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1、城市轨道交通的振动和噪声对环境的影响及其对策论文.freel左右地下线路中心处最大振级在75～80dB表1北京地铁沿线地面建筑物的振动测试资料1(2)矩形隧道结构DTⅢ扣件道床振动加速度水平(94.96dB)远小于盾构隧道结构DTⅢ扣件道床振动加速度水平(105.11dB)(3)扣件类型对地面建筑物振动影响明显,减振型钢轨扣件的减振效果比较明显。(4)建筑物的振级(地面垂向Z振级(VLZ))大小与建筑的基础类型、构造型式及其与地铁线路的距离有密切关系。基础较差的砖木结构或轻质结构,其振级与土壤接近,振动衰减小。将上述测试结果与现行环保标准对照可
2、以看出:在上海饱和软土地层中,对于一般埋深(10m左右)的地下线,其中心线处地表振动超标5～10dB;当线路埋深超过30m时,混凝土基础的建筑物的振动大大降低。2轨道交通的噪声测试结果及分析2.1噪声的产生与传播机理轨道交通噪声主要来源于高架线路列车运行时轮轨的接触噪声、车辆非动力系统噪声(车辆的空压机、空调机、电动机等),以及桥梁结构的二次振动引起的辐射噪声、小半径曲线路段上车辆轮缘与钢轨间的摩擦声。噪声的大小与车辆型式、曲线半径、桥梁与轨道结构等因素有关。2.2噪声测试结果在测试高架线路噪声时,桥面以上部分的噪声峰值大于桥面以下的噪声峰值。
3、当列车以60～80km/h速度行驶在高架线路上时,其噪声连续等效声级可达85～90dB(A)(单列车通过)。其噪声特点是声级高,作用时间长,且以中低频为主。2.3测试结果分析结合噪声的产生和传播机理分析上述噪声测试结果,可以看出:(1)高架线箱梁下的噪声峰值为80～85dB(A);(2)高架线路的噪声峰值一般超标量为10～15dB(A);(3)随着建筑物距线路中心距离的增大,噪声峰值也有所衰减。建筑物距离线路中心30m处,噪声可衰减5dB(A)左右。箱梁下的噪声高达80dB(A)以上,说明钢轨扣件和轨下基础减振效果差,轮轨动力作用直接传递到梁体
4、,引起较大的二次噪声。3城市轨道交通振动控制对策城市轨道交通的振动控制是一项综合性工作,它牵涉到车辆、轨道、桥梁与隧道的结构型式、岩土特性、沿线建筑物结构型式及建筑物距离线路的远近程度等。根据国内外经验,只有根据具体线路情况,采用综合性减振措施,才能取得显著效果。3.1车辆选型轨道交通车辆的性能对振动影响较大,应选用动力性能优良的轨道车辆,尽量降低车体重量和轴重,减小轮轨动力冲击,采用先进技术如径向转向架或直线电机车辆等。3.2桥隧结构的选择为了降低振动在沿线传播,针对桥、隧结构本身的减振措施,国外进行过大量的研究与实践,主要有:(1)采用框架
5、式防振隧道结构,质量大、刚度大、整体性好的矩形隧道结构相对装配式衬砌结构其换算振动加速度可降低8～15dB。(2)暗挖工法施工隧道结构在隧道衬砌内侧设置隔振层,避免轨道与隧道的直接接触,降低振动波的传播。(3)采用双箱梁或多箱梁等。3.3轨道结构振动控制措施城市轨道交通轨道结构的设计有别于干线铁路,其自身特点决定了轨道结构的设计原则“少维修,高弹性,减振降噪”。国内外大量研究表明,地铁轨道结构按其减振效果可分成三大类:第一类为一般扣件,其竖向刚度在20～60kN/mm之间,有一定减振降噪效果;第二类为柔性扣件,其竖向刚度在10～25kN/mm之
6、间,用于减振要求相对较高区域;第三类为特殊要求的减振轨道结构(减振型轨下基础),用于对减振降噪有特殊要求的地段。(1)柔性扣件在地下段采用柔性扣件可降低地铁运营对沿线建筑物的振动影响。上海地铁1号线的测试结果表明:Lord扣件以及地铁轨道减振器的减振效果明显优于DTⅢ型扣件。在减振要求较高地段,美国、新加坡、德国科隆、法国等均采用了减振型钢轨扣件2。在高架线路采用柔性钢轨扣件,减小了振动向桥梁和沿线建筑物传递,同时降低了轮轨噪声和梁体的二次噪声。在国外,高架线路广泛采用了减振型钢轨扣件。日本高架线路测试结果表明,采用柔性钢轨扣件,噪声可降低3d
7、B(A)。(2)减振型轨下基础(浮置板式轨道结构及LVT无碴轨道结构)浮置板轨道结构降低振动水平20dB。在需要特殊减振的区间和综合性多层车站等地段采用,如高架线路穿越整幢建筑物,地下线路经过对防振要求非常高的区域如音乐厅等。LVT无碴轨道(弹性支承块式),即在支承块下加一层弹性橡胶套,轨道的垂向刚度约为10～30kN/mm;垂向弹性由轨下和块下双层弹性橡胶垫板提供,最大程度地模拟了弹性点支承传统碎石道床结构和受荷响应,并使轨道纵向弹性点支承刚度趋于一致。此外,在支承块外设橡胶靴套提供了轨道的纵、横向弹性变形,使这种无碴轨道在承载、动力传递和振
8、动能量吸收诸方面更接近坚实基础上的碎石道床轨道,从而使这种轨道结构的振动和噪声减少到最低程度。LVT无碴轨道结构(结构图见文献6图5)被瑞士国营铁路首
