賈利華

（山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濟(jì)南250000）

在車(chē)輛段綜合開(kāi)發(fā)項(xiàng)目當(dāng)中，噪聲問(wèn)題逐漸明顯，并且對(duì)于周?chē)h(huán)境也會(huì)造成較強(qiáng)的噪聲干擾，為實(shí)現(xiàn)軌道交通工程的綠色建設(shè)，本文開(kāi)展軌道減振對(duì)上蓋二次結(jié)構(gòu)的降噪效果研究。

1 振動(dòng)源強(qiáng)效果影響

在對(duì)軌道減振對(duì)上蓋二次結(jié)構(gòu)的降噪效果影響進(jìn)行研究時(shí)，首先針對(duì)振動(dòng)源強(qiáng)效果進(jìn)行明確。振動(dòng)源強(qiáng)是軌道周?chē)h(huán)境影響評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類(lèi)型之一，若振動(dòng)源強(qiáng)過(guò)低，則說(shuō)明振動(dòng)的影響可能會(huì)被低估；反之，振動(dòng)源強(qiáng)過(guò)高，則說(shuō)明出現(xiàn)了浪費(fèi)的現(xiàn)象[1]。在實(shí)際開(kāi)展軌道交通工程的過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照實(shí)際運(yùn)營(yíng)列車(chē)的情況、軌道條件以及其行駛的速度條件，對(duì)振動(dòng)源強(qiáng)進(jìn)行合理選擇。為進(jìn)一步驗(yàn)證軌道減振措施對(duì)上蓋二次結(jié)構(gòu)振動(dòng)源強(qiáng)效果影響，本文選擇將其減振效果作為研究對(duì)象[2]。通過(guò)將未引入軌道減振措施的道床和引入軌道減振措施的道床進(jìn)行比較，并通過(guò)對(duì)軌道第15 股道進(jìn)行原位換鋪獲取到最直接的減振效果。將列車(chē)行駛的速度分別控制在4.5km/h、14.5km/h和24.5km/h，通過(guò)該列車(chē)行駛在兩種不同的軌道結(jié)構(gòu)上運(yùn)行，測(cè)定其對(duì)周?chē)仄旱幕A(chǔ)減振效果，并將結(jié)果進(jìn)行記錄，繪制成如圖1 所示的振動(dòng)源強(qiáng)效果影響對(duì)比圖。

圖1 振動(dòng)源強(qiáng)效果影響對(duì)比圖

從圖1 可以看出，在三種不同列車(chē)行駛速度下，減振措施實(shí)施前的減振效果明顯小于減振措施實(shí)施后的減振效果，減振措施實(shí)施前減振效果在8.26dB～9.81dB 范圍以?xún)?nèi)，減振措施實(shí)施后減振效果在16.25dB～19.54dB 范圍以?xún)?nèi)。同時(shí)，三種不同列車(chē)行駛速度中，24.5km/h 行駛速度的變化差異最大，14.5km/h 行駛速度的變化差異最小。

為了更加直觀地了解軌道減振措施對(duì)上蓋二次結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)源強(qiáng)效果影響，考慮到在振源的周?chē)尤霃椥圆牧?，?duì)振動(dòng)傳播的途徑進(jìn)行切斷。在實(shí)施軌道減振的過(guò)程中，充分利用彈性元件對(duì)軌道進(jìn)行隔離的方式，能夠快速降低振動(dòng)的傳遞。根據(jù)不同彈性單元的結(jié)構(gòu)不同，可將其劃分為多種不同類(lèi)型的減振。本文結(jié)合微分方程，對(duì)質(zhì)量-彈簧體系振動(dòng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量描述。在振動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)彈性元件將基礎(chǔ)力劃分為兩個(gè)部分，其中一個(gè)是通過(guò)彈簧傳遞，另一個(gè)是通過(guò)阻尼傳遞，兩種振動(dòng)在傳遞的過(guò)程中形成的力相位差角度呈現(xiàn)出直角，因此也進(jìn)一步驗(yàn)證了機(jī)處理為兩個(gè)力合成而來(lái)。圖2 為絕對(duì)傳遞率曲線示意圖。

圖2 絕對(duì)傳遞率曲線示意圖

圖2 中四條曲線分別為四個(gè)不同阻尼比條件下得出的隔振效果變化曲線。從圖2 中可以看出，隨著頻率比w/wn的不斷增加，絕對(duì)傳遞率的數(shù)值越來(lái)越小，則表示隔振效果越好。在阻尼比條件不同的情況下，四種曲線的變化幅度特點(diǎn)完全相同，根據(jù)圖2 中所示內(nèi)容，當(dāng)頻率比w/wn數(shù)值在1.25～2.50 范圍以?xún)?nèi)時(shí)，隔振效率可達(dá)80%以上，具有最佳的隔振效果。

2 上蓋建筑降噪效果影響

為了對(duì)比軌道減振措施在實(shí)施前后對(duì)上蓋二次結(jié)構(gòu)的降噪效果影響，在上蓋二層結(jié)構(gòu)的15 股道正上方樓板結(jié)構(gòu)的中心位置放置一個(gè)垂直方向的振動(dòng)加速度裝置，與實(shí)施軌道減振措施前相比，實(shí)施減振措施后的軌道上，當(dāng)列車(chē)行駛速度為24.5km/h時(shí)，減振效果得到明顯改善。隨著振動(dòng)在軌道車(chē)輛段的上蓋二層結(jié)構(gòu)上的振動(dòng)不斷傳遞，減振措施處理后的上蓋二層結(jié)構(gòu)振動(dòng)明顯高于上蓋三層結(jié)構(gòu)振動(dòng)效果。振動(dòng)會(huì)進(jìn)一步引起噪聲的產(chǎn)生，通過(guò)實(shí)施減振措施能夠有效控制振動(dòng)，起到降低噪聲的作用。為進(jìn)一步探究軌道減振措施的實(shí)施對(duì)上蓋建筑降噪效果的具體影響，在上蓋二次結(jié)構(gòu)正上方樓板的中心位置設(shè)置聲級(jí)測(cè)量設(shè)備，并將測(cè)量結(jié)果與未實(shí)施軌道減振措施的道床進(jìn)行對(duì)比。同樣將列車(chē)的行駛速度設(shè)置為4.5km/h、14.5km/h 和24.5km/h，將結(jié)果進(jìn)行記錄，并繪制成如圖3 所示的上蓋建筑降噪效果影響對(duì)比圖。

圖3 上蓋建筑降噪效果影響對(duì)比圖

從圖3 對(duì)比圖可以看出，在三種不同列車(chē)行駛速度下，減振措施實(shí)施前的降噪效果明顯小于減振措施實(shí)施后的減振效果，減振措施實(shí)施前減振效果在4.26dB～6.29dB 范圍以?xún)?nèi)，減振措施實(shí)施后減振效果在11.98dB～10.33dB 范圍以?xún)?nèi)。從圖3 對(duì)比結(jié)果及數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步得出，在實(shí)施軌道減振措施后，噪聲得到明顯改善。將振動(dòng)源強(qiáng)效果影響和上蓋建筑降噪效果影響進(jìn)行比較也能夠看出，降噪效果與減振效果相比差異較大，聯(lián)系實(shí)際得出，除了受到車(chē)輛自身狀態(tài)的影響之外，主要是由于結(jié)構(gòu)造成與減振效果之間計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的影響，造成了上述現(xiàn)象的發(fā)生。

3 軌道減振下的上蓋二次結(jié)減振降噪頻率特征

針對(duì)此方面的研究中，可顯著地看出，結(jié)合不同軌道減振措施的應(yīng)用，由于行駛列車(chē)所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性噪聲，基于頻率層面分析，其具有一致性的特點(diǎn)。在對(duì)噪聲的峰值、低谷值分析的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)一個(gè)較為特殊的規(guī)律：對(duì)結(jié)構(gòu)性噪聲降噪處理效果較好的行為基本發(fā)生在一個(gè)指定范圍內(nèi)。其降噪效果較好的峰值大約在50.0Hz～80.0Hz 范圍內(nèi)，而結(jié)構(gòu)性噪聲的峰值大約在25.0Hz～40.0Hz 范圍內(nèi)。即當(dāng)列車(chē)在行駛過(guò)程中，其行駛的時(shí)速為25.0km/h 時(shí)，不同的軌道結(jié)構(gòu)性噪聲呈現(xiàn)一種相對(duì)下降趨勢(shì)，這一變化趨勢(shì)與早證振動(dòng)頻率的原始特性具備相同的趨向性，即減振f 在大于或等于40.0Hz 時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)減振效果。當(dāng)減振軌道的噪聲頻率處于70.0Hz～85.0Hz 時(shí)，結(jié)構(gòu)性噪聲出現(xiàn)波谷，因此在此種條件下，對(duì)于列車(chē)行駛的降噪效果相對(duì)較差，此時(shí)噪聲分布在120.0Hz～160.0Hz 范圍內(nèi)。綜合上述分析，不同的噪聲結(jié)構(gòu)與減振處理結(jié)構(gòu)，在上蓋二次結(jié)減振降噪過(guò)程中，所起到的效果是不同的，此時(shí)振動(dòng)等級(jí)的排序也存在顯著的差異性[3]。產(chǎn)生此種問(wèn)題的原因不僅在于參與試驗(yàn)的列車(chē)中途發(fā)生變更，同時(shí)也可能由下述四點(diǎn)原因?qū)е拢浩湟?，在?duì)噪聲等級(jí)的計(jì)算中，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果可能存在差異，結(jié)構(gòu)性噪聲的計(jì)算主要是通過(guò)列車(chē)行駛過(guò)程中聲壓的有效性所計(jì)算的，而此時(shí)的時(shí)域峰值在計(jì)算中卻無(wú)法直接統(tǒng)計(jì)。其二，不同的噪聲在頻率層面分析，是具備差異性的，假定此時(shí)Z 等級(jí)噪聲的頻率范圍在小于80.0Hz，大于1.0Hz 范圍內(nèi)，而結(jié)構(gòu)性噪聲的頻率范圍卻在15.0Hz～600.0Hz 范圍內(nèi)，那么在進(jìn)行噪聲實(shí)際計(jì)算的過(guò)程中，對(duì)于頻率過(guò)高的噪聲便無(wú)法有效識(shí)別。其三，在對(duì)噪聲的振動(dòng)計(jì)權(quán)方面存在差異，此種差異也可以認(rèn)定為是頻率的重疊范圍不同，如圖4 所示。

圖4 計(jì)權(quán)曲線對(duì)比圖

其四，由于列車(chē)結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)，從而與其行駛速度產(chǎn)生某種關(guān)聯(lián)，此種差異性在統(tǒng)計(jì)中更為直接。為了驗(yàn)證上文對(duì)此提出的假設(shè)，對(duì)行駛的列車(chē)進(jìn)行振動(dòng)速度的實(shí)測(cè)，并得到如圖5 所示結(jié)果。

圖5 振動(dòng)速度與結(jié)構(gòu)噪聲對(duì)比

經(jīng)過(guò)測(cè)試后列車(chē)振動(dòng)速度與列車(chē)行駛中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性噪聲計(jì)算結(jié)果相吻合，從圖5 中的結(jié)果可以對(duì)比得出，減振措施實(shí)施后結(jié)構(gòu)噪聲降噪效果明顯有所提高。因此可以認(rèn)為上文提出的假設(shè)成立?？梢灾苯油ㄟ^(guò)結(jié)構(gòu)二次噪聲計(jì)算方法，對(duì)振動(dòng)級(jí)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)與半經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)。綜上所述，完成對(duì)軌道減振下的上蓋二次結(jié)減振降噪頻率特征的分析與研究。

結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)開(kāi)展軌道減振對(duì)上蓋二次結(jié)構(gòu)的降噪效果影響研究，以具體地鐵編組車(chē)輛為例，將列車(chē)分別控制在4.5km/h、14.5km/h 和24.5km/h，三種不同行駛速度下驗(yàn)證軌道減振措施實(shí)施前后的減振效果和降噪效果。通過(guò)本文研究進(jìn)一步得出，通過(guò)實(shí)施軌道減振措施能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道列車(chē)上蓋二層結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制，并進(jìn)一步改善列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲，實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)肼暛h(huán)境的有效處理。在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)本文上述總結(jié)的軌道減振下的上蓋二次結(jié)減振降噪頻率特征，可采取對(duì)上蓋建筑物進(jìn)行規(guī)劃布局，避免采用聲輻射效率高的輕型結(jié)構(gòu)等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)其降噪處理。