时速350km／h高速铁路噪声及其控制方法的研究

第３４卷　第７期　Ｖｏ］．３４　（）．７　时速３５０　ｋｍ／ｈ高速铁路噪声及其控制方法的研究　向　军　高　军　（武广客运专线公司，湖北武汉４３００７７）　摘要：噪声这种物理污染，在白天达到１００　ｄＢ（Ａ）时，人们会感到烦躁。晚上达到４５　ｄＢ（Ａ）会对正常人的　睡眠产生觉醒反应，针对以上原因，结合高速铁路的实际情况，采取声源降噪措施、传播途径上降噪措施、受声　点的防护措施来降低高速铁路噪声，以达到高速铁路的环保要求。　关键词：高速；铁路；噪声；控制　中图分类号：Ｕ２７０．１＋６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６～９１７８（２００６）０７—００１６—０３　０引言　１噪声的产生　铁路噪声原本存在．随着高速铁路的诞生，噪声　高速铁路由于具有高速、高架、电气化等特点，　污染问题就更显突出。日本新干线穿越人口密集区，　其辐射噪声与普通铁路有所不同，主要体现在噪声　修建东海道新干线之初．未对噪声扰民问题引起重　源及其辐射强度等方面。高速铁路的噪声主要由轮　视，建成后由于沿线噪声扰民不断，遭到投诉事件和　轨噪声、集电系统噪声、空气动力噪声、建筑物激励　强烈抗议．日本环境厅于１９７５年颁布了新干线环境　噪声和其他机械噪声等组成。　噪声标准，被迫采取了很多减震降噪措施。法国国铁　１．１轮轨噪声　曾由于ＴＧＶ东南高速列车运行产生的噪声问题而　轮轨噪声是高速铁路的主要噪声源，它产生的　被罚款．但与日本比起来，由于国家规定了较宽的铁　噪声来由三个方面：　路用地范围，沿线人口稀少，对噪声、振动控制要求　１．１．１车轮通过钢轨轨缝、道岔以及檫伤后的车轮　不迫切．因而对其治理投资较少．列车振幅声级也较　在钢轨上滚动时产生的冲击声。　高。可见，各国在修建高速铁路时，对噪声问题相当　１．１．２车轮与钢轨粗燥的接触面相互作用后所产生　重视，都采取各种综合减震降噪措施，来满足政府部　的轮轨震动轰鸣声。　门制定的噪声法规和环境噪声标准。　１．１．３车轮通过曲线时，轮缘挤压外轨以及内侧车　轮踏面在钢轨上滑动所产生的摩擦噪声。　收稿日期：２００６—０４—０８　１．２集电系统噪声　作者简介：高军，高级工程师　转Ｋ２转向架交叉杆安全链卡子松余量为８０～１２５　动、翻转，限制住卡子的位置。　ｍｍ．缩短安全链松余量到３０～７５　ｍｍ的目的是为牵　依据是比照《铁路货车厂修规程》转向架修理限　拉松动后的卡子．只能翻倒到水平位置，避免卡子垂　度表（表５—２）第１０项要求：交叉杆擦伤、碰伤深度　直向下超过限界。　不大于１　ｍｍ和交叉杆允许有两端凹窝的规定。　依据是比照《铁路货车厂修规程》第５．１０．１　１．３　条，制动梁安全链松余量为２０～５０　ｍｍ和《转Ｋ２转　５结语　向架验收规则》中制动梁安全链松余量为３０～５０　改进后的使用效果，需要进一步验证，防止交叉　ｍｍ的规定。　杆卡子松动，消除故障隐患，为铁路运输安全提供有　４．３在交叉杆下部和卡子下部两者相对应的部位　力保障。　分别压０．５　ｍｍ深凹窝．再装配的目的是使卡子不窜　・１６・　２００６ｑ；７』ｊ（总第２３７期）　维普资讯 http://www.cqvip.com

铁道技术监督　第３４卷第７期　凡由动车组受电弓引发的声音，统称为集电系　统噪声，他的噪声来自三个方面：　１．２．１受电弓沿接触网导线滑动而引发的机械滑动　声。　１．２．２受电弓离线时产生的电弧放电噪声（拉弧声）　顺时最大可达１００　ｄＢ（Ａ），他与接触网吊弦弧度的大　小有关。　１．２．３整个受电弓与导线滑动过程中产生的风切　声，他与导线的张力有关。　１．３空气动力噪声　在高速铁路Ｅ行驶的动车组，会使车体表面出　现空气流中断，因此引起涡流．从而产生空气动力噪　声。这种噪声与列车的行驶速度、车体表面的粗糙程　度以及车体前端是否流线化等因素有关。　１．４建筑物激励噪声　高速铁路的路基、高架混凝土桥、钢桥、隧道等　建筑结构在振动状态下均可成为二次辐射噪声源。　不同的基础建筑结构，辐射噪声级不同。路堤型路基　噪声高于路堑形路基。在桥上或高架结构物上产生　的振动能以低噪声再传播，尤其当列车通过无渣轨　道钢桥时，这种二次辐射噪声值较为明显。高速列车　行驶在隧道出口处时，因微气压波，导致能量很大的　冲击噪声　１．５其他机械噪声　在高速铁路噪声源中，其它机械噪声与列车速　度虽无直接关系，但由于机车功率高而同样显得突　出。例如动力传动机构、牵引电机冷却风机及其气流　等。此外密闭车厢内的设施，如空调机组及其通风管　道布置、车内电气装置等，也会对车厢内环境产生噪　声。　高速铁路列车运行时产生的总噪声级，由以上　几种噪声叠加而成，在不同的列车速度和不同的减　振降噪措施条件下，上述几项影响的程度是不一样　的。一般列车速度在２４０　ｋｍ／ｈ以下时，轮轨噪声对　沿线环境的影响较大，列车速度在２４０　ｋｍ／ｈ以上　时，空气动力噪声和集电系统噪声增大，与轮轨噪声　共同成为主要声源。当运行速度不同时，上述各噪声　对总声级的贡献呈动态变化。日本新干线试验研究　表明：当列车速度低于２４０　ｋｍ／ｈ时，轮轨噪声为主　要声源，约占噪声能量的４０％，当列车速度达到３００　ｋｍ／ｈ时，轮轨噪声与空气动力噪声源各占３０％左　右。　国外经过多年的研究开发，高速铁路的噪声等　级有了较大幅度的降低。国外高速铁路噪声级（列车　通过时的噪声值）如表１所示。从表中可以看出，法　国的高速铁路的噪声级最高，德国其次，日本最低。　表１国外高速铁路噪声级　国外　列车速度不同年代　Ｋｍ／ｈ　２Ｏ世纪８Ｏ年代　２０世纪９０年代　２００　８７　６７　日本　２５０　９０＊　７３　３００　９２＊　７７　２ｏ０　８６　８４　德国　２５０　９０　８７　３ｏ０　９３　９０　２００　９０＊　８７　法国　２７０　９７　９２　３００　９７　９４　注：带“　的为计算值；测点距铁路中心线２５　ｍ，高于地面１．２　ｉｎ。　２噪声环境评价标准　不同国家不同发展阶段的高速铁路，在噪声水　平控制技术上有很大的差异。尤其是铁路噪声所受　的影响颇多，在产生和传播过程中，不同的线路结　构、桥梁结构、不同的建筑类型和布局以及不同的动　车组等均对噪声的大小及范围有很大影响。因此，确　定噪声的控制标准是一项比较复杂的任务。　有关高速铁路噪声标准，目前仅日本和法国已　经制定执行，其他国家大多仍受既有铁路噪声的标　准控制。标准值由各国通过调查沿线居民对噪声的　烦恼度，进行数理统计分析后提出，因而数值大小与　各国国情有关。　日本新干线噪声限值为列车通过时的最大声　级，其限制如下：　Ｉ类地区（住宅地区：Ｌ　≤７０　ｄＢ（Ａ）　ＩＩ类地ｘＫ（商业、工业等Ｉ类以外地区：ＬＡｎＩ￣７５　ｄＢ（Ａ）　法国高速铁路标准为等效声级Ｌ　，昼间６５　ｄＢ　（Ａ）。我国既有铁路噪声值为铁路外侧轨道中心线３　ｍ处，昼夜等效声级均为Ｌ￣＝７０　ｄＢ（Ａ）。其他国家既　有铁路噪声值大多在Ｌ　，＝６０～６８　ｄＢ（Ａ）之问。等效声　级Ｌ。相当于以一个稳定的连续噪声来代替随机噪　声二者在规定的一段时间内具有相同的能量。　对各国铁路噪声限值进行比较，日本新干线噪　声限值是当今世界最严的铁路噪声限值。这可能与　新干线运营初期，沿线居民对噪声的强烈反应有关。　满足国家规定的环境质量要求是高速铁路技术体系　・１７・　维普资讯 http://www.cqvip.com

质量管理　时速３５０　ｋｍ／ｈ高速铁路噪声及其控制方法的研究　的重要内容，也是交通发展方向的重要目标之一，因　结构的低噪声化，缩小车窗及车门的高低差，尽量减　此采取适当的措施，达到一定的降噪效果是十分必　少车辆暴露面的尖端形状等，均可使噪声衰减。　要的。　３．１．８采用盘式制动方式代替闸瓦制动，不仅可以　３噪声控制技术　减少闸瓦对车轮的磨耗，也可使噪声衰减。　３．１．９改善转向架导向功能，轮缘涂油，装设防滑器　３．１声源降噪措施　以减少车轮塌面磨伤等，也可使噪声衰减。传播途径　３．１．１　降低钢轨和车轮表面的粗糙度，对轮轨表面　上的降噪措施　进行研磨，使之保持平滑完好状态。这项措施使用在　３．２．１设置隔声屏障。日本新干线在距轨道中心线　日本新干线上，可使噪声衰减３－６　ｄＢ（Ａ）。　３．５　ｍ处设置高约２．０　ｍ，用混凝土、砖面或复合材　３．１．２铺设超长无缝线路可减少车轮对钢轨的接缝　料建成直立的，倒Ｌ或Ｙ形隔声墙，将噪声源和接　的冲击声；采用６０　ｋｇ／ｍ及以上的重型钢轨，保持线　受者分开，隔离噪声的传播。根据测试结果，设置　路方向顺直，可减轻高频振动对到基床的影响，提高　这种隔声屏障，在距２５　ｍ处的测点可衰减噪声６～　高速行车所需的平滑运行表面。　８　ｄＢ（Ａ）。如果在屏障内侧架设吸引材料，降噪效果　３．１．３采用防震钢轨。日本新干线上采用的防震钢　将更加明显。　轨使用橡胶从钢轨头部及以下将整个钢轨腰部包裹　３．２传播途径上的降噪措施　至轨地的上部表面，使橡胶件与钢轨组成一个整体，　３．２．２将高速铁路线路设计在路堑内，其降噪的效　在高架桥上采用这种防震钢轨，可降低噪声约４　ｄＢ　果取决于路堑的深度和高度，路堑越深，噪声频率越　（Ａ）。　高，则将噪效果越好。日本北海道新干线路堑深度为　３．１．４铺设大号码可动心轨道岔。采用大号码可动　４．１～６．４　ｍ，宽度为２Ｏ～３０　ｍ，相对于平坦地段而言，　心轨道岔。加大道岔的导曲线半径，消除道岔有害空　可衰减噪声６～１０　ｄＢ（Ａ）。　间。以减少车轮对道岔的冲击噪声。　３．２．３在转向架上安装隔声板，在车体下部悬挂车　３．１．５采用高弹性轨下垫板和相应的弹性扣件，高　裙，车裙内侧覆盖吸引材料，以减轻轮轨噪声向路旁　架桥上采用混凝土箱梁或连续梁，并设置橡胶支座。　的辐射。　３．１．６采用动力集中型动车组。可减少整个动车组　３．２．４采用人工隧道通过城市人口密集地区。西班　受电弓的数量，从而减少受电弓离线时产生的电弧　牙通过塞韦利亚市的高速线路及圣胡斯塔新车站全　放电噪声。日本缩小接触网吊弦间距（由原来的１０　ｍ、　部采用人工隧道建在地下。　５　ｍ减为７　ｍ、３．５　ｍ），将受电弓的两点接触改为多　点接触，采用轻型高强力导线，使用吊线间弧度减　４受声点防护措施　少。安装受电弓等等，都可以减低脱弓频率，使受电　４．１高速铁路选线尽可能绕噪声敏感地区，如城市　系统的噪声衰减４～５　ｄＢ（Ａ）。　居民区、文教区、科技园以及名胜古迹和旅游胜地。　３．１．７动车组头部流线化，车体表面无凸凹、平滑　４．２市区发展规划用地尽量的远离高速铁路两侧，　化。列车在高速运行时空气阻力将会明显增强，空气　靠近铁路两侧的住宅或学校，可以从建筑物结构上　阻力与速度的平方和车体迎风的截面积成正比。动　采取降噪措施，否则应予拆迁或改作其他用途。　车组车体头部的流线化，将使空气阻力系数减少０．５　４．３高速铁路两侧附近用地合理规划利用。在高速　以上。即可减少空气阻力，同时也将大大降低风切噪　铁路两侧附近尽可能修建一些仓库、工厂、商店等对　声。车体表面的无凸起、平滑化，将空调装置从车顶　噪声不敏感的建筑物，以起到屏障作用，减轻噪声对　移至台板下，高压电缆接头设置在车体结构内，车蓬　周围环境的影响。　・　１８・