从轨道结构降低城市轨道交通高架结构振动与噪声的研究与应用

来源 :同济大学交通运输工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:svetcn
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我国轨道交通建设方兴未艾。采用高架敷设方式带来沿线噪声问题,如无 有效措施而采用地下线,无疑增加城市经济负担,运营成本也将大大增加。结 构噪声是高架噪声的主要声源之一,本文即从轨道结构角度展开对降低高架结 构噪声的研究。 通过现场测试和分析轨道交通高架桥噪声特性,结果显示其呈现宽频特征, 最高可达 8kHz。主要噪声源为轮轨噪声、车辆动力噪声及结构噪声构成。噪声 主要以 1500Hz 以下的中低频为主,桥面噪声峰值处于750~800Hz左右,桥下 峰值在80~125Hz,远场在上述两个频段均出现峰值。 通过相干性、重相干以及传递函数分析表明,噪声与梁面振动在低频段 (200Hz以下)存在相当高的相干性,达到0.8,其峰值出现在80~125Hz之间, 且随列车速度的增加无显著变化;钢轨垂向振动对噪声影响不显著,与噪声相 干性均在0.3以下。 通过对轨道结构测试分析表明:依钢轨、铁垫板、支承块,其振动加速度 及速度依次衰减明显,支承块间钢轨垂向振动加速度及速度均大于扣件处约 10~20%;横向加速度约为垂向的25%左右(非支承点),横向速度约为垂向的 130%~300%。扣件对钢轨振动具有明显影响,相同轨道结构而不同的车辆对轨 道结构振动的影响差异巨大。 采用车辆—轨道统—模型分析扣件减振参数对轮轨桥的振动表明:上下垫 板刚度分别为20、20kN/mm,30、30kN/mm,40、40kN/mm,80、80kN/mm时, 随着垫板刚度减小,桥面振动加速度、振动速度在上述范围内显著减小,从刚 度值80kN/mm降低至20kN/mm,峰值降低约50%,能量衰减显著,车轮振动特 性变化同桥面;钢轨及铁垫板振动加速度、振动速度有所增大,在20~80KN/mm 范围内变化不显著;轮轨力随着垫板刚度减小而显著减小,峰值可降低一半; 随着阻尼增大,钢轨、铁垫板振动加速度、振动速度均有所减小,幅度不显著, 桥面、车轮及轮轨力均增加,且变化较为显著;相同组合刚度,上下垫板刚度 不同组合对轮轨桥的振动影响有微小差别,上下垫板采用同一刚度与不同刚度 相比,对减少结构噪声更优;随着行车速度的提高,轮轨桥的振动加速度、速 度均有所增加,其中以钢轨最为显著,桥面最不明显,振动频率范围一致扩大。 通过选取上下垫板相同刚度为22kN/mm~25kN/mm的垫板,与WJ—2扣件 进行理论分析表明,通过降低垫层刚度对降低桥面结构振动效果显著,速度峰 值降低50%,预期其噪声可降低 3dB 以上,在桥面上中高频成份将较原扣件有 所增加。 采用双层橡胶垫,上下铁垫板之间的联系采用“自锁式结构”,橡胶垫基 本上是从无载开始工作,充分利用了橡胶的弹性;两层橡胶垫都采用“轨道非 线性高扭抗减振垫板”设计。通过对试验段进行现场测试,新型扣件与WJ-2扣 件相比,在50~1500Hz范围内有不同程度的降噪作用,但在1500Hz以上噪声有 所增加,总体降噪不明显。在桥下降噪>6dB(A),在路边 25m 处降噪>4dB (A),有明显降噪效果,证明轨道减振对降低结构噪声作用显著。 关键词:轨道交通,结构噪声,轨道结构,减振扣件,噪声控制
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