常安東 于遠智

沈陽地鐵集團有限公司運營分公司

引言

針對城市軌道交通振動和噪聲問題，國內(nèi)外也探索出一系列著眼于軌道結(jié)構(gòu)振源處的控制振動方法，尤其是減振軌道的廣泛應(yīng)用，能夠有效減少振動對沿線周圍環(huán)境的影響。對不同軌道結(jié)構(gòu)的振動特性和減振效果，不少學者展開了仿真和試驗研究，巫江建立車輛軌道耦合有限元模型，計算地鐵四種軌道結(jié)構(gòu)動力特性，并從振動加速度級、三分之一倍頻程、傳遞函數(shù)等指標分析幾種軌道結(jié)構(gòu)的減振效果，發(fā)現(xiàn)梯形軌枕減振效果最好，普通軌道最差。對某地鐵隧道內(nèi)五種軌道結(jié)構(gòu)進行振動測試，發(fā)現(xiàn)鋼彈簧浮置板對隧道壁減振效果最好。這些研究中很少把鋼軌波磨對軌道結(jié)構(gòu)振動的影響考慮進去，而現(xiàn)場鋼軌波磨出現(xiàn)較普遍，在這種情況下，鋼軌的振動一定會受到影響，至于實際影響有多大，就需要根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)進行定量分析。

1、鋼軌波磨現(xiàn)場測試

1.1 鋼軌不平順

現(xiàn)場調(diào)查某地鐵線路半徑為390m的普通短軌枕軌道和先鋒扣件軌道(兩處路段的道床均為混凝土整體道床)以及半徑為400m的鋼彈簧浮置板軌道處(鋼彈簧浮置板軌道采用普通扣件)的曲線內(nèi)外側(cè)鋼軌波磨情況。發(fā)現(xiàn)三種類型軌道的曲線內(nèi)側(cè)鋼軌表面均有明顯的波磨，外側(cè)鋼軌表面肉眼看不到明顯的波磨。上述三種軌道結(jié)構(gòu)所在曲線半徑接近，運行同樣的地鐵列車，因此，下文可以對其鋼軌波磨特征和振動特性進行對比分析。

表1 不同軌道結(jié)構(gòu)鋼軌波磨通過頻率

1.2 鋼軌波磨對車輛振動噪聲的影響

1.2.1 振動分析

為研究鋼軌波磨在時域內(nèi)對車輛振動的影響，需對測試結(jié)果進行時域分析，處理過程中對測試數(shù)據(jù)進行了1500Hz低通濾波。限于篇幅，下圖只給出了軸箱的垂向振動加速度結(jié)果?？梢钥闯?，車輛通過具有波磨的測試斷面時，軸箱的振動相對于無波磨區(qū)顯著增大，對應(yīng)低軌的左側(cè)軸箱的垂向振動比右側(cè)軸箱更為劇烈，即鋼軌波磨會加劇軸箱振動。

軸箱垂向振動加速度

1.2.2 噪聲分析

對試驗列車車內(nèi)噪聲測試結(jié)果進行A計權(quán)聲壓級分析，可以得到動車和拖車車內(nèi)噪聲在整個測試區(qū)間隨運營里程的變化情況。從下圖可以看出，在波磨比較嚴重的測試斷面1和2附近，動車和拖車車內(nèi)噪聲均有明顯增大，從速度曲線上也可以看出，列車在通過測試斷面之前已經(jīng)完成了整個加速過程，因此可排除列車速度對車內(nèi)噪聲的影響，進而推斷出：鋼軌波磨會惡化車內(nèi)噪聲環(huán)境，影響旅客乘坐舒適性。

車內(nèi)噪聲聲壓級

結(jié)束語

總而言之，基于地鐵線路試驗區(qū)間鋼軌波磨測試和振動噪聲線路試驗，分析了鋼軌波磨對地鐵車輛振動噪聲的影響。試驗結(jié)果表明，采用減振扣件——先鋒扣件的軌道容易產(chǎn)生短波長鋼軌波磨；鋼軌波磨是導(dǎo)致車輛振動和車內(nèi)噪聲過大的關(guān)鍵因素。研究結(jié)果可為地鐵線路波磨治理及車輛振動噪聲控制提供參考。

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