地铁高架线路减振降噪技术探究

秦斌陈利平

广州地铁集团有限公司  广东广州  510000

摘要：随着地铁行业高速发展，振动及噪声问题使沿线的建筑物及居民生活受到不同程度的影响。文章对轨道振动和现有的降噪技术进行分析，并总结设计阶段、运营阶段采取的减振降噪措施，以期为同类工程提供参考。

关键词：减振、降噪技术、轨道

一、城市轨道交通噪声介绍

1、噪声的分类

城市轨道交通按产生噪声的声源可分为：轮轨噪声、车辆非动力噪声、牵引动力系统噪声、高架轨道噪声、地下轨道的地面承载噪声等。

2、噪声比重

当列车运行速度低于60km/h时，列车牵引电机及辅助设备噪声占主要成分。当列车以60km/h-200km/h速度运行时，轮轨噪声占主要成分。当列车运行速度高于200km/h时，空气动力噪声占主要成分。  

3、噪声特点

与其它交通类型噪声相比，城市轨道交通噪声具有一定的特点，可以总结概况为以下几个方面：

（1）轨道交通噪声源为流动污染。列车噪声是随着车辆的运行而传播的，其噪声持续时间较短。

（2）轨道交通噪声传播面较广。列车运行噪声较大再加上许多路段都采用高架桥设计，使得列车噪声源位置提高，更容易向外传播。

（3）轨道交通噪声具有暂时性和间歇性。、轨道目前已有减振降噪措施。

二、轨道专业常用减振措施降噪

1、设计阶段

（1）设计原则

a.根据国内外城市轨道交通振动控制应用实例，参照GB50157-2003《地铁设计规范》及HJ453-2008《环境影响评价技术导则-城市轨道交通》的要求，对于超标敏感点，采用减振措施基本原则如下：

①对于减振≥8dB或距外轨中心线5米内的超标敏感点（下穿敏感点），二次结构噪声超标敏感点，采取特殊减振措施。推荐采用钢弹簧浮置板整体道床或其他同等减振效果的减振措施。

②对于距外轨中心线5m到10m范围，6dB≤环境振动超标量（VLzmax）＜8dB；环境振动超标量（VLzmax）＜6dB且二次结构噪声超标，采取高等减振措施。推荐采取梯形轨枕或其他同等减振效果的减振措施。

③对于其它环境振动超标量（VLzmax）＜6dB环境敏感点，采取中等减振措施。推荐采取GJ-Ⅲ型减振扣件或其他同等减振效果的减振措施。

b.根据《地铁设计规范》（GB50157-2013）第29章规定：“轨道减振措施宜根据列车通过时段的最大振动级的预测超标量进行设计，其总长应大于环境保护目标的长度，且不应小于最大列车编组长度”。

（2）轨道减振方案

为确保沿线敏感目标的噪声和振动满足GB3096-2008《声环境质量标准》及GB10070-88的要求，轨道专业结合环评报告采用分级减振措施。

（3）减振设施

根据环评报告，高架段沿线各敏感点所需采取的环保措施：考虑采用声屏障进行隔声，同时采用轨道减振措施（梯形轨枕）降低高架段二次结构噪声。梯形轨枕在左右线均设置，声屏障在近敏感点一侧设置。

梯形轨枕利用减振材料等支承结构实现了轻量级质量弹簧系统的设置，成为一种低噪声、地振动的轨道结构，主要用于降低桥梁的二次结构噪声，其降噪效果可按3～4dB考虑。目前，梯形轨枕在国内地铁高架线已有成熟应用。

减振扣件直接降低了钢轨的支承刚度，列车通过时的钢轨动态位移及振动加速度均增大，一方面会影响到列车运行的动态平稳性，另一方面会加速轮轨磨耗并提高轮轨噪声。设计上一般不建议在高架新建线路上安装实施。

钢弹簧浮置板道床可以降低桥梁隧道二次结构噪声，钢弹簧浮置板道床降噪效果最好，降噪效果可按              7～10dB考虑。降噪效果略高于梯形轨枕，但经济成本也更高。钢弹簧浮置板道床最小轨道结构高度为 650mm，轨道恒载大，对桥梁会有一定的影响，一般仅在地下线使用。

（4）声屏障

设置声屏障是防治地铁运行噪声对环境污染的主要措施之一，已经在国内外广泛使用。高速铁路路基段普遍使用 3 m 高直立式声屏障，部分降噪要求较高的路段或者高层住宅，设置了封闭式声屏障。

采取 3 m 高直立式声屏障对该敏感点 5 层及以下有降噪效果，降噪量为1.7 ～ 9.2 dB( A) ，1～3 层降噪效果明显，降噪量为4.7 ～ 9.2 dB( A) ，受声屏障高度所限，对6层以上无降噪效果。增加声屏障高度，声程差相应增加，降噪量随之增加。

采取 10 m 高直立式声屏障，降噪效果及范围均提高，对各层均有降噪效果，其中，在 11 层及以下降噪量 为6. 2～18.5 dB( A)

采取半封闭声屏障，声影区覆盖整个居民楼，降噪 效果好，降噪量为 13.5 ～ 21.9 dB( A) ，轨面以上随着楼层增加，降噪量降低。

2、运营阶段

（1）加强轨道设备的维护、保养，确保设备状态良好，及时消除钢轨波磨。

（2）轨道开展经常性的养护维修，保持轨道平顺、几何状态良好。

三、降噪的新技术、新设备

噪声的控制应从噪声源、传播途径和接受者三方面入手，综合车辆、轨道、桥梁及声屏障等各种措施，形成噪声防治体系，特别应充分开发车辆的降噪潜能，从源头降低噪声。

1、通过以上分析，既有线路可采取以下措施降低噪声：

(1)车轮上安装降噪阻尼环；

(2)车辆两侧设置裙板；

(3)在小半径曲线地段安装阻尼钢轨；

(4)靠轨道两侧增加吸声板；

(5)对未设置声屏障路段增设声屏障；

(6)列车降速运行；

(7)对敏感点安装通风隔声窗。

2、轨道专业

（1）阻尼钢轨

钢轨阻尼减振降噪装置由“迷宫式约束阻尼结构+钢轨吸振器”组成。阻尼材料为双组份聚氨酯，迷宫式约束阻尼结构的阻尼面积远大于普通约束阻尼层粘贴表面积，阻尼效果显著提高，能增大钢轨高频段的阻尼，抑振钢轨振动，从而有效控制钢轨噪声。钢轨阻尼主要通过抑制钢轨的振动来实现降噪。从减振降噪原理及一些工程的试铺效果来看，阻尼钢轨主要适合在小半径曲线地段使用，用于降低轮轨摩擦的高频噪声。

（2）道床吸声板

吸声板的种类和材质较多，有泡沫塑料、石棉、微孔陶粒混凝土、陶瓷等。吸声板在国内地铁中应用很少，仅在个别工程中有过试验段。2010 年，上海 3 号线曾在石龙路站地面线试铺了双线 100m 微孔陶粒混凝土吸声板并进行了降噪效果测试。从现有少数应用案例来看，吸声板的降噪效果可达到              3～5dB（A），吸声板的铺设覆盖范围越大，效果越好。在不影响桥面设备安装的情况下，可全线预留预留吸声板的安装条件。道床吸声板属脆性材料，使用过程中会有一定程度磨损，碎屑直接掉落在道床，维护工作量加大。

（3）嵌入式轨道

与传统轨道结构形式和受力特点不同，嵌入式轨道结构改变了传统轨道由扣件的点支撑的受力形式，变为由高分子材料包裹、支承的连续受力形式。依靠具有弹性性能的高分子阻尼材料，减少钢轨自身振动。又因高分子阻尼材料浇筑后材料熟化变性凝固，钢轨在高分子材料浇筑后不可移动。因其结构特点和材料性能，比传统结构形式轨道具有减震、降噪、耐磨、维护量小的特点。

四、其他措施

除了地铁自身采取相关降噪方法外，建议外部单位提出以下措施1、业主加装降噪措施

（1）加装实心的隔声门，周边密封。

（2）加装中空玻璃、夹层玻璃（玻璃之间加上PVB中间膜）、双层窗户

（3）声屏障的作用仅能体现在较低的几个楼层，对于较高楼层来说，常规的声屏障则不起作用，除非声屏障加到跟高层住宅高度相当，这显然是不现实的。阳台内的噪声主要来自于上层阳台底面的一次反射声，对阳台底面铺设吸声材料可显著地增加阳台的插入损失，当材料吸声系数为0.6时，最大插入损失可达6dB（A），该办法简单有效。

2、绿化降噪

植物本身是一种多孔材料，具有一定的吸声功能，能对声波进行反射和吸收。高大密植树木的降噪作用十分明显。

3、规划建议

城市规划区高架线两侧前排可规划为盛业金融用地及文化娱乐用地，尽量不要规划为声敏感建筑用地；距离线路50m的后排建筑可规划为居住用地；学校、医院、敬老院等特殊敏感建筑宜规划距离线路150m以外。

结论

文章针对地铁轨道振动及噪声问题，总结地铁在减振降噪方面所采取的各类监测和控制措施，以期为同类工程提供参考。以上各项整治措施均应结合线路实际情况，经过技术方案和经济效益综合分析后择优选用。

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