地下外环境下轨道交通列车自环境激励声友好性初探

世界范围内各种轨道结构形式，无论速度快慢，无论是货运还是客运铁路，都存在不同程度的波磨。波磨对车辆运行质量有着显著的影响，车辆经过波磨时存在明显的周期性振动，大大削弱乘坐舒适性，波磨造成的冲击振动不仅产生噪声、损伤车轮，严重时会危及列车安全。

地下外环境下走行的列车大多数是地铁。固定的列车在固定的轨道上日复一日地运行，轮轨关系是地下外环境下列车自环境激励声友好性研究的重中之重。

1.地铁列车声能量倍频程分析

测试表明，地铁列车平均速度69.0km／h时声能量集中在中心频率400～1 600Hz的1／3倍频带内，占到总能量的85.0%。不同速度下各频带内的声能量贡献率可以参见图4－5。88%～95%的声能量集中在250～2 500Hz，即地铁噪声集中在中低频段。富集能量的630Hz和800Hz两个频带是列车维护者首先要对治的频段。

图4－5　不同运行速度下1／3倍频带声能量贡献率

2.轮轨接触噪声控制

由于轮轨耦合匹配中轨道表面的波磨和车轮踏面摩擦损伤，轮轨相互激励就成了车辆走行系统的主要噪声源。另外，列车通过曲线时轮缘与轨顶内侧面摩擦产生的高频噪声也是一个方面。因此，要对轨道车辆噪声进行控制，追本溯源，对噪声源进行控制是最有效的方法，如从消除噪声源的声强或减弱噪声源的声强两个方面入手。

1）通过在车轮的侧面安装降噪阻尼器来降低车轮振动噪声

车轮侧面安装降噪阻尼器后，轮轨的振动激励会传递给降噪阻尼器，引起降噪阻尼器的谐振，降噪阻尼器将吸收车轮振动的能量，从而达到降低噪声的目的。该技术可以降低车轮的振动辐射噪声10dB（A）左右，对1 000Hz以上高频噪声，降噪效果尤其显著，是降低轮轨摩擦啸叫噪声的理想方法。阻尼器的安装位置与所产生的效果有直接关系，愈接近声源效果愈明显。

车辆通过曲线时，由于离心力作用车轮轮缘和钢轨挤压所产生的高频啸叫噪声，可以在车辆转向架上加装轮缘润滑装置或在曲线段涂抹润滑脂的方式来解决噪声和轮轨摩擦问题，能有效地降低噪声。

2）通过改善线路条件来降低轮轨噪声

改善线路条件是城市轨道交通噪声控制的一个很关键、很有效的环节。要通过改善线路条件来达到降低噪声的目标，提高钢轨接触表面的平整度是关键因素。目前，国内大多采用钢轨打磨车对轨道进行打磨的方式来消除轨面的波磨损坏，降低钢轨表面粗糙度，降噪效果比较显著。可以采用新型的轨道结构及增加柔性垫层（如弹性垫板、柔性扣件等）的钢轨铺设机构，以减低车轮通过时的冲击产生的噪声。另外，还可以增强钢轨垂向刚度，在车辆通过钢轨时有效地降低钢轨垂向振动，从而来实现降噪目的；或将原先的有缝线路改为无缝长线路，并尽可能地避免小曲线半径线路，借此降低噪声。(www.xing528.com)

3.轮轨啸叫噪声对治

降低城市轨道交通轮轨啸叫等形式的噪声的主要方式是减少轮轨不平顺，降低轨道部件的振动加速度。

1）设置弹性车轮

弹性车轮对降低轮轨噪声有帮助，尤其对减少列车通过曲线轨道时的啸叫噪声特别有效，能降噪10～20dB。如果在弹性车轮上再安装吸振材料，又可以减少啸叫噪声5～15dB。

2）在车轮或钢轨上安装吸振材料

钢轨的振动被吸收后，可以减少钢轨的振动噪声向大气辐射，并且吸振材料安装在钢轨上比安装在车轮上效果更好。

3）在钢轨踏面涂增粘剂或侧面涂润滑剂

如在车轮踏面或钢轨顶面安装涂抹增粘剂的摩擦增强器，可减小车轮在钢轨顶面的滑动，从而减小轮轨滑动噪声和啸叫噪声。在钢轨侧面涂润滑剂也可减小轮轨间的轮缘摩擦，从而减少列车通过曲线轨道时的啸叫噪声。

4）提高车轮的圆顺度和钢轨的平顺度

车轮的定期镟修对控制撞击噪声和滚动噪声非常有效。在车轮踏面整修的同时，经常打磨钢轨，可使这类噪声得到有效的控制。尤其对波形钢轨进行校正性打磨，降噪效果更加明显。

5）消灭钢轨局部不平顺，减少轮轨冲击噪声

钢轨局部不平顺主要指钢轨表面缺陷和钢轨接头，通过打磨可以减少甚至消灭钢轨表面缺陷。采用无缝线路可以减少由钢轨接头引起的撞击噪声，一般可降噪5dB。