1　概述

1 . 1　加快發(fā)展城市軌道交通的必要性城市化是世界各國共同的發(fā)展趨勢。發(fā)達(dá)國家城市化進(jìn)程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)告訴我們: 住房、環(huán)境和交通是影響城市發(fā)展的三大要素, 尤以交通為甚。當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)快速增長, 城市人口急劇增加, 特別是近 40 個(gè)百萬人口以上的大城市, 城市交通問題日益尖銳, 從而軌道交通工具迅速起步。地鐵、輕軌和單軌是最主要的軌道交通形式。隨著 99 年北京地鐵“復(fù)八線”的建成通車, 我國在北京、天津、上海和廣州建成的城市軌道交通線路已超過100 公里。我國快速軌道交通建設(shè)正面臨著大發(fā)展的歷史性機(jī)遇。

1 . 2　高架軌道交通

城市軌道交通按走行方式分為地下、地面和高架三種。高架軌道交通作為一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高效、安全的快速交通模式, 成為城市軌道交通建設(shè)的世界性趨勢。它相對于其它走行方式的優(yōu)勢在于:

(1)高架軌道交通經(jīng)濟(jì), 建設(shè)周期短。

高架軌道交通的優(yōu)越性是很明顯的: ①高架線路造價(jià)為地下線的 1/3, 高架車站的建設(shè)費(fèi)用為地下車站的 1/9, 運(yùn)營費(fèi)用是地下線的 1/3。建設(shè)一條地下線的資金可以建三條同樣長度的高架線。②由于高架線是在地面上建設(shè), 建造速度快, 適應(yīng)了大城市發(fā)展的需要。

(2)相對地面線與地面道路交通相沖突的缺點(diǎn), 高架軌道交通更為高效和實(shí)用。

(3)與普通道路交通運(yùn)輸形式相比, 高架軌道交通在完全封閉的系統(tǒng)中運(yùn)行, 安全性更好。

1 . 3　高架軌道交通的三大問題

振動、噪聲和城市景觀是高架軌道交通的三大問題。世界各國都非常重視高架軌道交通的振動噪聲以及它與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的研究。對于振動噪聲問題, 由于高架軌道交通大多穿越或位于鬧市區(qū)和居民區(qū), 因此輪軌噪聲、車輛噪聲等聲源產(chǎn)生的振動噪聲對周圍環(huán)境的影響變得十分突出。振動噪聲問題成為建設(shè)高架軌道交通的最大障礙, 能否將振動與噪聲控制在最低限度內(nèi), 是高架軌道交通在城市可行與否的關(guān)鍵。

2　高架軌道交通振動、噪聲源

2 . 1　主要振動源

(1)列車速度對結(jié)構(gòu)的豎向動力影響按 Chua 在文章中提供的車速 80km/h (22m/s)來考慮[ 1 ] , 根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)振動學(xué), 可不記列車速度對結(jié)構(gòu)動力的影響。

主要與車輛動力機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)及技術(shù)參數(shù)有關(guān), 如彈簧剛度、簧上質(zhì)量、簧下質(zhì)量等。

(3)軌道結(jié)構(gòu)振動

主要是與軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān), 如: 質(zhì)量、剛度、阻尼等。

(4)輪軌不平順

大量研究表明: 輪軌不平順是引起輪軌振動的主要原因, 主要包括車輪的不平順和軌道的不平順。

2 . 2　主要噪聲源

軌道交通系統(tǒng)的噪聲源有

(1)機(jī)械噪聲及結(jié)構(gòu)噪聲

①車輛運(yùn)行時(shí)輪軌部產(chǎn)生的噪聲。

滾動噪聲

由于車輪踏面和鋼軌表面粗糙, 凹凸不平, 鋼軌表面?zhèn)鄣仍? 車輛在鋼軌上運(yùn)行不是單純的滾動, 而是滾動的同時(shí)在極小的范圍產(chǎn)生跳動, 輪軌間出現(xiàn)一定沖擊, 使鋼軌的車輪產(chǎn)生強(qiáng)迫振動而發(fā)出的噪聲。

沖擊噪聲

輪軌沖擊噪聲是車輪通過鋼軌接頭、道岔部分以及車輪踏面擦傷、剝離后在鋼軌上運(yùn)行時(shí)由于沖擊而產(chǎn)生的噪聲。從噪聲源來考慮, 分為軌道振動和車輪振動而引起噪聲兩種情況。沖擊噪聲與滾動噪聲不同的是其沖擊, 而且是不連續(xù)的。

摩擦噪聲

摩擦噪聲是車輛通過小半徑曲線和道岔時(shí)產(chǎn)生的頻率較高的刺耳的“吱吱”聲。在曲線區(qū)段, 盡管車輪踏面有一定錐度, 車輛仍然不能以純滾動通過曲線, 這正是產(chǎn)生強(qiáng)烈刺耳尖叫聲的根本原因。

②結(jié)構(gòu)噪聲

由于輪軌表面相互作用產(chǎn)生的振動通過軌道、橋梁、地基等傳遞導(dǎo)致橋梁、地下結(jié)構(gòu)、附近建筑墻壁、樓板振動而輻射噪聲。