声屏障降噪机理及结构设计方法-论文.pdf

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1、第9期(总第161期)试验研究一声屏障降噪机理及结构设计方法龙盎(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京102600)摘要随着中国铁路开启“追风时代”，铁路沿线的噪声污染也越来越严重。文章通过分析铁路沿线噪声的组成及其特点，总结并指出当列车时速小于250km／h时，线路噪声以轮轨噪声为主。同时以声屏障为载体，分析了声屏障的降噪机理，并给出了声屏障上部结构和下部结构的设计方法，可以为实际工程提供一定的指导意义。关键词噪声治理；声屏障；上部结构；下部结构曩O0引言8OO随着经济的不断发展，铁路交通已经成为我国的支柱产8O业之一。列车经过六次大规模提速之后，主要干线开始“时

2、速200公里”的高速运行，中国铁路开启“追风时代”Il_。302O但是，随着列车运行速度的不断提高，随之产生的噪声lOO问题也日渐加重。当列车运行速度为160km／h时，我国的准3l563l2525050Ol00O20004O008000l，曩z高速列车的辐射噪声为93～98dB，而日本是80dB，法国高速圈1我国饫路轮轨噪声频谮铁路是75dBt2~。由此可见我国列车噪声情况比较严重，因此，性增加，在125Hz时达到最大值82dB；客车轮轨噪声的声能减少铁路交通噪声，改善沿线的声环境，提高沿线居民的生基本保持不变，稳定在69．5dB左右。活质量势在必行。在125～5

3、00Hz频段范围内，货车轮轨噪声的声能呈线声屏障作为噪声控制工程的重要措施之一，同时也是目性减少，在500Hz时达到最小值77dB；客车轮轨噪声的声能前国际上广泛认可的主要降噪措施，在降低铁路沿线噪声中呈线性增加，在500Hz时达到最大值77dB。发挥着重要的作用。同时由于声屏障的构造形式对噪声控制在500～2000Hz频段范围内，货车轮轨噪声的声能呈线的有效性，以及声屏障良好的发展趋势，使得声屏障必将会性减少，在2000Hz时达到最小值72．3dB；客车轮轨噪声的声在今后得到更大的发展。能基本保持不变，稳定在76dB左右。1铁路沿线噪声组成及其特点在2000～40

4、00Hz频段范围内，货车轮轨噪声的声能呈线路噪声作为铁路噪声源的主要组成部分，包括轮轨噪线性增加，在4000Hz时达到最大值79．5dB；客车轮轨噪声的声、机车鸣笛噪声、集电系统噪声、铁路构造物噪声和空气动声能略微减少，在4000Hz时达到最小值74dB。力噪声等。在4000～8000Hz频段范围内，货车、客车的轮轨噪声的1．1轮轨噪声声能均呈线性降低，在8000Hz时，货车轮轨噪声的声能达到轮轨噪声作为铁路噪声的主要来源，是列车车轮与轨道最小值67．5dB，客车轮轨噪声的声能达到最小值64dB。结构接触、振动而产生的，主要包括轮轨撞击声、滚动轰鸣声由上可知，我国铁

5、路的轮轨噪声的声能在低、中、高频段和啸叫声三种。噪声频谱特性见图1H。均匀分布，基本稳定在68～80dB的范围内。由图1可以看出：1_2机车鸣笛噪声在31．5Hz频段，时速60km／h货车的轮轨噪声与时速机车鸣笛的次数和持续时间直接影响着铁路噪声的最80km／h客车的轮轨噪声大致相同，均为70．5dB。大值。我国已有的典型高低音机车风笛声级水平见表1。在31．5～125Hz频段范围内，货车轮轨噪声的声能呈线·21·■试验研究翘2014生表1我国典型机车鸣笛噪声状况则迅速增加，当列车时速超过250km／h以后，车辆空气动力【测定位置距地面高度1．5m)噪声超过轮轨噪声

6、，成为铁路线路噪声的主要噪声来源。2声屏障降噪机理在声源和受声点之间插入一个有足够面密度密实材料的板或墙，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱受声点所在的一定区域内的噪声影响，这样的设施就称为声屏1．3集电系统噪声障。集电系统由接触线和受电弓两部分组成。在列车运行声屏障的降噪理论基础是惠更斯——菲涅耳理论，通常过程中集电系统产生的噪声主要有受电弓滑板与接触线摩的结构形式是在声源与受声点的传播途径之间加上一道屏擦产生的噪声、受电弓高速运动产生的空气动力噪声以及受障，当噪声源发出的声波遇到屏障时，沿绕射、透射、反射三电弓瞬间离线产生的火花电弧放电噪声。条途径传播，如

7、图3所示。1．4铁路构造物噪声由于实际需要以及地理条件的限值，铁路往往要通过桥梁、隧道或其他建筑物，轮轨噪声表面之间产生的振动通过桥梁、轨道、地基等传递能量，产生构造物噪声。单从构造物整体的噪声源来说，可以认为其在构造物的中央位置上[51。构造物噪声由于辐射作用，其危害和影响远远大于地面图3声波传播路径噪声，而桥梁的结构和材质不同，其噪声值有很大区别。当空气中的声波到达声屏障时，由于两种媒质的特性阻1．5空气动力噪声抗不同，会发生声波的反射。当道路两侧均建有声屏障，且声空气动力噪声指气流受空气动力扰动产生局部的压力屏障平行时，声波将在声屏障间多次反射，越过声屏障