城市轨道交通运营噪音问题
城市轨道交通运营噪音问题
重庆交通大学继续教育学院 毕业设计论文 题 目:城市轨道交通系统噪声影响现状分析 班 级: 15 级城市轨道交通运营管理 6 班
姓 名:李语嫣 学 号:
b5E2RGbCAP
092161062010
指导老师:宿喜红
城市轨道交通系统噪声影响现状分析及其防治对策研究 摘要 :随着国民经济的发展,城市人口的增多,机动车急剧增长和城市布局的变化, 各个城 市的交通问题日益突出。 根据国内的经验, 发展城市轨道交通就成为解决这 一问题的很好出 路, 而且作为国家基础设施建设的一部分, 必将积极推动国民经济增 长, 并产生巨大的经济 和社会效益。 随着城市轨道交通从地下走向地面, 轨道交通 的振动和噪声污染日益成为影响 城市环境的突出因素, 这在一定程度上制约着城市轨 道交通的可持续发展。 为了科学地评价 城市轨道交通 噪声对沿线环境的影响,避免 形成城市又一公害,必须对其噪声声源的产生 和传播途径进行解析, 并制定出相应的 对策, 逐步解决或降低轨道交通噪声, 以便提供便捷 的交通和舒适的工作生活环境。 城市轨道交通噪声防治是一项综合性的系统工程, 降低城 市轨道交通系统的噪声应当 从两反面考虑, 即控制噪声源和噪声的传播途径。 本文针对城市 轨道交通运行产生 的噪声危害、 国内外相关技术资料的调查、 城市轨道交通噪声检测技术方 法研 究 、轨道交通运行时轮轨间产生的噪声分类及城市轨道噪声防治的措施进行探 讨。
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关键词 :城市轨道交通 噪声防治对策 交通运输 轨道车辆 20 世纪下半叶以来,随着城市经济日益发展,人口的增加,城市区域不断扩大,由 于流动人口和汽车数量的猛增, 城市交通量急剧增加, 道路的相对有限性与汽车生产 的相对 无限性产生尖锐的矛盾, 造成交通堵塞、 事故频繁、能源过度消耗、尾气与 噪声污染等一系 列社会问题,行车难、乘车难, 不仅成为市民工作和生活的一个突出 问题, 而且制约着城市 经济的发展。 世界各国纷纷探索和思考如何走出困境, 为城 市经济发展提供新的经济增长点, 在改善城市生态环境的同时,又满足城市居民出行的 需要,缓解交通压力。 但是, 任何事物 都具有两面性, 轨道交通带给城市人民巨大利 益的同时, 也产生一些不利的影响, 噪声与振 动是主要问题。 交通噪音:主要指机动 车辆在市内交通干线上运行时所产生的噪声。 其他运输工具, 飞机、火车、汽车等交 通运输工具在飞行和行驶中所产生的噪音。 常见的交 通 噪声、船舶噪声等噪声问 题。DXDiTa9E3d 一、城市轨道交通噪音的危害 随着城市轨道交通事业的迅猛发展,轨道交通的振动和噪声污染日益成为影响城市 环境的突出因素。 城市轨道交通系统产生的环境噪声污染, 特别是当城市高架轨道交 通在穿 越城市市区时,其影响范围更广,危害性更大。其结果使轨道沿线两侧居住的居 民、医院、 学校等深受其害, 严重影响城市居民正常工作和生活。 噪声不仅影响车 上乘客的舒适度, 影 响司乘人员的健康,危及行车安全,而且还会影响线路附近人们的 正常工作、学习和生活, 对人体的神经、心血管、内分泌、呼吸消化等系统产生危害 性影响,长期受到噪声的干扰, 会引起头昏、 头疼、 听力损失、 神经衰弱等病症。 当噪声达到一定程度时即可引起肌体损伤, 出现有害的生理和心理变化。如噪声在 40dBA 以上,即可影响人们的生活工作,长期接触 80dBA 以上的噪声则可出现听觉疲劳,
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听力下降,以至永久性损伤我们住宅楼楼紧邻地铁, 列车经过时噪音很大。 “自从搬 到这个小区来,我就没睡过一个踏实觉。”近日,武汉地铁 一号线京汉大道楼盘 20 多 户业主集体投诉, 称开发商安装隔音罩的承诺成了 “空头支票” , 居民长期饱受高 分贝噪音污染,白天不敢开窗,晚上睡不踏实。RTCrpUDGiT 重庆地铁运营公司相关负责人介绍,该楼盘晚建于轨道交通一号线一期工程。重庆 市环境保护局相关人员表示, 无论是地铁还是立交, 是否安装隔音罩主要依据一个 “先后原 5PCzVD7HxA 则”,若在地铁、立交建好后,沿线出现了新的小区,按相关规定,屏音工程应由小 区开发 商负责。而是否建隔音罩,也不是单方面所能决定的,因为桥梁, 轨道等工程在 当初规划设 计时就已把屏音工程考虑在内, 也通过了国家规定的环保标准。 若开发 商在当初售楼时随意 许诺, 买房人可以通过法律手段进行维权 。 上世纪 90 年代以 来, 由低频噪声引发的投诉 几乎占据了噪声投诉案件中的绝大部分。 低频噪声已逐 渐成为威胁人们身心健康的新 “都市 病” 低频噪声对人体生理的直接影响虽不如高 频声那么明显, 却会造成人体的慢性损伤, 对 人体健康产生长远影响,危害丝毫不亚 于高分贝的中、高频噪声。目前,临床上出现“噪声 病” 既是由于噪声长期对机体各 个器官产生的不良影响而引起的一种疾病。 因其总是被迫接 受的,会对人的心理产生 恶劣的影响,会使人烦恼、激动、易怒,甚至失去理智。尤其对于 老年人来说, 更会是 一种难以忍受的折磨。 生活在一定强度振荡下的老年人, 普遍存在睡眠 不好、精神 压抑的情况。可以说噪声已成为一种公害。jLBHrnAILg 二、城市轨道交通噪声产生机理及分类 城市轨道车辆运行噪声可分为轮轨噪声、 车辆制动噪声、 空气动力性噪声、 受 电弓噪声、 车辆转向架振动噪声、结构物噪声、 鸣笛噪声等。 除车辆运行时产生的
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噪声外,还有车辆上 各种机电设备产生的噪声,它包括牵引电机、齿轮传动、空气压缩 机、空凋、电磁噪声 等。xHAQX74J0X 三、轨道车辆间的噪音分类 (一)轨道车辆运行时轮轨间产生的噪声分类 (1)滚动噪声 :由于车辆踏面和钢轨表面的粗糙,凹凸不平,钢轨表面伤痕,马鞍 形 磨耗及轮轨尺寸偏差等等原因, 车辆在钢轨上运行不是单纯的滚动, 而是滚动的同时 在极 小范围产生跳动,轮轨间出现一定冲击,使钢轨的车轮产生强迫振动而发射出噪 声。(2) 冲击噪声 :轮轨冲击噪声是车轮通过钢轨接头、道岔部分以及车轮踏面擦伤 剥离后在钢轨 上运行时由于冲击而产生的噪声。 在轮轨冲击的瞬间, 属于簧下重量 的轮对在钢轨将在轮轨 接触点产生巨大的冲击力,从而激励轮对、转向架和车体以及 轨道产生振动,辐射出噪声。 从噪声源考虑, 分为轨道振动和车轮振动而引起噪声两 种情况。 采取焊接长轨取代较短钢轨, 轮轨冲击噪声明显降低, 但在钢轨焊缝处仍能 产生冲击。 冲击噪声与滚动噪声不同的是其冲 击较大,而是不连续的。 (3)摩擦噪声: 摩擦噪声是车辆通过小半径曲线和道岔时产生的 频率较高的刺耳的“吱吱”声。 轨 道车辆为了能顺利通过曲线,补偿内外轨车轮行驶的距离 差,在车轮踏面上设有斜度, 并且为在曲线区段有效利用踏面斜度,轨道内测加宽。由于踏 面是具有一定锥度的圆 锥形,在内测踏面直径大于外踏直径。 当通过曲线时,虽然,外轨比 内轨长,但因离心 力的关系,轮对偏向外轨运行, 使外侧车轮滚动长度比内测车轮大, 利用 轮径大小以 适应内外轨长短不同的特点, 避免车轮在轨面上产生滑动, 而使车辆顺利通过曲 线。 实际上在曲线区段, 尽管车轮踏面有一定难度,车辆仍然不能以纯滚动通过曲线, 这正 是产生强烈刺耳尖叫声的根本原因。LDAYtRyKfE (二)车辆制动时产生的噪声
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轨道车辆在进行制动时产生的尖叫声是一种强烈的高频噪声, 这种噪声出现在装 有踏 面制动和铸铁闸瓦的轨道车辆上,丹麦的城市轨道车辆在距车轮 6.5m 处测量制 动产生的尖 叫声的压级为 95~105dB,噪声的最大幅值出现在 4.5~5kHz 频域内,当车 速很低时,制动产 生的尖叫声偶然发生, 并且只是在制动的最后阶段发生, 当气候干 燥车辆进行制动时, 由于 车轮和闸瓦之间的摩擦而变热,制动时产生的尖叫声将频繁 发生。Zzz6ZB2Ltk (三)车辆使用设备产生的噪声 轨道车辆上使用设备主要有:通风机、空气压缩机、牵引电机、逆变器等。(1)通 风机产生的噪声 :通风机产生的噪声包括机械噪声和空气动力噪声两部分。机械噪声 是 齿轮或皮带传动产生的冲击、 摩擦和排气管、 机壳等振动引起的噪声。 空气动 力噪声又可分 为旋转噪声和涡流噪声。 当风机在一定压力条件下运转时, 叶片周期 性地打击空气质点, 引 起空气的压力脉动而形成了周期性旋转噪声。 当风机运行时, 叶轮表面会形成大量的气体涡 流,这些气体涡流在叶轮界面分离时,即形成涡流噪声。 风机噪声的大小与风机的结构、型 号、风量和风压等因素有关。(2)压缩机产生的噪 声空气压缩机产生的噪声主要是由活塞 杆和曲轴运转而引起的,其噪声的大小与压缩 机的功率和主轴转速有直接联系。(3)牵引 电机噪声 牵引电机产生的噪声主要由机械 噪声和磁性噪声组成, 机械噪声主要是电机转 子不平衡, 摩擦力和轴承撞击、 电刷 振动等原因产生的。 磁性噪声一般是高频噪声,当电源 不稳定时,由于磁场脉动引起 定子、转子和机械结构的振动而产生。dvzfvkwMI1 (四)车门、车窗和受电弓产生的噪声
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车门、 车窗产生的噪声主要是由于轨道车辆在运行中轮轨冲击、 振动和其他振 动产生 的。 受电弓噪声是通过导线的交叉和分叉处, 由于摩擦而产生的, 当受电弓 的滑动板接触和 离开导线时也会产生火花和电弧噪声。rqyn14ZNXI (五)车辆运行时产生的空气动力性噪声 当车辆高速运行时, 在车辆的周围和尾部会出现湍流边界层和涡流区, 这些区域 气流 是一个随时间产生复杂变化的湍流, 湍流产生压力变化引起振动, 而辐射噪声称 为空气动力 性噪声, 其实质是由于车辆表面局部不平整而产生的湍流噪声和车辆表面 湍流边界层产生的 噪声。 车辆前部、驾驶室前窗等空气动力性噪声较大,多数表现为 湍流噪声,而湍流边界层 产生的噪声对车辆后部影响小些,空气动力性噪声对于低速车 辆一般不明显,当速度达到 160km/h 以上时,空气动力噪声就成为主要噪声源之一。 (EmxvxOtOco (六) 结构物噪声 城市轨道交通在进入城市中心时,往往要采用高架线路或地下隧道形式,以避免对 路面交通产生干扰。 城市轨道车辆在通过高架线路、 地下隧道或线路上部建筑物时, 由于轮 轨表面互作用而产生的振动, 通过轨道、 桥梁、 地基等传递能量, 从而导致 桥梁、 地下结构、 附近建筑墙壁的振动和辐射噪声。 对高架铁道叫桥梁噪声, 对地 下隧道及地下建筑叫地下结 构噪声, 对车站及周围建筑物则称为结构噪声, 以上这些 噪声统称为城市轨道交通结构物噪 声。高架线路噪声比其他噪声要高,最大可达 120dB (A )对城市环境较大。SixE2yXPq5 (七)鸣笛噪声 二、 城市轨道车辆运行过程中需要不断鸣笛, 其作用是在进出站、 前进和后退 时作为 联络信号。 遇到行人穿过线路时需要紧急鸣笛, 以示警告, 确保安全。 鸣笛
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噪声虽然时间短, 但因其具有较高声级, 特别是在夜间影响居民睡眠, 对线路两侧居 民及车站影响较大。 风笛 噪声呈宽带特性,其声能主要集中在 500HZ~4kHZ 范围内, 属于点声源。风笛的指向性较 差, 在 30m 距离处, 轴向和侧向声级差仅为 6~7dB(A), 在轴向 5m 处, 噪声级达 115dB(A).四、城市轨道交通噪声防治的措施 6ewMyirQFL 降低城市轨道车辆噪声的方法很多, 常用的方法要有两种:一是 控制和减少声源 处的噪声; 二是在噪音的传递过程中对噪声进行控制和隔除控制和减少声源噪声的措 施:kavU42VRUs (1)改善轨道车辆转向架的振动性能,减轻簧下重量,以减少轮轨之间的作用力。 (2)在城市轨道线路上采用弹性扣件可以降低噪声 2~9dB(A). (3)在城市轨道线路上采用金属弹簧浮置板道床可以降低噪声 16~19dB(A)。 (4)控制轮轨噪声。降低轮轨之间产生的噪声要对钢轨和车轮分别进行改进,钢轨 方面采 用的方法有:修整钢轨波状磨耗;除去钢轨剥落表面,以避免产生振动噪声:采用 60 公斤 y6v3ALoS89 以上的钢轨或无缝线路, 提高稳定和抗震性能, 消除车轮对轨道接头的冲击。 要 使车轮发生 噪声的振动尽快的衰减,可在城市轨道车辆中采用弹性车轮、消音车轮、 衰减车轮等。 (5)用改变车轮结构的方法来改变噪声的发射性能,降低轮轨噪声。国外 一些国家的地铁 车辆和电动摩托车, 把制动盘放到轮辐上来减少噪声的发射。 如德 国的地铁车辆就采用这种 方法,试验证明对 1000Hz 以上的噪声有明显的改善,大约减 少噪声 5dB (A) 左右。M2ub6vSTnP (6)车内使用的各种设备振动产生的噪声,除从设备本身采取措施外,在设备与车体 连接 部分加装隔振垫,以隔除设备的振动,减少设备振动激发车体振动。常采用的隔振 材料有:软橡皮、海绵状橡皮、中等硬度橡皮和带圈孔板状橡胶等。0YujCfmUCw
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(7)制动的形式对车轮表面的粗糙度影响很大,增加了轮轨噪声。用合成闸瓦代替 铸铁闸 瓦,用盘形制动代替踏面制动,消除了踏面制动产生的踏面发热问题。eUts8ZQVRd (二)声音传递过程中控制和隔除措施: (1) 隔音是减少车内噪声的主要措施。 车体单层墙的隔音大小与所用材料的质 量、 阻尼 和频率有关。双层墙由于中间有一层空气层, 能起弹性作用, 其隔音量较 大。车门和车窗的 面积占整车面积的 8%~12%, 提高车门和车窗的隔音量和密封性能 也是降低车内噪声的方法 之一。 如果仅有良好的车体结构,而门和窗的孔隙处理不当, 则隔音效果不会很好。通常采 用隔音方法有:车门和车窗采用双层玻璃 ; 门板涂有防 震、隔音阻尼材料;门缝和窗缝处填 入管状橡胶等。 (2) 在转向架两侧面设置隔音罩, 对轮轨和制动噪声可以降低 2~4dB(A).(3) 不管如何提高车体、 车门和车窗的隔音效 果, 总有一部分噪声要传到车内来, 再加上车内各 种设备产生的噪声, 车内就形成一 个声场, 如果车体表面具有良好的吸声性能, 当声能射入 到车体侧墙、车顶等部位时, 就能吸收大部分声能,降低车内噪声。轨道车辆上经常采有的 吸音材料有:多孔纤维 板、聚氨基甲酸泡沫塑料、玻璃棉、毛毡等。 (4) 声屏障是一种降 低噪声的有效措 施。 所谓声屏障是用隔声结构作屏障, 设置于声源和接受点之间, 阻挡噪声 直接传 播到接收点的降噪设备。 声波在空气中传播, 碰到声屏障时会产生反射、 透射和绕 射 三种现象。 当声波在声屏障边产生绕射现象时, 会在声屏障后面形成生影区。 声 屏障的减噪 效果取决于绕射角的大小,而绕射角又与声屏障的高度、噪声源与屏障的 距离有直接关系。 在城市轨道交通线和高架结构中使用声屏障可以阻隔所有主要声源 的辐射传播。 日前国内用 于城市轨道交通线路声屏障主要有普通直立式、半封闭式 和全封闭式。直立式高度一般为 2~3.5m,半 封 闭 式 一 般 为 5.5~6.5m.一 般 路 堤 式 声 屏 幕 在 声 影 区 内 的 降 噪 效 果 在 7.6~10.9dB(A),桥梁声屏障降
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噪效果在 8.3~9.6dB(A)之间 ; 全封闭式路堤声屏障降噪效果可 以达到 27.8dB(A).sQsAEJkW5T 五、结论 (1).发展城市轨道交通必然要解决其噪声与振动问题,噪声与振动问题是相关的, 在分析 研究治理规划时,可采取综合治理措施。GMsIasNXkA (2).由于结构振动造成二次噪声辐射问题,是目前桥梁上建设声屏障 无法解决 的。 (3. )进行了地铁地面及高架线路声屏障减噪效果评估,可为今后采取更有效的措 施提供 依据。 ( 4.)目前一般采用一维有限声源模型计算高架轨道交通噪声直达声对沿线建筑的 影响, 如何有效地计算城市高架轨道沿线的声场分布, 从而为轨道交通的规划及其声 屏障设计提供 科学依据,是国内外环境领域工作者较为关注的问题。TIrRGchYzg ( 5.) 各国研究人员为了客观、 公正的评价噪声对人群的影响, 进行了广泛的调 查和试验研 究, 将人群受干扰的程度, 分别以噪声强度和人群的主观反应之间的相关 关系。 本文只对城 市轨道交通噪声的等效 A 声级等进行了客观量度, 没有涉及噪声 引起人的 “烦恼度” 、 “愉 悦度”等主观反应。7EqZcWLZNX (6) . 建议长期检测。 随着城市轨道的发展, 环境噪声、 振动问题将日益突出, 因此, 长期、 连续的环境检测是必要的。建议线路周边环境声敏感点进行长期 24 小时在线检 测,以便于 为噪声治理提供科学依据。lzq7IGf02E (7. )建议制定相应的国家标准。尽管地铁运营产生噪声与振动不超过现行的环境 标准,但 是当列车通过时的噪声与振动明显高于背景噪声和振动时, 仍然会引起大量
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的投诉; 另外过 车时的噪声与背景噪声相比,主要表现在 31.5-100Hz 频段低频噪声 明显高于背景噪声,该 频段噪声主要由列车通过时房屋结构振动引起,属于低频 “二 次噪声”。 因此有必要进行专 题研究并制定相关的“城市轨道交通噪声标准”以适 应城市轨道交通发展的需要。zvpgeqJ1hk (8. )噪声污染防治措施与建设应分别从建成区和规划区两方面考虑。对于建成区, 应考虑 对污染源和环境保护目标采取控制措施; 对于规划区, 应合理划定保护目标与 轨道线路的防 噪声距离,并提出相应的规划设计要求,以满足城市区域环境噪声标准要 求。NrpoJac3v1 ( 9) . 建议按照声屏障等污染防治措施竣工验收的管理要求对于今后新建线路运 营交接, 必 须进行环境评估后评价,避免在运营中产生不必要的纠纷。1nowfTG4KI 参考文献 1:曾志超:城市轨道交通队城市发展和环境综合影响后评价 (华东师范大学硕士学 位论文, 2006) 2:彭华,杨广庆:城市轨道交通的噪声与振动及其控制措施(轨道工程学报, 2001) 3 彭京川,杨宜谦,王潮:浮置板式轨道结果隔振效果分析(振动与冲击, 2005)fjnFLDa5Zo 4:雷晓燕,圣小珍:铁路交通噪声与振动(科学出版社, 2005) 5:城市轨道交通噪声污染及防治措施(交通环保, 2004) 6:佟丽华:城市轨道交通噪声控制方法及其对策研究(城市公共交通, 20050
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