周波

摘 要 地鐵作為城市現(xiàn)代化的一種重要交通工具，已成為解決城市交通擁擠的一種有效手段。但同時，地鐵列車運行時引起的振動和噪音也是世界各國地鐵普遍存在的問題，特別是近些年新建地鐵線路采用各種新型道床、小半徑曲線從而引發(fā)的異常鋼軌波磨問題，加劇地鐵振動及噪音的發(fā)展。由于地鐵線路大都從建筑物及人群密集的城市中心地段穿過，地鐵振動對環(huán)境和周邊建筑物內(nèi)居民的生活和工作都會產(chǎn)生一定的影響。因此，有效對地鐵進(jìn)行減振降噪就具有非常重要的意義。本文主要闡述北京地鐵6號線異常波磨地段振動噪音危害及其控制措施。

關(guān)鍵詞 北京地鐵;振動噪音;減振設(shè)備;試驗段

1原因及危害

軌道交通的主要振動源為：機車車輛動力系統(tǒng)的振動，通過車輪與軌道結(jié)構(gòu)的動態(tài)相互作用，引起軌道結(jié)構(gòu)的振動;這些振動通過地基又傳給周圍的建筑物。車輪和鋼軌長期相互作用都會產(chǎn)生磨耗，輪子可能失圓變形，鋼軌會產(chǎn)生異常波磨，狀態(tài)不良的輪軌相互作用會使振動加劇。由輪軌相互作用產(chǎn)生振動會通過軌道基礎(chǔ)和隧道傳播至土體，從而對沿線地面建筑產(chǎn)生影響。地鐵振動嚴(yán)重影響列車運行的平穩(wěn)性，影響列車內(nèi)駕駛?cè)藛T和乘客舒適度，振動加速度會造成軌道部件和道床產(chǎn)生損傷，甚至破壞;同時鋼軌的高頻振動會產(chǎn)生地鐵嘯叫噪聲。過大的振動會對地鐵隧道以及在地鐵隧道上面的建筑物造成影響，輕微的會出現(xiàn)墻皮剝落、墻壁龜裂、地板裂縫，嚴(yán)重則導(dǎo)致基礎(chǔ)變形或下沉。

26號線波磨地段振動危害

鋼軌波磨是一種周期性的鋼軌踏面缺陷[1]。列車經(jīng)過波磨地段時會產(chǎn)生鋼軌高頻振動，影響列車平穩(wěn)舒適運行，發(fā)展嚴(yán)重時會導(dǎo)致線路零件松動脫落，列車脫軌，危及行車安全。下面就以北京地鐵6號線鋼軌波磨為例，簡單介紹6號線鋼軌波磨地段振動造成的危害：①鋼軌波磨破壞線路設(shè)備零部件;②鋼彈簧浮置板道床出現(xiàn)裂縫，存在安全隱患;③鋼軌疲勞裂紋，增加斷軌風(fēng)險;④鋼軌波磨引起嚴(yán)重噪音污染。

3控制措施

城市軌道交通的振動與噪音問題是密切相關(guān)的，所以在治理時， 可采取綜合整治措施。根據(jù)地鐵振動產(chǎn)生的機理和影響因素分析，從振動源頭減小振動是最直接的控制方法，目前， 6號線異常波磨地段治理振動噪音的具體措施有;①在軌道結(jié)構(gòu)上加裝減振設(shè)備，有效減少振動噪聲;②鋼軌打磨控制軌道的不平順度，保證良好的輪軌接觸，從而起到減振降噪效果。

3.1 試驗段的選定

依據(jù)業(yè)主單位轉(zhuǎn)發(fā)的《朝陽區(qū)高井2號地保障性住房用地項目近期監(jiān)測測試報告》顯示：遠(yuǎn)軌列車最大Z振級為75.5dB，近軌列車振級為79.0dB;為了保證行車安全和設(shè)計方案效果，在青年路—褡褳坡上行里程為：K23+150～K23+350，共計200m，設(shè)置了試驗段。根據(jù)國標(biāo)10077-80《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》，此區(qū)段要求采取綜合減振措施，軌道減振為3～5dB[2]。在不中斷運營的前提下此區(qū)段軌道可以采取的減振措施主要是選用扣件類減振措施。

3.2 減振設(shè)備選型

為了實現(xiàn)良好的振動能量傳遞，TRD產(chǎn)品的內(nèi)側(cè)表面必須被密切吻合地安裝在鋼軌兩側(cè)的軌腰和軌底上。經(jīng)過對比TRD產(chǎn)品系列中R65型產(chǎn)品與北京地鐵6號線鋼軌斷面形式高度吻合，且目前在亦莊線應(yīng)用效果良好。TRD安裝方法[3]：減振體塊被安置在鋼軌兩側(cè)的軌底上，它的內(nèi)側(cè)表面與鋼軌接觸面的型線有極好的吻合，并且通過特殊的聲學(xué)涂劑來實現(xiàn)最佳的振動傳遞性能。 嵌套式減振扣件采用了子、母鐵墊板分體嵌套結(jié)構(gòu)，由子鐵墊板、基礎(chǔ)彈性墊板、母鐵墊板、絕緣緩沖嵌套圈、彈條、螺紋道釘、軌距墊等組成，利用基礎(chǔ)彈性墊板不受螺旋道釘?shù)念A(yù)壓，沒有彈性損失的原理達(dá)到減振效果，避免輪軌產(chǎn)生共振。因此，將這種減振扣件與TRD安裝在同一試驗段內(nèi)，起到對波磨地段減振降噪的效果。

3.3 鋼軌打磨

對鋼軌異常波磨地段進(jìn)行鋼軌打磨，以控制軌道的不平順度，保證輪軌接觸面的良好狀態(tài)，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(nèi)，振動噪聲可下降4～8dB（A） 。

4試驗地段振動噪音數(shù)據(jù)分析

為了能夠掌握地鐵6號線對朝陽區(qū)高井地區(qū)的振動影響，于2015年12月2日對北京地鐵6號線青年路—褡褳坡區(qū)間隧道內(nèi)試驗段及地面建筑物進(jìn)行振動測試，測試進(jìn)度如下：試驗段先后進(jìn)行鋼軌打磨、安裝調(diào)頻式鋼軌減振器（TRD）、安裝嵌套式減振扣件3個階段，每個階段均進(jìn)行隧道內(nèi)測試，測試?yán)锍虨樯螷23+234、K23+330、K23+470。

通過上述各階段振動測試數(shù)據(jù)以及試驗段波磨數(shù)值對比基本可以看出經(jīng)過打磨及優(yōu)化軌下減振設(shè)備的試驗段振動強度明顯比原始階段減小了很多且波磨增長速度較為緩慢。

5結(jié)束語

本文針對北京地鐵6號線異常波磨地段振動噪音進(jìn)行研究，通過建立試驗段，對試驗段的振動噪音數(shù)據(jù)及波磨值進(jìn)行對比分析，總結(jié)出以下結(jié)論：通過改善波磨地段軌下減振方式，加裝匹配的減振設(shè)備起到減振降噪的作用，同時延緩鋼軌波磨的產(chǎn)生;通過鋼軌打磨，消除及減小既有鋼軌波磨，降低軌道振動噪音。

參考文獻(xiàn)

[1] 練松良，孫琦，王午生.鐵路曲線鋼軌波磨及其減緩措施[M].北京：中國鐵道出版社，2001：161-172.