)，具體包括：鋼軌垂向振動(dòng)測點(diǎn)（測點(diǎn)1）、軌枕振動(dòng)測點(diǎn)（測點(diǎn)2）砟腳地面振動(dòng)測點(diǎn)（測點(diǎn)3）臨近柱子振動(dòng)測點(diǎn)（測點(diǎn)4），以及距線路中心線 7.5m 處的地面振動(dòng)測點(diǎn)（測點(diǎn)5），如圖3所示。

為消除車輛因素帶來的實(shí)驗(yàn)誤差，本次測試采用單輛服役狀態(tài)良好的8節(jié)編組A型專車在試車線上來回行車。所用數(shù)據(jù)采集儀為NICRIO-9031和德國便攜式Head采集儀，蓋上和蓋下采樣頻率均設(shè)置為 1600Hz 。分別在車速 40km/h 和 60km/h 工況下采集測點(diǎn)數(shù)據(jù)20次，共獲得40組數(shù)據(jù)。

2減振改造前上蓋實(shí)測數(shù)據(jù)的分析

由于試車線的車速快于運(yùn)用庫等車輛段區(qū)域，存在振動(dòng)超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，合理準(zhǔn)確地評估其對上蓋建筑的影響尤為重要，國內(nèi)現(xiàn)行振動(dòng)評價(jià)指標(biāo)主要為最大Z振級(jí)和分頻最大振級(jí)，能較好的反映振動(dòng)強(qiáng)

度和峰值影響。

本文采用《住宅建筑室內(nèi)振動(dòng)限值及其測量方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50355—2018）對上蓋建筑中臥室的振動(dòng)情況進(jìn)行評價(jià)，按照《機(jī)械振動(dòng)與沖擊人體暴露于全身振動(dòng)的評價(jià)》（GB/T13441.1—2007）中的全身振動(dòng)Z計(jì)權(quán)因子對振動(dòng)加速度級(jí)進(jìn)行修正得到Z振級(jí)。

其中GB/T50355—2018的Z振級(jí)限值為：臥室晝間 73dB （一級(jí)）78dB（二級(jí)），夜間70dB（一級(jí)）、75dB（二級(jí)），客廳全天 73dB （一級(jí)）、78dB（二級(jí)）。一級(jí)限值為適宜達(dá)到的限值，二級(jí)為不得超過的限值。

由于試車線上車輛在晝間與夜間均存在運(yùn)行的可能，故以夜間限值作為參照標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)表1數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)車輛運(yùn)行速率達(dá)到 60km/h 時(shí)，上蓋建筑5層臥室與12層臥室的振動(dòng)值均超出夜間二級(jí)限值 75dB 。此外，5層臥室在車輛運(yùn)行速率 40km/h 的工況下，振動(dòng)值超過夜間一級(jí)限值；5層客廳在車輛運(yùn)行速率 40km/h 的工況下，振動(dòng)值也超出二級(jí)限值。值得注意的是，5層臥室在車輛運(yùn)行速率 60km/h 的工況下，振動(dòng)值超出二級(jí)限值 10.3dB ，存在較為嚴(yán)重的振動(dòng)超標(biāo)問題。

取實(shí)測40組數(shù)據(jù)分頻振級(jí)的平均值，繪制三分之一倍頻程圖，見圖4。由圖可知車輛運(yùn)行速率為40km/h 的工況下，在 50～60Hz 的頻段，上蓋建筑5層臥室振動(dòng)超過了一級(jí)限值，而18層在 40Hz 頻率下的振動(dòng)大于12層，但未超過限值。由此也可驗(yàn)證振動(dòng)隨樓層增加而呈現(xiàn)的先減后增的規(guī)律。

車輛運(yùn)行速率為 60km/h 的工況下，上蓋建筑5層臥室和12層臥室在 63Hz 頻率下振動(dòng)均超過了二級(jí)限值，由此可判斷此車輛段試車線長期暴露在振動(dòng)和結(jié)構(gòu)噪聲環(huán)境下，嚴(yán)重影響居民的休息和工作。某些低頻段結(jié)構(gòu)噪聲甚至?xí)c人的胸腔和腦腔產(chǎn)生共振，引發(fā)心臟病和高血壓等健康問題。對該車輛段試車線實(shí)施改造，將原試車線有砟軌道改造為鋼彈簧浮置板結(jié)構(gòu)，以降低振動(dòng)與噪聲的影響。

由表1數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，試車線上蓋建筑同一樓層的振動(dòng)并非完全呈現(xiàn)車輛行車速率越大振動(dòng)越大的特點(diǎn)，臥室的跨徑為 3.5m×3.2m ，客廳為 6.5m× 4m ，臥室測點(diǎn)在車速 60km/h 工況下測得的振動(dòng)大于客廳測點(diǎn)，而客廳測點(diǎn)則在車速 40km/h 工況下測得的振動(dòng)大于車速 60km/h 工況，說明車速對源強(qiáng)主頻的影響會(huì)影響到各樓層樓板的振動(dòng)水平。客廳振動(dòng)較大的原因是車速 40km/h 工況下激勵(lì)頻率與客廳樓板的自頻率接近。臥室振動(dòng)較大的原因是車速 60km/h 工況下，激勵(lì)頻率與臥室樓板的自振頻率接近。

通過對上蓋建筑各測點(diǎn)在不同車速下振動(dòng)響應(yīng)的對比分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)車輛運(yùn)行速率達(dá)到 60kmΩ_h 時(shí)，建筑的振動(dòng)超標(biāo)情況比 40km/h 時(shí)更為嚴(yán)重，且臥室為主要超標(biāo)區(qū)域。鑒于此，亟需針對車速 60km/h 工況下的振動(dòng)問題開展深入研究，并采取有效的減振措施。

為評估軌道減振降噪改造措施的實(shí)際效果，開展鋼彈簧浮置板改造前后軌道振動(dòng)噪聲源強(qiáng)對比測試。此次測試于試車線進(jìn)行，安排專車以 60km/h 的車速往返跑車30趟。測試斷面與儀器均與改造前保持一致，其中測點(diǎn)1、3、4、5與改造前保持一致，新增測點(diǎn)6用于監(jiān)測道床振動(dòng)情況，如圖5所示。

3減振改造前后振源實(shí)測對比分析

試車線上車速 60kmΩh 工況下測點(diǎn)時(shí)域?qū)Ρ热鐖D6所示，對比改造前后兩種工況，有砟軌道砟腳測點(diǎn)3的加速度峰值為 2.00m/s² ，加速度有效值為0.35m/s² 。鋼彈簧浮置板減振改造后砟腳測點(diǎn)3加速度峰值為 0.43m/s² ，有效值為 0.08m/s² 。改造前測點(diǎn)3的振動(dòng)加速度峰值是改造后的4.65倍，有效值為改造后的4.37倍。

測點(diǎn)4在有砟軌道工況下的加速度峰值為0.39m/s² ，加速度有效值為 0.050m/s² ，改造后測點(diǎn)4加速度峰值為 0.170m/s² ，有效值為 0.028m/s² ，改造前測點(diǎn)4的振動(dòng)加速度峰值是改造后的2.3倍，有效值為1.78倍。通過對兩個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析與對比可知，受鋼彈簧浮置板卓越的振動(dòng)衰減性能影響，道床測點(diǎn)的振動(dòng)衰減幅度顯著高于柱子測點(diǎn)。

圖7給出了在某一測次測點(diǎn)4和測點(diǎn)5在 1～ 200Hz 內(nèi)的振動(dòng)響應(yīng)，從圖7（a）可以看出，減振前后測點(diǎn)4的振動(dòng)峰值均出現(xiàn)在 65Hz 處。且二者分頻振級(jí)隨頻率增加的變化趨勢相似，振動(dòng)主頻段均分布在 31.50～125.00Hz 以內(nèi)。全頻段內(nèi)， 6～8Hz 頻段鋼彈簧浮置板道床測點(diǎn)4的振動(dòng)略微放大， 1～ 6Hz 和 8～200Hz 鋼彈簧浮置板道床的測點(diǎn)4振動(dòng)強(qiáng)度均小于改造前，鋼彈簧浮置板的減振作用使得各頻率下振級(jí)降低 12～29dB 。說明減振改造后，振動(dòng)并不是全頻段減小，在 6～8Hz 頻段下會(huì)有放大現(xiàn)象，鋼彈簧浮置板對振源處 20～200Hz 頻段的減振效果較為明顯。

從圖7（b）可以看出，減振改造前后測點(diǎn)5的振動(dòng)在 1～15Hz 頻段較為接近， 15Hz 以后頻段的隨頻率增大分頻振級(jí)均呈現(xiàn)先增大再減小的趨勢，有砟軌道工況下的測點(diǎn)在 50Hz 下達(dá)到第一峰值，而改造后的鋼彈簧浮置板道床測點(diǎn)在 65Hz 處達(dá)到第一峰值。對比 20～200Hz 頻段，發(fā)現(xiàn)鋼彈簧浮置板的存在使得該頻段的振動(dòng)能量大幅降低，該頻段各分頻振級(jí)降低約6＼～17dB，而在 20Hz 以下頻段，二者數(shù)值相當(dāng)。

為了更直觀的對比此車輛段試車線改造前后的振動(dòng)變化，取減振改造前后振源處測試數(shù)據(jù)的最大Z振級(jí)平均值進(jìn)行對比，如圖8所示，與改造前相比，距軌道中心 7.5m 處測點(diǎn)地面最大Z振級(jí)降低最為明顯，下降了 24.23dB ，振動(dòng)隨與振源的距離的增加并非呈現(xiàn)單調(diào)遞減，在由鋼軌傳遞至軌旁立柱時(shí)振動(dòng)一直在衰減，在距軌道中心 7.5m 處測點(diǎn)振動(dòng)出現(xiàn)了放大。減振改造前距軌道中心 7.5m 處測點(diǎn)振動(dòng)較軌旁立柱測點(diǎn)放大了 10.30dB ，改造后放大減少為 2.40dB 。改造后振源各測點(diǎn)振動(dòng)均降低了 10.00dB 以上，但距軌道中心 7.5m 測點(diǎn)的噪聲略有增加。

4車輛段有限元模型的建立與驗(yàn)證

鑒于減振改造前的上蓋建筑現(xiàn)場實(shí)測開展于居民入住前，而改造后的實(shí)測需在住戶已完全入住的情況下進(jìn)行，這不僅為上蓋建筑的實(shí)測造成了一定的困難，且使得改造前后的數(shù)據(jù)對比增加了新的影響因素。為進(jìn)一步探究試車線不同軌道形式對上蓋建筑振動(dòng)的影響規(guī)律，本文應(yīng)用有限元仿真技術(shù)，通過構(gòu)建列車-軌道-土體-樁-上蓋建筑的三維全耦合動(dòng)力學(xué)模型，全面模擬復(fù)雜的振動(dòng)傳遞過程。輪軌不平順參數(shù)采用課題組在相似工況車輛段實(shí)測所得的鋼軌粗糙度數(shù)據(jù)，輪軌豎向力則借助動(dòng)力學(xué)仿真軟件UM計(jì)算獲得。圖9為有限元模型圖。

為驗(yàn)證有限元模型和輸入荷載的正確性，將改造前實(shí)測與仿真得到的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行對比，結(jié)果如圖10（a）所示，試車線上蓋建筑5層測點(diǎn)的實(shí)測加速度峰值為 0.07m/s² ，仿真峰值為 0.06m/s² ，模型在時(shí)域上較為吻合。

試車線上蓋建筑5層測點(diǎn)三分之一倍頻程圖實(shí)測與仿真對比如圖10（b）所示，振動(dòng)加速度級(jí)隨頻率的增加變化趨勢基本相同，但由于未考慮車輪不圓度等因素，在 15～30Hz 時(shí)，仿真數(shù)據(jù)比實(shí)測數(shù)據(jù)大，其他頻段二者數(shù)據(jù)相近。圖10（c）為振源以及上蓋所提取Z振級(jí)對比圖，軌枕處數(shù)據(jù)仿真有1.70dB 誤差，在誤差范圍內(nèi)，說明仿真模型較為準(zhǔn)確，參數(shù)設(shè)置較為合理。

5減振改造后上蓋建筑振動(dòng)傳遞分析

為研究減振改造后不同車速工況下振動(dòng)在上蓋建筑中的傳遞規(guī)律，分別對 40，60，80km/h 速率工況下上蓋建筑不同樓層臥室蓋板的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，結(jié)果如圖11所示。由圖11可知，隨著車速由 40kmΩ 增加至 60km/h ，各樓層Z振級(jí)均有所增加，其中低層Z振級(jí)增加9＼～12dB，由于其距離振源較近，振動(dòng)由柱子和剪力墻等傳遞至上蓋建筑，隨著層高的增加，Z振級(jí)幅值的增加有所降低。上蓋建筑1層表現(xiàn)出較低的振動(dòng)響應(yīng)特性，這主要?dú)w因于1層所處的大平臺(tái)結(jié)構(gòu)，其蓋板厚度大于其他樓層，且能夠有效吸收振動(dòng)能量。對比車速 60km/h 工況和 80km/h 工況，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)響應(yīng)并不是隨著車速的增加而單調(diào)增加，上蓋建筑1＼～7層，車速 80km/h 工況下的Z振級(jí)小于 60km/h 工況， 60km/h 工況下，激勵(lì)頻率與臥室樓板的自振頻率接近，出現(xiàn)了振動(dòng)放大的現(xiàn)象。車速 40km/h 工況下，上蓋建筑第9層振動(dòng)衰減至最低水平，其后隨著樓層增加振動(dòng)放大，原因是振動(dòng)波沿上蓋柱子傳至頂層時(shí)，上部已無吸收能量的結(jié)構(gòu)，這時(shí)入射波與反射波的疊加作用使振動(dòng)能量增大；而車速 60km/h 工況下振動(dòng)最低值出現(xiàn)在第13層，這與上蓋不同樓層的自振頻率不同等因素有關(guān)。但對比圖11中的夜間臥室限值，改造后試車線上蓋建筑振動(dòng)水平滿足相應(yīng)規(guī)范要求。振動(dòng)最大值均出現(xiàn)在第2層的樓板，確定第2層為最有可能振動(dòng)超標(biāo)的樓層。于是對2層臥室進(jìn)行進(jìn)一步分析。

由圖12可見，上蓋建筑2層臥室測點(diǎn)在不同速率工況下的振動(dòng)主頻均在 15～40Hz ，且在 20Hz 達(dá)到峰值，2層臥室在各頻段的振動(dòng)均小于夜間限值，進(jìn)一步驗(yàn)證了使用鋼彈簧浮置板進(jìn)行此車輛段試車線改造可使上蓋建筑振動(dòng)響應(yīng)滿足相應(yīng)規(guī)范要求。

6減振改造前后上蓋建筑振動(dòng)傳遞特性分析

以車速 60kmΩh 工況下上蓋建筑5層臥室和客廳的仿真數(shù)據(jù)為分析對象，分析減振改造前后對人體影響較大的 1～100Hz 頻段的振動(dòng)響應(yīng)，各工況下典型分頻振級(jí)數(shù)據(jù)如圖13所示。由圖可見，在改造前客廳和臥室的分頻振級(jí)在低頻段的差異較明顯，客廳在 1～10Hz 的振動(dòng)加速度級(jí)明顯大于臥室，而改造后客廳和臥室則較為接近，這與鋼彈簧浮置板對低頻振動(dòng)的衰減作用以及客廳、臥室樓板的固有頻率差異有關(guān)。

有砟軌道工況下的峰值頻率出現(xiàn)在 40Hz ，而改造后鋼彈簧浮置板工況下的峰值頻率出現(xiàn)在30Hz ，不同工況下上蓋建筑振動(dòng)主要頻率均集中在 20～80Hz 處。故對此頻段進(jìn)行重點(diǎn)分析。

由圖14（a）所示，減振改造前上蓋建筑第1層、第2層和第12層的臥室振動(dòng)加速度級(jí)在 40Hz 振動(dòng)頻率下達(dá)到最大，隨著樓層的繼續(xù)增加，第18層、22層和24層臥室的振動(dòng)加速度級(jí)在 25Hz 下達(dá)到峰值。各樓層在 25～40Hz 頻段的振動(dòng)加速度級(jí)較大，應(yīng)優(yōu)先考慮對此頻段進(jìn)行減振，不同樓層振動(dòng)隨頻率增加均呈先增后減的現(xiàn)象，振動(dòng)頻率為 80Hz 時(shí)各層的振動(dòng)均為最小。

圖14（b）中，減振改造后 31.5～40.0Hz 頻段振動(dòng)加速度級(jí)下降顯著，降低近 25dB 。對比觀察減振改造前后各分頻振級(jí)隨層高的變化，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)加速度級(jí)最大頻段出現(xiàn)了前移，由減振改造前的25～40Hz 變?yōu)榱?20～25Hz ，這與振源處激勵(lì)頻率的改變有關(guān)。

7結(jié)論

本文采用現(xiàn)場實(shí)測和仿真分析相結(jié)合的方法研究廣州某單層車輛段試車線區(qū)域車致振動(dòng)源對蓋上環(huán)境振動(dòng)的影響，對比分析了減振改造前后的振動(dòng)響應(yīng)，得到以下結(jié)論。

1）上蓋建筑同一樓層的振動(dòng)并非完全呈現(xiàn)行車速率越大振動(dòng)越大的規(guī)律，臥室測點(diǎn)在車速 60km/h 工況下的振動(dòng)較大，而客廳測點(diǎn)則在車速 40km/h 工況下的振動(dòng)較大。說明車速對源強(qiáng)主頻的影響會(huì)影響上蓋建筑各樓層樓板振動(dòng)的水平。客廳振動(dòng)較大的原因是車速 40km/h 工況下激勵(lì)頻率與客廳樓板的自振頻率接近。臥室振動(dòng)較大的原因是車速60km/h 時(shí)，激勵(lì)頻率與臥室樓板的自振頻率接近。

2）振動(dòng)隨振源距離的增大呈現(xiàn)先減小后增大再減小的規(guī)律，在振動(dòng)傳遞至距鋼軌中心 7.5m 處振動(dòng)出現(xiàn)了放大。減振改造前距鋼軌中心 7.5m 處振動(dòng)放大 10.30dB ，改造后放大 2.40dB 。改造后振源各測點(diǎn)振動(dòng)均降低了 10.00dB 以上，但 7.5m 測點(diǎn)的噪聲增加 0.96dB 。說明在鋼彈簧浮置板進(jìn)行減振的同時(shí)，噪聲可能會(huì)略微放大。

3）鋼彈簧浮置板使得距鋼軌中心（振源處）7.5m 測點(diǎn)在 20～200Hz 頻段分頻振級(jí)降低約 6.0～ 17.0dB ，柱子測點(diǎn)（測點(diǎn)4）在 1～6Hz 和 8～200Hz 頻段降低約 12.0～29.0dB 。減振改造后，振動(dòng)并不是全頻段減小，在 6～8Hz 頻段下會(huì)放大，振源處 20～ 200Hz 頻段的減振效果較為明顯。

4）減振改造后上蓋建筑 31.5～40.0Hz 頻段的振動(dòng)加速度級(jí)下降顯著，降低近 25dB 。對比觀察減振改造前后各分頻振級(jí)隨層高的變化，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)加速度級(jí)最大頻段出現(xiàn)了前移，由減振改造前的25～40Hz 變?yōu)榱?20～25Hz ，這與振源處激勵(lì)頻率的改變有關(guān)。

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通信作者：張凌（1978一），女，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師。研究方向?yàn)檐壍澜煌ōh(huán)境振動(dòng)與噪聲。E-mail：19114729@qq.como

（責(zé)任編輯：李根）