如何控制高速列车振动、噪声

2007-02-07 16:58:01  中国铁路网  957位铁路人已阅读  字号:[大][中][小]  参与评论(已有8条)
  伴随着我国列车速度的提高,铁路的振动和噪声问题越发突出,如不采取有效的措施,既会降低乘客的舒适度,又会降低车辆各种零部件的寿命,降低铁路沿线居民的工作、生活质量和各种设备、建筑的寿命。为此,高速铁路产生的振动和噪声问题,应引起有关部门的重视,并急需列为当前铁路现代化必须解决的首要问题之一。
  良好的客车设计和制造,应考虑客车的声环境。客车声环境设计的基本课题是减少噪声源、隔断外部噪声和振动、减少车内外声音的传递、设计车内的音效等。
  铁路客车噪声控制是一门复杂的现代技术,它与车体轻量化设计、气密性研究、转向架设计、轮轨摩擦、线路质量、振动、隔声、减振结构及材料的选择、动力设备的设计安装等息息相关,涉及到理论力学、流体力学、材料力学、空气动力学、机械设计等学科,以及摩擦学阻尼技术、模态分析、能量分析、随机信号分析等新技术。客车设计时单单从某一方面考虑是不能有效降低车内外噪声的,必须综合考虑,将声学设计融入客车结构及部件设计的每一方面,把噪声控制技术融入车辆的轻量化、气密性、各种材料及结构的优化设计之中,从而通过控制车辆噪声,来创造一个良好的车内外声学环境,实现控制高速列车振动、噪声的目的。
  铁路噪声主要来自于列车,它与列车的结构、速度、质量、行车密度、线路状况、坡道大小、隧道的材料、几何尺寸、线路两旁的建筑物、绿化状况及司机驾驶技术等情况有关。
  对于铁路振动、噪声的控制,应该在噪声(振动)源、传播途径和接受者3个层次上实施。控制铁路噪声(振动)应从声源上降低噪声(振动),从传播途径上隔断吸收噪声(振动)和对噪声接收的对象(人或车辆、设备、建筑)进行必要的保护。
  1  改善运行状况
  包括:合理规划铁路交通,控制车流、会车;改善线路结构及线间距状况;改善隧道结构。
  2  调整路网规划与城市规划、合理布置路网
  在进行路网规划时,应注意不同功能的线路之间的配合,应避免铁路穿越市中心和文教区、住宅区。对穿越城市的进站列车应开辟专用区域,以便集中采取措施。对于住宅区、文教区等有特别要求的区域,应与铁路干线保持一定距离,利用环境自然条件来降低噪声,必要时还可以采用路堑或高架路。对于列车流量大的区域,应通过运行图来控制车流密度,以保证车辆匀速运行,降低噪声。
  3  设置防声屏障以限制噪声的传播
  噪声在传播途径中,若遇到障碍物尺寸远大于声波时,则大部分声波能被反射,一部分被衍射,于是在障碍物或一定距离内形成“声影区”,其区域的大小与声响频率有关,声响频率越高,声影区范围越大。如果被保护点处于声影区,等效声级可以降低8 dB(A)~15 dB(A);如果处于非声影区,也可降低3 dB(A)。为了增强防声屏障的效果,可在防声屏上铺设一些吸声材料,以避免和附近建筑之间形成反射。防声屏障的效果与其结构本身的隔声值有关,而所涉及的最小单位面积与屏障高度、屏障与声源的位置有关。
  4  线路两旁的绿化
  利用树木的散射、吸声作用以及地面吸声,可达到降低噪声的目的。一般认为,矮的乔木比高的乔木防噪效果好,阔叶树比针叶树好.几条窄林带比一层稠密林带效果好,但林带很窄或为灌木时,效果就很差。
  5  合理设置隧道断面和线间距
  车辆周围会产生非对称的涡流现象,尾车会产生紊流现象,使尾车的压力发生突变。有关试验研究表明,当高速列车通过时,房屋建筑振动的压力最大值与列车速度的2次方成正比,而与列车车间距的2次方成反比。因此,要求高速铁路有较大的线间距并加大隧道断面。世界典型高速铁路线间距、隧道面积、交会时车体中间间距见表1。
  6  控制构造物噪声
  由于地理条件和实际需要,列车经常要通过隧道、高架桥、车站和其他周围建筑物。轮轨表面之间产生的振动将通过轨道、桥梁、地基等传递能量,最终导致以上部位振动而辐射噪声。单从构造物整体来说,可以认为噪声源在构造物的中央位置上。一般来说,高架桥铁路噪声为桥梁噪声;隧道、车站及周围建筑物噪声为结构噪声。
  6.1  控制桥梁辐射噪声和隧道反射噪声
  由于桥梁的辐射作用,列车在桥梁上运行时产生的噪声的影响和危害远远大于地面噪声。特别是桥梁通过城市时,噪声的危害尤其严重。噪声值的大小根据桥梁材质和结构的不同有很大区别。
车辆在隧道内运行时产生的噪声,放射到隧道内壁时,由于隧道内壁对噪声的反射将作用于车体结构,最终使车内的噪声比在隧道外运行时明显增强。
  隧道噪声在高速运行时尤为明显。当车辆以高速冲入隧道入口时,在隧道内将形成压缩波;当车辆以高速冲出隧道出口时,压缩波将向外部放射而产生很大的噪声。隧道出入口附近的医院、学校、住宅区等对噪声有限制的区域将深受其害。
  为了减小高速列车在通过隧道、桥梁时车内的噪声,应在隧道的内壁、桥梁外表面饰以吸声材料,以改善桥梁、隧道中轨道下的减振吸声结构。
  6.2  减少隧道微风压力波
  为了减轻高速列车进出隧道时的空气压力冲击波,国外采用了以下措施:在隧道入口处设置缓冲装置;隧道侧面墙壁建成凹凸不平的形状;采用道碴轨道。研究发现,在长大隧道内采用混凝土整体轨道时,压力波的压力锥度变大,波形线条清晰;改用道碴轨道时,压力值下降。


Tags:铁路 铁道 火车
铁路编辑:老铁路
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