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        鋼軌波磨對地鐵車輛振動噪聲的影響

        2018-01-15 11:15:50常安東于遠智
        環(huán)球市場 2017年33期
        關(guān)鍵詞:波磨軸箱扣件

        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。

        [1]李元康,王安斌,徐寧,王志強,張喆玉.鋼軌波浪磨耗測試分析研究[J].材料開發(fā)與應(yīng)用,2016,31(04):7-11.

        [2]劉景宇.地鐵彈性體輪軌耦合系統(tǒng)振動特性研究[D].北京交通大學,2016.

        [3]馮揚.地鐵振動頻率對于車輛動力學的影響[A].中國力學學會動力學與控制專業(yè)委員會.第十屆動力學與控制學術(shù)會議摘要集[C].中國力學學會動力學與控制專業(yè)委員會,2016:2.

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