铁道车辆异常振动噪声的原因分析

(整期优先)网络出版时间:2021-07-02
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铁道车辆异常振动噪声的原因分析

刘伟 1 程凯伟 2

1 中车唐山机车车辆有限公司,河北省 唐山市 063000 2 北京局集团有限公司天津动车客车段, 北京

 摘要:地铁是城市公民交通出行常用的工具,在运行阶段,不仅要保障安全性、高效性,也需要做好各类异常振动噪声问题的细致化处理,避免潜在安全隐患问题处理,导致地铁车辆异常运行,影响市民的出行安全或带来经济损失。

  关键词:地铁;异常震动;噪声问题;应对措施

  引言:地铁是轨道交通运输工具的基本构成,其主要特征是大运量、安全性、便捷性、舒适性较强,因此受到广大市民的推崇。地铁在建设发展阶段,是结合地方交通运输实际要求所进行的,因此在城市交通压力处理的过程中,其本身有着特殊影响。现如今我国各个地区建设地铁,因运行管理不当导致车辆异常运行,或噪声污染问题也是普遍存在的。因此要做好地铁车辆震动以及噪声控制,笔者结合实践开展细致化分析如下:

  一、地铁车辆振动以及噪声形成的原因以及危害

  (一)地铁车辆振动与噪声形成的主要原因

  1. 车辆振动

  分析地铁的振动源,会发现它在运行阶段,机车车辆动力系统振动,在车轮以及轨道结构的动态因素影响下,导致轨道振动的问题[1]。这些振动通过地基又传递给周围的建筑物。车轮以及钢轨长期服务于地铁运输阶段,彼此的相互作用就会形成损耗问题,如果轮机出现不良的运行问题,那么就会加剧振动现象。

  2. 噪声问题

  地铁运输过程中因为轮轨所导致噪音问题极为普遍,轮轨噪声也可以分为车轮以及轨道振动辐射噪音,车轮与钢轨摩擦、撞击都可能会形成一种尖叫的声音。分析出现这种声音的主要原因,是车辆与轨道相互作用所引起的振动问题,向外传送声波,所以可以归结为机车本身的动力所引起的噪声。


  车辆在运输阶段,需要在各类设备的支持下进行,常见的噪声来源可能是压缩机、电动机、发电机、齿轮箱等设备。如果列车内装有空调,空调运行也可能会引起噪声问题。列车在运行阶段,引起气流噪声可大可小,地铁列车在封闭狭长的隧道之内高速运行,会形成强大的气流噪声。地铁列车在运行阶段车体与空气摩擦列车的运行速度抓紧加快,空气噪声比例就会明显增多,会在运行阶段成倍数增长。由于列车的种类、线路结构等都有可能会对车体的振动辐射造成影响,也就是说列车形式达到一定的速度之后,气流噪声的影响才会逐渐展现。

  (二)地铁车辆振动与噪声危害性

  1. 噪声危害

  地铁与运行阶段出现噪声问题,主要是因为振动作用影响之下,各种推动粒子通过声波的形式传入人耳之中,波的压力经过转化之后,形成离子或电子的形式,能够给车辆带来不良刺激,最终被大脑感知为声音。噪声对人体的影响较为复杂,不仅于噪声的属性有密切联系,而且个人的生理状态、社会活动也会受到噪声的牵制。噪声污染越严重,对人的危害性就会越强,即便噪声级别较低,不会影响人们的身体健康,但也会对人们的正常生活带来影响。地铁噪声可能会引起人们的听觉疲劳或损伤,严重影响人们的身体健康,也会影响人的睡眠质量,诱发各类身体健康问题。

  2.车辆振动

  城市轨道交通运输阶段,未能做好振动以及噪声控制,容易引起多方面的问题。首先在列车上的乘客的稳定性会降低,影响乘车舒适度,驾驶人员也会因此受到影响。出现过大的振动加速,会导致轨道部件脱离,尤其是轨道或道床可能会出现提前损伤的问题,甚至会被破坏[2]。钢轨的高频振动会形成地铁噪声,过大的振动会影响贴近地铁隧道,或直接建设于地铁隧道的建筑物。在某些地段之中,振动可能会导致隧道周围的软弱底层出现液化问题,甚至会引起列车运行安全问题,人们的生命健康因此受到威胁。振动可能会引起建筑物的墙皮剥落、墙壁龟裂、地板崩裂等情形,甚至会影响建筑物地基地稳定性,而且这种影响是过程性的,表面没有太大差异,但经过长期的作用,建筑物出现疲劳损伤,后续还需要经过检测反应具体的情况。

  二、地铁振动噪声控制的有效途径

  地铁振动于噪声的控制,本身于列车的声学设计有紧密联系。而且作为一种极其复杂的现代技术,与车体轻量化设计、气密性研究紧密联系,经过转向架设计、线路质量、材料组合、动力设备应用等环节的把控,将设计安装工作有效落实,才能从源头开始有效控制污染。其中包含、理论力学、流体力学、空气动力学等材料,多个专业交叉应用,因此要结合实践探索技术优化的有效措施,国外研究人员在实践阶段,对声学技术的应用能力较强,会配合应用各种新材料、新结构等防止噪声,后续经过气密性的技术处理,各项工作能相互配合。现如今我国在轨道交通产业发展阶段,也已经认识到地铁振动噪声处理的重要意义,还需要优化技术手段,应用更优质的产品或设备。

  1. 地铁列车减振降噪

  地铁列车运行管理阶段,在实践阶段出现的振动以及噪声问题,受到国内外诸多学者的广泛关注。实践研究表明,噪声源是通过结构传递到车体内的,当地铁的运行速度提升,受到气动噪声和集成系统噪声的影响,辐射噪声在高频范围之内会明显增长。当地铁列车的提速运行,轮轨噪声的贡献量减少,空气动力噪声就是地铁主要噪声。如果空气动力噪声无法控制,那么地铁整体的噪声控制效果明显不足。如果车速提升,地铁列车源试验工作的难度明显增多,这一类声源会出现随机噪声,对这些声源的研究与分析,要利用有效的措施方法进行统计处理,保障列车运行效率。

  2. 轮机减振降噪


  地铁线路应用阶段,常用的降噪方式,就是在轨枕与轨道之中,使用隔振设备。利用技术处理不仅能保护轨枕,也能将振动和噪声问题有效处理。为控制线路噪声的辐射范围,在轨道上安装铁路阻尼设备、减振扣件或使用阻尼材料等等,都能达到应用效果。在线路上减振扣件不仅能减少噪声,也能间接地将轨道表面不平整所引起的噪声辐射问题及时控制。


  车轮噪声控制的主要策略,是对车轮进行阻尼处理,轮本身的阻尼相对较小,在实践工作阶段,需要应用各种形式的阻尼装置,将车轮的噪声问题有效控制。在项目实践工作阶段,做好振动噪声问题的处理,所应用的方式,主要是减振降噪设备。目的是将轨道结构设计存在的问题及时处理[3]。如果在设计阶段,就能提前分析噪声治理的问题,能有效控制后期因振动噪声所引起的经济投入问题。地铁本身就具备振特性的特点,现如今在振动噪声管理阶段,应用各种实验测试方法。对声源特性进行研究分析,做好结构声学设计,以及应用隔振降噪等技术手段,必然能够给地铁交通运输工作的落实奠定良好条件,也是保障声学设计水平的有效途径。

  结束语

  地铁是人们常用的交通运输工具,将地铁的噪声以及振动问题及时管控处理,能保障列车运行的安全性,也能确保轨道交通经济投入能按照计划目标进行。利用这种噪声振动源控制处理方式,能够形成一种综合性的管控引导,有利于降低噪声与振动的难度。因此要结合产业发展需要,利用综合性的管控策略,从源头开始控制地铁振动噪声问题,保障地铁运行的安全性、稳定性,为交通运输产业发展创造有利条件。

  参考文献:

  [1]姜朝勇.广佛地铁车辆异常振动噪声问题的原因分析及解决措施[J].铁道车辆,2014,52(11).

  [2]刘志远,高纯友,阴晓铭,等.北京地铁14号线车辆振动和噪声异常原因分析及改善措施[J].城市轨道交通研究,2018(7).

  [3]冯陈程.地铁列车车内异常噪声原因分析及控制措施研究[D].西南交通大学.