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原文传递从轨道结构降低城市轨道交通高架结构振动与噪声的研究与应用

论文题名：	从轨道结构降低城市轨道交通高架结构振动与噪声的研究与应用
关键词：	轨道结构;城市轨道交通;轨道交通高架桥;结构振动;结构噪声;振动加速度;铁垫板;板刚度;桥面;扣件;钢轨;振动速度;轮轨力;峰值;降噪;橡胶垫;分析表;现场测试;减振;垂向振动
摘要：	我国轨道交通建设方兴未艾。采用高架敷设方式带来沿线噪声问题，如无有效措施而采用地下线，无疑增加城市经济负担，运营成本也将大大增加。结构噪声是高架噪声的主要声源之一，本文即从轨道结构角度展开对降低高架结构噪声的研究。通过现场测试和分析轨道交通高架桥噪声特性，结果显示其呈现宽频特征，最高可达 8kHz。主要噪声源为轮轨噪声、车辆动力噪声及结构噪声构成。噪声主要以 1500Hz 以下的中低频为主，桥面噪声峰值处于750～800Hz左右，桥下峰值在80～125Hz，远场在上述两个频段均出现峰值。通过相干性、重相干以及传递函数分析表明，噪声与梁面振动在低频段 (200Hz以下)存在相当高的相干性，达到0．8，其峰值出现在80～125Hz之间，且随列车速度的增加无显著变化；钢轨垂向振动对噪声影响不显著，与噪声相干性均在0.3以下。通过对轨道结构测试分析表明：依钢轨、铁垫板、支承块，其振动加速度及速度依次衰减明显，支承块间钢轨垂向振动加速度及速度均大于扣件处约 10～20%；横向加速度约为垂向的25％左右(非支承点)，横向速度约为垂向的 130%～300%。扣件对钢轨振动具有明显影响，相同轨道结构而不同的车辆对轨道结构振动的影响差异巨大。采用车辆—轨道统—模型分析扣件减振参数对轮轨桥的振动表明：上下垫板刚度分别为20、20kN/mm，30、30kN/mm，40、40kN/mm，80、80kN/mm时，随着垫板刚度减小，桥面振动加速度、振动速度在上述范围内显著减小，从刚度值80kN/mm降低至20kN/mm，峰值降低约50%，能量衰减显著，车轮振动特性变化同桥面；钢轨及铁垫板振动加速度、振动速度有所增大，在20～80KN/mm 范围内变化不显著；轮轨力随着垫板刚度减小而显著减小，峰值可降低一半; 随着阻尼增大，钢轨、铁垫板振动加速度、振动速度均有所减小，幅度不显著，桥面、车轮及轮轨力均增加，且变化较为显著;相同组合刚度，上下垫板刚度不同组合对轮轨桥的振动影响有微小差别，上下垫板采用同一刚度与不同刚度相比，对减少结构噪声更优；随着行车速度的提高，轮轨桥的振动加速度、速度均有所增加，其中以钢轨最为显著，桥面最不明显，振动频率范围一致扩大。通过选取上下垫板相同刚度为22kN/mm～25kN/mm的垫板，与WJ—2扣件进行理论分析表明，通过降低垫层刚度对降低桥面结构振动效果显著，速度峰值降低50%，预期其噪声可降低 3dB 以上，在桥面上中高频成份将较原扣件有所增加。采用双层橡胶垫，上下铁垫板之间的联系采用“自锁式结构”，橡胶垫基本上是从无载开始工作，充分利用了橡胶的弹性;两层橡胶垫都采用“轨道非线性高扭抗减振垫板”设计。通过对试验段进行现场测试，新型扣件与WJ-2扣件相比，在50～1500Hz范围内有不同程度的降噪作用，但在1500Hz以上噪声有所增加，总体降噪不明显。在桥下降噪＞6dB(A)，在路边 25m 处降噪＞4dB (A)，有明显降噪效果，证明轨道减振对降低结构噪声作用显著。关键词：轨道交通，结构噪声，轨道结构，减振扣件，噪声控制
作者：	刘加华
专业：	道路与铁道工程
导师：	练松良
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输工程学院
学位年度：	2006
正文语种：	中文