城市轨道交通系统的减振降噪技术

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翻新时间：2022-08-22

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城市轨道交通系统的减振降噪技术

降噪减振技术: 轨道交通系统在给人们的、生产活动带来便利的同时,也正在成为新的和振动的发生源。尤其是在密集的居住区、商业中心和工业区,轨道交通体系已经造成了不可忽视的振动和污染,而且随着人们对质量要求的日益提高,也越来越引起公众的关注。另外,在高科技生产、医院和科研机构等单位中,其日常使用的高精密仪器对周围环境振动的敏感程度也日益增加,这也对新的振动污染源的设防提出了更高的要求。因此,控制轨道交通的振动和对环境的污染,已经成为领域亟待研究和解决的重要问题。本文试从车辆构造、轨道结构、轮轨关系以及桥梁结构等角度对轨道交通可采用的技术措施进行了综合阐述。

1 轨道交通振动与噪声的来源

国内外研究表明,轨道交通的主要振动源为:机车车辆动力系统的振动,通过车轮与轨道结构的动态相互作用,引起轨道结构的振动;这些振动通过地基又传给周围的建筑物。车轮和钢轨长期相互作用都会产生磨耗,轮子可能失圆或产生扁疤,钢轨可能会产生波浪形磨耗。状态不良的轮轨相互作用会使振动加剧。

轨道交通的主要噪声源为:机车车辆动力设备运行时产生的噪声,包括牵引电机、、、受电弓等设备噪声,车辆行进过程中空气动力摩擦噪声,轮轨界面相互作用产生的滚动、冲击和摩擦所产生的噪声(轮轨产生的磨耗使噪声加大,特别是钢轨表面波长为3～5ｃｍ的短波浪型磨耗,车辆通过时产生的噪声特别大);轮轨界面相互作用产生的振动通过轨道、桥梁和地基等传递导致相应结构振动而辐射的噪声。

2 城市轨道交通的综合措施

2.1 车辆的措施

1)对机车车辆动力系统的转动部件进行转子动力学设计,使系统的工作频段远离共振区(临界转速区)和不稳定区,尽量避免电磁耦合激发振动和噪声。

2)在机车车辆上使用新型减振器,能有效地降低振动和噪声。目前在国内外的城市轨道交通中,金属-橡胶复合减振器是应用最为广泛的减振降噪装置。这是由于橡胶在很宽的温度范围内具有独特的粘弹行为,不仅可以象钢弹簧一样通过弹性形变来吸收、储存冲击能量,而且还可以通过分子链相对运动而大幅度地消耗能量。然而,橡胶件既是减振降噪的主要部分,也是影响使用寿命的关键部分。以少量具有纳米片层结构的有机改性蒙脱土与橡胶进行插层纳米复合,可显著降低材料的疲劳生热,延缓疲劳破坏过程,从而改善橡胶的强度、耐蠕变、耐疲劳和耐老化等综合性能,使减振器的质量和机车车辆的舒适性、安全性得到较大的提高。