常安東 于遠(yuǎn)智

沈陽(yáng)地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司

引言

針對(duì)城市軌道交通振動(dòng)和噪聲問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外也探索出一系列著眼于軌道結(jié)構(gòu)振源處的控制振動(dòng)方法，尤其是減振軌道的廣泛應(yīng)用，能夠有效減少振動(dòng)對(duì)沿線周圍環(huán)境的影響。對(duì)不同軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性和減振效果，不少學(xué)者展開(kāi)了仿真和試驗(yàn)研究，巫江建立車輛軌道耦合有限元模型，計(jì)算地鐵四種軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性，并從振動(dòng)加速度級(jí)、三分之一倍頻程、傳遞函數(shù)等指標(biāo)分析幾種軌道結(jié)構(gòu)的減振效果，發(fā)現(xiàn)梯形軌枕減振效果最好，普通軌道最差。對(duì)某地鐵隧道內(nèi)五種軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)鋼彈簧浮置板對(duì)隧道壁減振效果最好。這些研究中很少把鋼軌波磨對(duì)軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響考慮進(jìn)去，而現(xiàn)場(chǎng)鋼軌波磨出現(xiàn)較普遍，在這種情況下，鋼軌的振動(dòng)一定會(huì)受到影響，至于實(shí)際影響有多大，就需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析。

1、鋼軌波磨現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

1.1 鋼軌不平順

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查某地鐵線路半徑為390m的普通短軌枕軌道和先鋒扣件軌道(兩處路段的道床均為混凝土整體道床)以及半徑為400m的鋼彈簧浮置板軌道處(鋼彈簧浮置板軌道采用普通扣件)的曲線內(nèi)外側(cè)鋼軌波磨情況。發(fā)現(xiàn)三種類型軌道的曲線內(nèi)側(cè)鋼軌表面均有明顯的波磨，外側(cè)鋼軌表面肉眼看不到明顯的波磨。上述三種軌道結(jié)構(gòu)所在曲線半徑接近，運(yùn)行同樣的地鐵列車，因此，下文可以對(duì)其鋼軌波磨特征和振動(dòng)特性進(jìn)行對(duì)比分析。

表1 不同軌道結(jié)構(gòu)鋼軌波磨通過(guò)頻率

1.2 鋼軌波磨對(duì)車輛振動(dòng)噪聲的影響

1.2.1 振動(dòng)分析

為研究鋼軌波磨在時(shí)域內(nèi)對(duì)車輛振動(dòng)的影響，需對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行時(shí)域分析，處理過(guò)程中對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了1500Hz低通濾波。限于篇幅，下圖只給出了軸箱的垂向振動(dòng)加速度結(jié)果。可以看出，車輛通過(guò)具有波磨的測(cè)試斷面時(shí)，軸箱的振動(dòng)相對(duì)于無(wú)波磨區(qū)顯著增大，對(duì)應(yīng)低軌的左側(cè)軸箱的垂向振動(dòng)比右側(cè)軸箱更為劇烈，即鋼軌波磨會(huì)加劇軸箱振動(dòng)。

軸箱垂向振動(dòng)加速度

1.2.2 噪聲分析

對(duì)試驗(yàn)列車車內(nèi)噪聲測(cè)試結(jié)果進(jìn)行A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)分析，可以得到動(dòng)車和拖車車內(nèi)噪聲在整個(gè)測(cè)試區(qū)間隨運(yùn)營(yíng)里程的變化情況。從下圖可以看出，在波磨比較嚴(yán)重的測(cè)試斷面1和2附近，動(dòng)車和拖車車內(nèi)噪聲均有明顯增大，從速度曲線上也可以看出，列車在通過(guò)測(cè)試斷面之前已經(jīng)完成了整個(gè)加速過(guò)程，因此可排除列車速度對(duì)車內(nèi)噪聲的影響，進(jìn)而推斷出：鋼軌波磨會(huì)惡化車內(nèi)噪聲環(huán)境，影響旅客乘坐舒適性。

車內(nèi)噪聲聲壓級(jí)

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，基于地鐵線路試驗(yàn)區(qū)間鋼軌波磨測(cè)試和振動(dòng)噪聲線路試驗(yàn)，分析了鋼軌波磨對(duì)地鐵車輛振動(dòng)噪聲的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用減振扣件——先鋒扣件的軌道容易產(chǎn)生短波長(zhǎng)鋼軌波磨；鋼軌波磨是導(dǎo)致車輛振動(dòng)和車內(nèi)噪聲過(guò)大的關(guān)鍵因素。研究結(jié)果可為地鐵線路波磨治理及車輛振動(dòng)噪聲控制提供參考。

[1]李元康，王安斌，徐寧，王志強(qiáng)，張喆玉.鋼軌波浪磨耗測(cè)試分析研究[J].材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，2016，31(04)：7-11.

[2]劉景宇.地鐵彈性體輪軌耦合系統(tǒng)振動(dòng)特性研究[D].北京交通大學(xué)，2016.

[3]馮揚(yáng).地鐵振動(dòng)頻率對(duì)于車輛動(dòng)力學(xué)的影響[A].中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)動(dòng)力學(xué)與控制專業(yè)委員會(huì).第十屆動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集[C].中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)動(dòng)力學(xué)與控制專業(yè)委員會(huì)，2016：2.