1、目錄：1.1地鐵車(chē)站噪聲分析1.1.1輪軌噪聲1.1.1.1摩擦噪聲1.1.1.2撞擊噪聲1.1.1.3轟鳴噪聲1.1.2動(dòng)力噪聲1.1.3其他噪聲2.1噪聲控制的方向 2.1.1吸聲處理2.1.1.1車(chē)站設(shè)計(jì)2.1.1.1.1側(cè)式站臺(tái)2.1.1.1.2島式站臺(tái)2.1.1.2車(chē)站裝修2.1.2隔聲處理2.1.3減振處理2.1.3.1軌道2.1.3.1.1連接件2.1.3.1.2道床2.1.3.1.3扣件2.1.3.1.4軌道減振器2.1.3.2車(chē)輛題目：淺談地鐵車(chē)站噪聲控制摘要：隨著北京地鐵建設(shè)量的逐年增大，地鐵線(xiàn)路已經(jīng)逐漸蔓延到北京的許多地區(qū)，地鐵軌道減振和地鐵車(chē)站噪聲控制都逐漸成為敏感的問(wèn)

2、題。這個(gè)問(wèn)題雖然沒(méi)有被大張旗鼓的提出，但是可以看到最近20年北京地鐵正在進(jìn)行著許多隔噪消噪的嘗試，本文從車(chē)站裝修，軌道鋪設(shè)等方面談?wù)劦罔F車(chē)站噪聲控制。關(guān)鍵詞：地鐵 噪聲 控制正文：1.1地鐵車(chē)站噪聲分析 地鐵車(chē)站噪聲可以分為輪軌噪聲和動(dòng)力噪聲兩部分。通過(guò)許多實(shí)地測(cè)試表明，列車(chē)運(yùn)行輻射噪聲頻譜呈中低頻特性，峰值頻率在63-500Hz范圍內(nèi)，車(chē)站噪聲普遍可達(dá)80dB（A)以上。車(chē)速超過(guò)50km/h時(shí)，輪軌產(chǎn)生的噪聲占多數(shù)。在地鐵站中，經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)表明，噪聲因多次反射較室外聲壓級(jí)增加十幾分貝，因此應(yīng)增加吸聲量，加速噪聲衰減。1.1.1輪軌噪聲1.1.1.1摩擦噪聲 這是車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，由于車(chē)輪和鋼軌緊

3、密接觸造成摩擦和錯(cuò)動(dòng)而引發(fā)的"尖叫"聲。這種噪聲屬于高頻噪聲。1.1.1.2撞擊噪聲 軌道都存在接縫，當(dāng)接縫較大或者不平整時(shí)，車(chē)輪會(huì)在接縫處產(chǎn)生很大的加速度來(lái)撞擊鋼軌，形成咣當(dāng)咣當(dāng)?shù)穆曇?。這種噪聲屬于低頻噪聲。1.1.1.3轟鳴噪聲 由于鋼軌和車(chē)輪接觸面小，且不夠光滑，其間產(chǎn)生摩擦而形成低頻的轟鳴噪聲。1.1.2動(dòng)力噪聲 進(jìn)站車(chē)輛采用電動(dòng)風(fēng)閘制動(dòng)，風(fēng)壓機(jī)工作時(shí)也會(huì)產(chǎn)生低頻噪聲，閘瓦和車(chē)輪摩擦也會(huì)產(chǎn)生噪聲，有時(shí)還有刺耳的“尖叫”聲。牽引電機(jī)牽引時(shí)，冷卻扇吹風(fēng)都會(huì)產(chǎn)生不同頻率的噪聲，這種噪聲以中低頻為主。最近我發(fā)現(xiàn)環(huán)線(xiàn)新型地鐵車(chē)DKZ16已經(jīng)安裝了超薄空調(diào)機(jī)位于車(chē)頂，其噪聲水平

4、也相當(dāng)高。1.1.3其他噪聲 地鐵車(chē)站中人頭攢動(dòng)，熙熙攘攘，人的說(shuō)話(huà)聲則屬于中高頻噪聲。2.1噪聲控制的方向 我們這學(xué)期的聲學(xué)課程學(xué)習(xí)了吸聲材料特性和隔聲減噪措施，目的是噪聲控制，按照這樣的思路，我將地鐵車(chē)站減噪的措施分為吸聲、隔聲、減振三個(gè)方面。吸聲考慮的是車(chē)站裝修，這一點(diǎn)緊密的聯(lián)系了吸聲材料特性和吸聲結(jié)構(gòu)知識(shí)。隔聲考慮的是車(chē)站屏蔽門(mén)。減振考慮的是軌道、道床和車(chē)輛自重。2.1.1吸聲處理 對(duì)于減噪設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，吸聲處理是最關(guān)鍵的，他可以降低反射聲，使車(chē)站噪音不會(huì)被太大的加劇。它反映在車(chē)站設(shè)計(jì)和車(chē)站裝修兩個(gè)方面。2.1.1.1車(chē)站設(shè)計(jì) 地鐵車(chē)站的平面有兩個(gè)常見(jiàn)的形式，即島式和側(cè)式。他們?yōu)樵肼暤姆瓷?/p>

5、和傳播提供了不同的條件，下面逐一進(jìn)行分析。圖1 北京地鐵站臺(tái)示意圖2.1.1.1.1側(cè)式站臺(tái) 側(cè)式站臺(tái)早在69年就在北京地鐵中應(yīng)用了，一期工程的八角、古城、蘋(píng)果園站都是側(cè)式站臺(tái)。據(jù)我分析，側(cè)式站臺(tái)對(duì)于噪聲的控制較于島式站臺(tái)是不利的。請(qǐng)看上圖，側(cè)式站臺(tái)的鋪軌是直線(xiàn)鋪軌，進(jìn)出站時(shí)列車(chē)沿直線(xiàn)駛出，這就使隧道內(nèi)的噪聲更加容易傳播到車(chē)站中來(lái)。根據(jù)低頻噪聲特性，即使是島式站臺(tái)出站后存在一個(gè)小曲線(xiàn)，可能對(duì)噪聲的阻擋作用也不明顯，所以這個(gè)因素我暫且將其定為次要因素。最主要的因素在于，側(cè)式站臺(tái)列車(chē)在中央行駛，車(chē)輛進(jìn)站時(shí)，靠近站臺(tái)的一側(cè)由于月臺(tái)邊緣是懸臂式的溝塹結(jié)構(gòu)，對(duì)噪音起著明顯的遮擋作用，但是另外一側(cè)，也就是

6、靠近中央軸線(xiàn)的一側(cè)，車(chē)閘，車(chē)下設(shè)備，車(chē)輪，軌道則完全暴露在建筑中，他們發(fā)出的噪音以直達(dá)聲的形式傳播到對(duì)面一側(cè)的站臺(tái)，并在車(chē)站多次反射，其噪聲水平是比較高的。同時(shí)由于側(cè)式站臺(tái)空間窄小，噪聲的聲密度大。 圖2 地鐵古城路車(chē)站側(cè)式站臺(tái)2.1.1.1.2島式站臺(tái) 島式站臺(tái)在北京地鐵中最普遍，環(huán)線(xiàn)全部都是這種站臺(tái)。和側(cè)式站臺(tái)相反的，列車(chē)形勢(shì)在站臺(tái)兩側(cè)，靠近站臺(tái)的一側(cè)，車(chē)輪和車(chē)下設(shè)備由于在月臺(tái)懸臂結(jié)構(gòu)形成的溝塹中，傳聲受到阻礙。而另外一側(cè)，是緊靠車(chē)站外側(cè)墻壁，直達(dá)聲不能夠直接傳播到車(chē)站中，并且由于間隙窄小，反射聲也不易擴(kuò)散到整個(gè)建筑空間中，所以我認(rèn)為島式站臺(tái)對(duì)于噪聲的控制是有利的。2.1.1.2車(chē)站裝修

7、車(chē)站裝修是車(chē)站減噪的重要部分，因?yàn)檐?chē)輛噪音主要在車(chē)下（最近又多出了空調(diào)，高高在上，給治理帶來(lái)難度），直達(dá)聲難以傳播到建筑空間中，所以我認(rèn)為車(chē)站噪聲以反射聲為主。振動(dòng)的問(wèn)題將在下文中討論。治理反射聲行之有效的辦法就是鋪設(shè)吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)。我就拿環(huán)線(xiàn)地鐵的老車(chē)站做例子。圖3 北京地鐵環(huán)線(xiàn)復(fù)興門(mén)車(chē)站道床現(xiàn)狀從圖片上看，現(xiàn)在地鐵站的吸聲設(shè)計(jì)存在很大問(wèn)題。剛才提到，車(chē)輛噪音源于車(chē)輪和車(chē)底設(shè)備，這些噪音在被反射到空間中的前次反射界面應(yīng)該是月臺(tái)邊緣懸臂結(jié)構(gòu)和車(chē)站外墻下部，也就是我用混凝土的文字標(biāo)示的淺藍(lán)色和黑色位置。在這里做剛性混凝土界面，讓噪聲擴(kuò)散到建筑空間中再進(jìn)行吸收，顯然不是上策。所以我提出的第一個(gè)

8、裝修問(wèn)題就是在道床上設(shè)置吸聲結(jié)構(gòu)，方法是：在整個(gè)道床，外墻上做50厚的礦棉吸音板，外罩穿孔板。背后預(yù)留500厚的大空腔，并密排龍骨。據(jù)頂棚800做鉆孔石膏板吊頂。這樣，將整個(gè)行車(chē)空間用中低頻吸聲結(jié)構(gòu)包裹起來(lái)，使車(chē)輛噪音在第一次反射中就大幅度衰減。站臺(tái)頂部的現(xiàn)行做法是可行的，它采用45度的斜置鉆孔石膏板，背后有大空腔，這樣對(duì)噪聲能夠更好的捕捉，同時(shí)增大了吸聲面積。在此基礎(chǔ)上，可在鉆孔板背后設(shè)置玻璃棉，以增強(qiáng)對(duì)中高頻的作用，來(lái)削弱人的說(shuō)話(huà)聲。圖4車(chē)站裝修示意圖 為了得到行車(chē)部分的縱剖面，我用3D軟件進(jìn)行了剖面建模，可以清楚地看到，車(chē)下設(shè)備完全掩蔽在站臺(tái)下面，并且還存在一個(gè)對(duì)于吸聲有利的懸臂結(jié)構(gòu)。對(duì)

9、行車(chē)部分的三個(gè)反射面進(jìn)行吸聲處理是直截了當(dāng)行之有效的方法，但是在材料的選擇上還需根據(jù)頻率特性推敲。下面列舉了幾種北京地鐵站中已經(jīng)實(shí)施的降噪措施。圖5 東四十條車(chē)站頂棚用普通穿孔板吊頂圖6 朝陽(yáng)門(mén)車(chē)站用造型穿孔板吊頂圖7地鐵東單站采用微孔穿孔板吊頂 圖8東四十條站車(chē)下設(shè)備吸聲裝置（鐵絲網(wǎng)背后構(gòu)造不明）圖9 西單站車(chē)下噪聲吸聲裝置2.1.2隔聲處理 隔聲是最近才出現(xiàn)在北京的一個(gè)處理方法。對(duì)于城鐵來(lái)說(shuō)，隔聲屏障是主要方式，但是對(duì)于車(chē)站減噪來(lái)說(shuō)，主要形式就成了屏蔽門(mén)。屏蔽門(mén)和安全門(mén)是07，08年才開(kāi)始出現(xiàn)在北京的，初衷有兩個(gè)，一、防止乘客跌入站臺(tái)，二、減少行車(chē)區(qū)間和車(chē)站的熱交換。各種資料上都很少提到屏

10、蔽門(mén)的隔聲作用，但是無(wú)心插柳，屏蔽門(mén)對(duì)于隔聲效果顯著，經(jīng)過(guò)到5號(hào)線(xiàn)和10號(hào)線(xiàn)的實(shí)際測(cè)試，在站臺(tái)上基本聽(tīng)不到車(chē)輛制動(dòng)和啟動(dòng)時(shí)候的噪音。據(jù)觀察，些車(chē)站完全沒(méi)有經(jīng)過(guò)吸聲處理，各個(gè)界面都采用剛性彩鋼板包裹，有些車(chē)站還出現(xiàn)了凹進(jìn)結(jié)構(gòu)，顯然對(duì)于車(chē)站的減噪效果是不利的，但是由于噪聲泄露較少，所以也不會(huì)感覺(jué)到太大不適。但是由于車(chē)站內(nèi)人多，熙熙攘攘，若不對(duì)中高頻做適當(dāng)吸收，可能略感躁動(dòng)。圖10 東單站使用了屏蔽門(mén)，在裝修中未作任何吸聲處理2.1.3減振處理 以上說(shuō)了這么多吸聲措施，都是對(duì)反射聲做的處理。若從聲源治理，效果更加明顯。我從軌道和車(chē)輛兩個(gè)方面分析解決方法。2.1.3.1軌道 北京地鐵采用標(biāo)準(zhǔn)軌道和混凝

11、土現(xiàn)澆無(wú)渣道床。無(wú)渣道床可以減少隧道凈高，且很少需要維護(hù)，是一種普遍使用的新型道床。但是混凝土道床和原來(lái)的石子道床比起來(lái)，減振效果不利，所以現(xiàn)在許多國(guó)家研制了多種彈性支撐結(jié)構(gòu)和多種橡膠襯墊來(lái)減少振動(dòng)噪聲。這一方面利用了橡膠的減振作用，另一方面利用了聲音在不同介質(zhì)中傳播會(huì)產(chǎn)生明顯衰減的原理。就好像多層石膏板粘連在一起就可以比單張厚石膏板起的隔聲效果好一樣，減振道床就是利用橡膠和混凝土的交疊來(lái)起到減振作用。 我調(diào)研了北京大部分地鐵線(xiàn)路，并對(duì)它們使用減振道床，扣件等減振措施的情況進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的歸納。北京地鐵車(chē)站采用的減振措施連接件減振道床扣件軌道減震器1號(hào)線(xiàn)減振軌道連接件部分減振扣件無(wú)2號(hào)線(xiàn)減振軌

12、道連接件東四十條車(chē)站采用彈性支撐道床DT-1型老式扣件（崇文門(mén)試驗(yàn)段除外）無(wú)城鐵減振軌道連接件未見(jiàn)減振扣件車(chē)站有5號(hào)線(xiàn)減振軌道連接件部分減振扣件車(chē)站有10號(hào)線(xiàn)減振軌道連接件部分減振扣件車(chē)站有表1北京地鐵軌道系統(tǒng)減振措施調(diào)查2.1.3.1.1連接件 減振連接件就是在軌道接縫處，用來(lái)連接兩根軌道的墊板高度和軌道側(cè)面一致，使其頂部緊頂軌道邊緣，來(lái)一同承擔(dān)車(chē)輪通過(guò)接縫處的沖擊力。這個(gè)連接件不能起到明顯的降噪作用，但是較非減振連接件有一定的減振效果。經(jīng)過(guò)調(diào)查，各個(gè)線(xiàn)路都在使用這種連接件。圖11 城鐵霍營(yíng)站減振軌道連接件（這個(gè)大縫產(chǎn)生的噪音巨大，用減振連接件已無(wú)意義）2.1.3.1.2道床 道床的減振設(shè)計(jì)

13、方法有很多。國(guó)際上研制出了多種減振橡膠襯墊用于支撐軌枕，日本法國(guó)和德國(guó)還有許多彈性結(jié)構(gòu)支撐軌枕，比如用彈性材料墊在軌枕底下（或?qū)④壵戆。┗蛘邔⒌来舶逵脦讉€(gè)橡膠腳墊支撐（完全離開(kāi)，就像桌子的四個(gè)腿），總之這些新技術(shù)軌枕和道床減振的原理就是讓軌枕和道床離開(kāi)地面，把他們用橡膠和其他材料分開(kāi)，以增加振動(dòng)在不同材料間交替?zhèn)鞑サ碾y度。 北京地鐵沒(méi)有大規(guī)模的使用減振道床，有資料顯示，在1972年于東四十條車(chē)站試鋪了減振道床，實(shí)測(cè)證明其減振可達(dá)5dB，效果滿(mǎn)意。我到東四十條車(chē)站考察了這種減振道床，確實(shí)可以看到一層橡膠墊片，是30年前的東西，證明其性能很穩(wěn)定。圖12 東四十條車(chē)站減振道床實(shí)拍2.1.3.1.

14、3扣件扣件是把軌道固定在道床上的裝置，北京地鐵已經(jīng)經(jīng)歷了從DT1到DT3型地鐵軌道扣件的過(guò)渡，減振性能更優(yōu)秀。80年代在崇文門(mén)站試驗(yàn)了DT3型扣件圖13崇文門(mén)站的新老扣件交界處（左為DT3,右為DT1)2.1.3.1.4軌道減振器 軌道減振器由德國(guó)在1972年發(fā)明，首次應(yīng)用于科隆地鐵，外觀呈卵蛋形，故也稱(chēng)為科隆蛋扣件。華盛頓地鐵和我國(guó)都在80年代引進(jìn)過(guò)該類(lèi)減振器。北京地鐵從2000年開(kāi)始便普遍的應(yīng)用了軌道減振器。減振器也屬于扣件的一種，用卵形橡膠套支撐鋼軌，具有很大的彈性，減振效果良好。城鐵，5號(hào)線(xiàn)，10號(hào)線(xiàn)的車(chē)站部分都使用了軌道減振器扣件。圖14 城鐵五道口站鋪設(shè)的軌道減振器扣件（科隆蛋）2

15、.1.3.2車(chē)輛 從振動(dòng)的原理上看，車(chē)輛自重越大，其摩擦阻力越大，產(chǎn)生的振動(dòng)也越大，所以從車(chē)輛的角度上講需要減輕車(chē)輛重量，才能從根源上抑制振動(dòng)噪音的產(chǎn)生。我國(guó)在80年代就開(kāi)發(fā)出了鋁合金車(chē)體的地鐵列車(chē)（DK19），重量較碳鋼車(chē)減輕1t，獲得了良好的剛度和降噪效果。 21世紀(jì)后，城鐵又開(kāi)發(fā)了不銹鋼試驗(yàn)車(chē)，重量較碳鋼車(chē)輕2t，自重僅6.4t，可以說(shuō)這個(gè)重量已經(jīng)非常輕了?；谠囼?yàn)車(chē)的成果，現(xiàn)在北京地鐵已經(jīng)基本全部使用了輕量化不銹鋼車(chē)，現(xiàn)在車(chē)站的噪聲較原來(lái)已經(jīng)降低了許多,當(dāng)然在開(kāi)空調(diào)的時(shí)候就要兩說(shuō)了。新聞里說(shuō)5號(hào)線(xiàn)列車(chē)的車(chē)輪上使用了橡膠墊塊減振,由于我沒(méi)能找到相關(guān)的技術(shù)資料和圖片,在這里也就不妄下斷言了。另外，在車(chē)下設(shè)備的四周設(shè)置車(chē)裙，用來(lái)阻擋噪聲的外傳也是有效的減噪方法，特別是中高頻噪音。這在北京還未見(jiàn)有使用的先例。圖15城鐵碳鋼車(chē)圖16城鐵不銹鋼試驗(yàn)車(chē)（噪音水平明顯低于上述碳鋼車(chē)）后記： 本文的介紹了各種減少地鐵車(chē)站振動(dòng)和噪音的方法，但都比較籠統(tǒng)。許多方法基于原理得出，未能得到試驗(yàn)證實(shí)，因此效果可能不明顯。對(duì)于北京地鐵已經(jīng)有了試驗(yàn)段的車(chē)站，由于沒(méi)有儀器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試降噪效果，所以也不能保證它們是真正有效的。從地鐵的事情來(lái)看，只是降噪的一個(gè)小小的方面，