铁路与城市轨道交通CH

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1、第八章第八章 铁路与城市轨道交通铁路与城市轨道交通振动与噪声振动与噪声噪声和振动噪声和振动是密切相关的，不可分开是密切相关的，不可分开振动越大，则噪声也就越大振动越大，则噪声也就越大振动由固体介质传播振动由固体介质传播噪声由空气介质传播噪声由空气介质传播当物体振动时能引起噪声当物体振动时能引起噪声噪声也能引起固体介质的振动噪声也能引起固体介质的振动所以就要根据振动和噪声的特性采用适当的方法，以所以就要根据振动和噪声的特性采用适当的方法，以达到减振降噪的目的达到减振降噪的目的图图8-1 轮轨噪声示意图轮轨噪声示意图1振动对人的影响振动对人的影响人对振动的响应限界，这四个参数是：人对振动的响应限界

2、，这四个参数是：振动频率振动频率振动水平振动水平振动作用于人体的方向振动作用于人体的方向暴露时间暴露时间第一节第一节 振动的产生及评价标准振动的产生及评价标准 表表8-1 人体能承受振动加速度的最小值人体能承受振动加速度的最小值人人体体承承受受振振动动时时间间( (小小时时) )24248 84 4垂向振动加速度垂向振动加速度(m/s(m/s2 2) )0.140.140.310.315 50.530.53横向振动加速度横向振动加速度(m/s(m/s2 2) )0.10.10.220.224 40.350.355 5即即舒舒适适感感降降低低界界限限和和暴暴露露极极限限。把把“疲疲劳劳-工工效效

3、降降低低界界限限”的的相相应应值值除除以以3.15即即成成为为能能保保障障舒适的舒适的“舒适感降低界限舒适感降低界限”。当当人人处处于于较较强强振振动动环环境境中中，就就会会影影响响人人的的安安全全和和健健康康，因因此此制制定定保保障障安安全全与与健健康康的的振振动动“暴暴露露极极限限”，把把上上述述“疲疲劳劳工工效效降降低低界界限限”的的相相应值提高一倍，就成为振动的应值提高一倍，就成为振动的“暴露极限暴露极限”。2. 环境振动测量环境振动测量描述振动的物理量为频率和振幅描述振动的物理量为频率和振幅对人体来说，能感知的振动频率范围是对人体来说，能感知的振动频率范围是10.1kHz对于环境振动

4、，人们所关心的是人体反对于环境振动，人们所关心的是人体反映特别敏感的映特别敏感的180Hz的振动的振动加速度评价加速度评价加速度也常用加速度级加速度也常用加速度级La表示，其定义为：表示，其定义为： (dB) (8-1)式中式中a为振动的加速度有效值；为振动的加速度有效值；a0为加速度为加速度参考值参考值(10-6m/s 2)。单值振动级评价单值振动级评价用来评价振动对人体的效应，同时便于简化测用来评价振动对人体的效应，同时便于简化测量，其定义为：量，其定义为： 式中，式中，VL为振动计权加速度级为振动计权加速度级(dB)；VALi 为为每个频带的振动加速度级每个频带的振动加速度级(dB)；a

5、i为各个频带为各个频带的计权因子。的计权因子。3振动强度标准振动强度标准表表表表8-2 ISO8-2 ISO关于建筑物内振动限制值的建议值关于建筑物内振动限制值的建议值关于建筑物内振动限制值的建议值关于建筑物内振动限制值的建议值表表8-2 ISO8-2 ISO关于建筑物内振动限制值的建议值关于建筑物内振动限制值的建议值地地 点点时时间间振动级，振动级， dB dB， a a0 0=10=10-6-6(m/s(m/s2 2) )连续、间歇振动连续、间歇振动和重复性冲击和重复性冲击每天只发生数次每天只发生数次的冲击振动的冲击振动严格工作区严格工作区( (医院手术室、医院手术室、精密试验室精密试验室

6、) )全全天天X(Y)X(Y)轴轴Z Z轴轴混合混合轴轴X(Y)X(Y)轴轴Z Z轴轴混合混合轴轴717174747171717174747171住宅住宅白白天天77-77-838380-80-868677-77-8383107-107-110110110-110-113113107-107-110110夜夜间间74747777747474-74-979777-77-10010074-74-9797办公室办公室全全天天838386868383113113116116113113车间车间全全天天898992928989113113116116113113表表8-3 8-3 城市各类区域铅垂向城市

7、各类区域铅垂向Z Z振级标准值振级标准值(dB)(dB)区域类型区域类型适用地带范围适用地带范围昼间昼间夜间夜间0 0特殊住宅区特殊住宅区656565651 1居民、文教区居民、文教区707067672 2混合区、商业中心区混合区、商业中心区757572723 3工业集中区工业集中区757572724 4交通干线道路两侧交通干线道路两侧75757272铁路干线两侧铁路干线两侧80808080表表8-4 各国铁路环境振动限值各国铁路环境振动限值 表8-4 各国铁路环境振动限值国家国家限值限值(dB)(dB)依据或发布部门依据或发布部门中国中国8686“京京沪沪高高速速铁铁路路环环境境影影响响预预

8、评评价价”研研究究提提出出的建议值的建议值中国中国8080GB100701988GB100701988城市区域环境振动标准城市区域环境振动标准日本日本9090日本环境厅日本环境厅国际铁路联国际铁路联盟盟8686OREORE报告提出的建议值报告提出的建议值挪威挪威83.59183.591OsloGardermoenOsloGardermoen铁路的设计要求铁路的设计要求第二节第二节 噪声的产生及评价标准噪声的产生及评价标准表表8-5 典型的噪声强度典型的噪声强度交通运输噪声源交通运输噪声源离噪声源离噪声源距离距离( (英英尺尺) )噪声强度噪声强度(dBA)(dBA)其他噪声其他噪声源源离噪声离

9、噪声源距离源距离( (英尺英尺) )备备 注注喷气式飞机起飞喷气式飞机起飞200200130130空袭警报空袭警报痛阈噪声痛阈噪声汽车喇叭汽车喇叭3 3110110强功率摇强功率摇滚乐滚乐最大发声值最大发声值100100大声呼喊大声呼喊0.50.5非常令人烦恼非常令人烦恼重型卡车通过重型卡车通过50509090空气凿岩空气凿岩锤锤5050长长期期暴暴露露丧丧失失听力听力列列车车从从结结构构物物上上通过通过50508585城市公共汽车城市公共汽车50508080推土机推土机5050令人烦恼令人烦恼吸尘器吸尘器3 3列车通过列车通过50507575搅拌机搅拌机3 3高速公路高速公路50507070

10、割草机割草机5050停站列车停站列车50506565洗衣机洗衣机3 3有干扰有干扰低交通量道路低交通量道路50506060电视机电视机1010谈话谈话1010低交通量道路低交通量道路1001005050电冰箱电冰箱3 3安静安静4040图书馆图书馆3030细声谈话细声谈话1515非常安静非常安静0 0听力临界值听力临界值(1)声功率级声功率级 W为声功率(W)； W0为参考声功率，取110-12(W)(2)声强级声强级I为声强(W/m2)；I0为参考声强，取110-12(W/m2) （3）声压级声压级声压与声强的关系声压与声强的关系声压级计算式声压级计算式声功率级与声压级之间的关系声功率级与声

11、压级之间的关系空间点声源光滑地面点声源p为声压(N/m2)；p0为参考声压，取210-5(N/m2) 在同样声压情况下，不同的频率人的感受也不一样，有此声音悦耳，有些声音恐怖。人耳级感受的频率为20Hz20kHz，目前所用的噪声测量仪采用A加权方法。A加权曲线加权曲线等效噪声等效噪声等效声级LAeq为规定时间内A声级的能量平均值 连续信号：离散信号：噪声标准噪声标准 按按ISO的标准，的标准，90(或或85)dB时允许工作时允许工作8h，而每超过，而每超过3dB，工作时间相应减半，在，工作时间相应减半，在96dB噪声区，只能工作噪声区，只能工作2h。 我国我国1990年年11月颁布的铁路边界月

12、颁布的铁路边界噪声限值及其测量方法噪声限值及其测量方法 第三节第三节 铁路噪声的组成铁路噪声的组成牵引电机和动力设备噪声牵引电机和动力设备噪声轮轨相互作用和轨道结构振动噪声轮轨相互作用和轨道结构振动噪声车体的空气动力噪声车体的空气动力噪声如桥梁地段，还有结构的二次噪声如桥梁地段，还有结构的二次噪声如电力机车车辆，则还有受电弓噪声如电力机车车辆，则还有受电弓噪声高速列车的噪声高速列车的噪声主要有四部分组成：主要有四部分组成：轮轨噪声轮轨噪声结构噪声结构噪声受电弓噪声受电弓噪声车体空气动力噪声车体空气动力噪声综合噪声综合噪声四种噪声形成，计算式如下：四种噪声形成，计算式如下：式中，式中， 为列车通

13、过时的综合噪声，为列车通过时的综合噪声， l 为轮轨噪声为轮轨噪声 l 为结构噪声为结构噪声 l 为受电弓噪声为受电弓噪声 l 为车体空气动力噪声为车体空气动力噪声 城市轨道交通的结构二次噪声在综合城市轨道交通的结构二次噪声在综合噪声中占较大比重，如上海轨道交通噪声中占较大比重，如上海轨道交通3号号线，混凝土箱形梁共鸣引起的噪声，钢桥线，混凝土箱形梁共鸣引起的噪声，钢桥引起的噪声在总体噪声中占较大比重。引起的噪声在总体噪声中占较大比重。 轨道交通的空调噪声、电机噪声等也轨道交通的空调噪声、电机噪声等也在综合噪声中占一定的比重。在综合噪声中占一定的比重。第四节第四节 轮轨噪声轮轨噪声3种主要类型

14、：种主要类型：尖叫噪声尖叫噪声(啸叫噪声啸叫噪声)冲击噪声冲击噪声轰鸣轰鸣(或滚动或滚动)噪声噪声滚动噪声和波磨噪声滚动噪声和波磨噪声(轰鸣噪声轰鸣噪声) 由于钢轨或车轮表面的粗糙度，钢轨表面波磨等，当由于钢轨或车轮表面的粗糙度，钢轨表面波磨等，当列车通过时，就产生滚动噪声。列车通过时，就产生滚动噪声。 滚动噪声主要是由于轨面的粗糙度在轮轨接触条件下滚动噪声主要是由于轨面的粗糙度在轮轨接触条件下被压变形，使得车轮滚动过程中，轮轨接触斑的大小被压变形，使得车轮滚动过程中，轮轨接触斑的大小处于变化状态。处于变化状态。 另外：另外： 钢轨弹性模量变化也要占滚动噪声的：钢轨弹性模量变化也要占滚动噪声的

15、：310%； 轨头半径变化也要占滚动噪声的：轨头半径变化也要占滚动噪声的： 1015%；冲击噪声冲击噪声主要由于轮轨接触斑的瞬间分离，造成冲击噪声。主要由于轮轨接触斑的瞬间分离，造成冲击噪声。车轮通过轨缝、道岔或擦伤的车轮等在钢轨上滚车轮通过轨缝、道岔或擦伤的车轮等在钢轨上滚动时所引起的噪声动时所引起的噪声如低如低(高高)接头、钢轨剥落、车轮扁瘢等都可以引起接头、钢轨剥落、车轮扁瘢等都可以引起附加的轮轨动力附加的轮轨动力激发车轮和钢轨振动造成轮轨辐射噪声激发车轮和钢轨振动造成轮轨辐射噪声啸叫噪声啸叫噪声当车辆通过小半径曲线时当车辆通过小半径曲线时由于车轮受转向架的约束，不能正切于钢轨运行由于车

16、轮受转向架的约束，不能正切于钢轨运行也即车轴不能处于曲线的径向位置也即车轴不能处于曲线的径向位置引起车轮沿着钢轨滚动时横向滑过轨头引起车轮沿着钢轨滚动时横向滑过轨头由此产生轮轨接触表面的粘着和空转由此产生轮轨接触表面的粘着和空转引起车轮共振引起车轮共振接着产生强的窄频带的尖叫声接着产生强的窄频带的尖叫声噪声的频率噪声的频率车轮噪声峰值约在车轮噪声峰值约在1k2kHz范围内，属高频噪声；范围内，属高频噪声；钢轨噪声峰值约在钢轨噪声峰值约在5001kHz范围内，属中、低频噪声；范围内，属中、低频噪声；滚动噪声峰值在滚动噪声峰值在5001kHz范围内，主频集中在范围内，主频集中在500Hz左右，以中

17、、低频成分为主；左右，以中、低频成分为主；尖叫噪声的频率集中在尖叫噪声的频率集中在4k6kHz高频范围内。高频范围内。因此看出，轮轨噪声主要由钢轨振动产生。因此看出，轮轨噪声主要由钢轨振动产生。5. 轮轨噪声的预测轮轨噪声的预测(1) 轮轨表面粗糙度激励轮轨表面粗糙度激励(2) 车轮振动车轮振动(3) 钢轨振动钢轨振动(4) 轨枕振动轨枕振动(5) 声辐射声辐射 6. 轮轨噪声的估算轮轨噪声的估算(1) 无缝线路轨道无缝线路轨道 (2) 普通有缝线路轨道普通有缝线路轨道(3) 隧道内线路轨道隧道内线路轨道第五节第五节 减振降噪措施减振降噪措施1. 降低滚动噪声的措施降低滚动噪声的措施l(1)

18、车辆降噪措施车辆降噪措施l(2) 轨道减振降噪措施轨道减振降噪措施l(3) 线路旁隔音装置线路旁隔音装置2. 轮轨冲击噪声的降噪措施轮轨冲击噪声的降噪措施3. 钢轨波磨噪声的降低措施钢轨波磨噪声的降低措施4. 啸叫噪声的降低措施啸叫噪声的降低措施 第六节第六节 减振降噪型轨道结构减振降噪型轨道结构1轨道结构的振动和噪声特点轨道结构的振动和噪声特点(1) 轨道结构的选择轨道结构的选择(2) 无碴轨道结构的振动与噪声特点无碴轨道结构的振动与噪声特点(3) 对减振降噪型无碴轨道结构的要求对减振降噪型无碴轨道结构的要求2. 轨道结构部件与一般减振降噪措施轨道结构部件与一般减振降噪措施3. 城市轨道交通轨道结构钢轨扣件的选择城市轨道交通轨道结构钢轨扣件的选择谢谢大家！