2.2軌道結構的振動和噪聲控制
??????軌道結構主要由鋼軌、扣件及軌下基礎組成。根據振動理論,輪軌之間的振動噪聲與軌道各部件的質量、剛度以及結構阻尼密切相關。軌道結構的減振降噪主要是通過改變結構參數來實現。在國內外軌道交通減振降噪研究成果的基礎上,結合我國軌道交通的實際,對軌道結構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生的振動噪聲。
??????2)采用鋼軌打磨技術,以控制軌道的不平順度,保證輪軌接觸面的良好狀態,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,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)軌道結構。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節,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。該種結構能使輪軌動力在鋼軌上經過分配后傳到軌下膠墊得到第一次減振,再經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的衰減后才傳遞給基礎。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構。該結構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,浮置板兩側用彈性材料固定,形成一種質量-彈簧系統。該系統含三層水平墊板(鋼軌下橡膠墊板、鐵墊板下橡膠墊板、浮置板下橡膠墊板)和一層側向墊板。該種軌道結構在共振頻率下的放大倍數很低,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,國內外城市軌道交通的高架橋結構大多采用箱形梁形式。由于箱形梁的內部空腔在軌道交通噪聲主要頻段內存在聲學模態,腔內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:
??????1)在箱形梁腔內設置隔聲板,將箱形梁腔內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構,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境尤其是低樓層有較大影響。高吸聲、安全、美觀、易清洗保養是設計這類吸聲結構的要點。
??????5)設置聲屏障是降低軌道交通運行噪聲的一種有效措施。現有的吸聲型聲屏障均為板式結構,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小,通常只有0.5左右,這是現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構對低頻噪聲比較有效,但在中高頻段的吸聲系數往往很低。總之,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達到滿意的吸聲效果。因此,國內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結語
??????隨著城市軌道交通建設規模的不斷擴大,軌道交通對城市生產、環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。本文從車輛構造、軌道結構、輪軌關系以及橋梁結構等角度對城市軌道交通可采用的減振降噪技術進行了綜合闡述,以供有關部門能采取相應的綜合性治理措施,使軌道交通運營產生的振動和噪聲降到最低。