关于新时代建设绿色城市轨道交通开展振动噪声综合整治实践的探讨

关于新时代建设绿色城市轨道交通开展振动噪声综合整治实践的探讨

袁斯海林泽南

福州地铁集团有限公司运营事业部，福建 福州 350000

摘要：在2022年6月5日《噪声污染防治法》施行以来，政策法规要求愈加严格。因此，治理振动噪声投诉问题，提出有效地减振降噪改造方案，成为又一项艰巨任务。在减振降噪治理实施过程中，需要充分考虑投资成本、效果预期以及对生产和环境的影响，确保改造方案的有效性和可持续性并不断地根据实际情况进行调整和优化。基于此，本篇就开展振动噪声综合整治实践进行探讨，以供参考。

关键词：减振降噪；地铁运营；车辆降噪；线路降噪

一、轨道交通减振降噪现状及存在问题

（一）减振降噪现状

目前，轨道交通减振降噪主要的表现可分为：新线开通后振动噪声超标；新线开通不超标，运营一段时间后超标;新线或既有线振动噪声达标但仍有投诉。无论哪种表现形式，都影响了地铁沿线居民生活质量和乘客乘车体验。

（二）存在问题

在噪声治理过程中也存在环评、设计、施工、运营等诸多难点和问题。

1.环评层面：目前环评流程无敏感点筛查以及经验公式的详细预测，采用的定值预测无法考虑整个系统的不确定性，定值预测是以可研阶段经验公式初步预测直接指导轨道减振措施选择，在环评结果不超出GB10070-88要求范围的情况下，将不采取措施，由设计院/厂家直接出图。

2.设计层面：目前综合减振降噪设计的工作重点主要为轨道减振降噪选型，轮轨关系无频域协同设计。

3.施工及产品效果评价层面：施工单位施工过程质量控制有待提高；施工监理的减振降噪专业性不足；全养护维修周期的减振降噪产品效果综合评价缺失。

4.运营层面：轮轨关系养护轨道、车辆专业缺少相互配合，有投诉才关注或治理，非智能化管理的轮轨养护维修很难做到“主动”控制振动与噪声，应对商业、居民混合区噪声问题无法溯源，易出现责任不清的情况。

二、噪声振动控制解决方案

地铁振动与噪声控制措施应以保证地铁运营安全为首要前提，充分考虑其对车辆走行部件、车轮、钢轨、扣件、轨枕、道岔等地铁运营设施设备强度的影响。以不降低地铁设施设备安全性为前提，科学、合理、综合地采用噪声与振动控制措施。

（一）噪声源和振动源

地铁运营中存在多种振动源和噪声源，主要有滚动噪声、曲线轮轨摩擦噪声、空气动力噪声、牵引噪声、空调及辅助设备噪声、地面振动与噪声、桥梁噪声。大多数车速条件下,滚动噪声是主导声源。牵引噪声与车速的相关性较小，一般在低速时占主导地位。相反，空气动力噪声与车速的相关性较好,它是高速条件下的主要声源之一。桥梁噪声或地面诱导结构声，集中在低频段，而尖啸声则在高频段。根据噪声传播途径，噪声控制方法可分为声源处控制、传播途径控制和接受处控制。考虑到地铁工程有效性和实用性，主要采用声源处控制和传播途径控制。

（二）减振降噪思路

噪声控制首先要识别主要声源。地铁有许多不同的噪声源，工况不同，主要声源也不同。但在通常情况下,地铁车辆运行最主要的噪声源是列车行驶过程轮轨相互作用产生的滚动噪声。此外，还有其他声源，如列车通过曲线时发出的尖啸声、桥梁结构噪声、牵引噪声及空气动力噪声。车辆内部噪声也与上述声源有关，另外还包括其他噪声，如空调风扇噪声等。识别主要声源需对设施设备开展调研，如居民投诉还需开展入户调研。其中，设施设备调研主要查看轨道状态和车辆状态，入户调研主要是为了感受列车运行产生的振动噪声对住户的影响。通过调研掌握轨道、车辆设计方案及现状，为后续振动噪声整治方案制定、测试评估等工作的开展奠定基础。

识别了主要声源后，下一步确定噪声的传声路径及其贡献量。对于外部的滚动噪声，车轮和钢轨的振动是其潜在的噪声源。轮轨噪声不能归因于某个孤立的噪声源，有效的噪声控制措施应该对这两种声源同时进行控制。例如.当车轮和钢轨对总噪声的贡献量相当时，如果其中一个降噪10dBA,而另一个保持不变，则总声级仅降低可能小于5dBA。在了解各声源的影响因素的基础上。考虑实际因素的限制，既有线采取措施需要考虑更多的安全因素，常要釆取折中方案。最理想的情况是尽可能早地在设计阶段就考虑到这类限制条件,主要包括减少激振源、增加阻尼、隔离振动、声屏障或吸声处理等。

（三）减振降噪主要措施

1.轨道线路措施

（1）轨道基础措施治理，主要有线路精调、更换钢轨及胶垫、钢轨打磨等。根据福州5号线、天津9号线等地铁经验，线路精调、更换钢轨及胶垫对减振降噪影响不大。波磨的产生会加剧轮轨之间相互作用，降低车辆和轨道的使用寿命，引发轮轨噪声，影响列车行驶平稳性和舒适性。目前，缓解波磨病害最有效的办法是周期性打磨，周期性打磨大致可分为预防性、修理性两种。预防性打磨能够有效地解决接触疲劳微裂纹、钢轨表面剥离擦伤等不平顺问题，定期的预防性发膜能够很好的降低波磨的产生和发展速度，通常预防性打磨量控制在0.1-0.2mm；修理性打磨主要用于波磨比较严重的地方，可以减缓波磨的发展，波磨严重地段通过修理性打磨一般能取得较好的减振降噪效果。

（2）更换减振扣件。轨道减振除了基于目前既有设施设备养护的基础上，还可以根据实际情况采取更换减振扣、提高减振等级。在轨道精调、钢轨打磨后，进一步分析了钢轨扣件刚度对环境振动的影响规律。可选取隧道壁、隧道正上方地面、临近建筑物地面和室内楼板的垂向振动加速度作为分析对象，分别从时域和频域方面分析更换减振扣件的整治效果。

（3）增加钢轨阻尼装置。钢轨阻尼器是一种安装于钢轨轨腰两侧的阻尼动力吸振器，通过改变钢轨振动沿线路纵向的传递特性，从而起到改善轮轨噪声作用。当钢轨在其固有频率附近的频段发生振动时，钢轨阻尼器形成的“质量-弹簧-阻尼”系统与钢轨形成反向共振，从而降低钢轨的振动，吸收钢轨的振动能量。钢轨阻尼器的减振频带很窄，其固有频率必须在钢轨的固有频率附近，如果钢轨阻尼器的固有频率远离钢轨的固有频率，将无法形成反共振效果，其所能发挥的“吸振”效应将非常有限。

2.车辆减振降噪措施

（1）对车辆动力系统的转动部件进行转动动力学设计，避免系统的工作频段靠近共振频段区域（临界转速区）和不稳定区域，尽量消减电磁耦合激发振动和噪声。

（2）车辆上选用金属-橡胶复合减振器、自适应电/磁流变液减振器运用在悬挂系统和转向架系统，可有效调节系统的阻尼和刚度特性，阻隔车下部件振动，提高车辆运行的舒适性和安全性。

（3）车辆运用直线电机、低噪音空调风机、平顺化贯通道风挡、低流阻受电弓、弹性车轮或弹性踏面、阻尼车轮降低设备振动和噪音，采用径向转向架减少车轮在钢轨上的蠕动，优化风道和内部空腔设计以改善流场构型，综合降低车辆内部噪音。

（4）在车门、窗玻璃、贯通道、车体等主要传播途径上采用隔声、吸声效果良好的材料作为整体隔音设计手段。局部设计上，在噪音源附近敷设隔音毛毡，进一步加强车体隔音性能。

（5）通过车辆镟修以消除车轮踏面擦伤和剥离、单个车轮失圆、不同车轮径向跳动值差值过大等病害，继而消除因车轮病害导致车辆运行异常噪音，提高车辆运行稳定性。

三、总结

减振降噪需从车辆构造、轨道构造、轮轨关系以及桥梁结构等各方面分析，并采取综合性治理或预防措施。同时，综合减振降噪更需要从规划到运营全面考虑近期及远期的降噪措施，尽可能避免由于建设过程考虑不全，导致运营后的改造困难。在规划设计阶段不只要轨道专业去加强减振降噪，需结合车辆、线路、轨道、结构、岩土等专业，分类、分区、分专业、分阶段采取相应措施，充分考虑轮轨匹配及不同轨道结构可能产生的轮轨共振现象。运营期建立车内噪声数据与设施设备台账、状态等数据关联，通过长期监测，分析钢轨波磨与轮对状态变化对噪声变化影响趋势，通过数据融合分析，寻找适合线路状况的钢轨打磨、轮对镟修周期。