施工说明解决方案

淺談地鐵車站噪聲控制(二)

2.1.2隔聲處理

隔聲是最近才出現在北京的一個處理方法。對於城鐵來說,隔聲屏障是主要方式,但是對於車站減噪來說,主要形式就成了屏蔽門。屏蔽門和安全門是07,08年才開始出現在北京的,初衷有兩個,一、防止乘客跌入站台,二、減少行車區間和車站的熱交換。各種資料上都很少提到屏蔽門的隔聲作用,但是無心插柳,屏蔽門對於隔聲效果顯著,經過到5號線和10號線的實際測試,在站台上基本聽不到車輛制動和啟動時候的噪音。據觀察,些車站完全沒有經過吸聲處理,各個界面都採用剛性彩鋼板包裹,有些車站還出現了凹進結構,顯然對於車站的減噪效果是不利的,但是由於噪聲泄露較少,所以也不會感覺到太大不適。但是由於車站內人多,熙熙攘攘,若不對中高頻做適當吸收,可能略感躁動。

 淺談地鐵車站噪聲控制(二)

圖10 東單站使用了屏蔽門,在裝修中未作任何吸聲處理

2.1.3減振處理

以上說了這麼多吸聲措施,都是對反射聲做的處理。若從聲源治理,效果更加明顯。我從軌道和車輛兩個方面分析解決方法。

2.1.3.1軌道

北京地鐵採用標準軌道和混凝土現澆無渣道床。無渣道床可以減少隧道凈高,且很少需要維護,是一種普遍使用的新型道床。但是混凝土道床和原來的石子道床比起來,減振效果不利,所以現在許多國家研製了多種彈性支撐結構和多種橡膠襯墊來減少振動噪聲。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中傳播會產生明顯衰減的原理。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起到減振作用。

我調研了北京大部分地鐵線路,並對它們使用減振道床,扣件等減振措施的情況進行了一個簡單的歸納。

北京地鐵車站採用的減振措施

連接件  減振道床 扣件 軌道減震器
1號線 減振軌道連接件  部分 減振扣件
2號線  減振軌道連接件 東四十條車站採用彈性支撐道床 DT-1型老式扣件(崇文門試驗段除外)
城鐵 減振軌道連接件 未見 減振扣件 車站有
5號線 減振軌道連接件 部分 減振扣件 車站有
10號線 減振軌道連接件  部分 減振扣件 車站有

表1北京地鐵軌道系統減振措施調查

2.1.3.1.1連接件

減振連接件就是在軌道接縫處,用來連接兩根軌道的墊板高度和軌道側面一致,使其頂部緊頂軌道邊緣,來一同承擔車輪通過接縫處的衝擊力。這個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。經過調查,各個線路都在使用這種連接件。

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圖11 城鐵霍營站減振軌道連接件

(這個大縫產生的噪音巨大,用減振連接件已無意義)

2.1.3.1.2道床

道床的減振設計方法有很多。國際上研製出了多種減振橡膠襯墊用於支撐軌枕,日本法國和德國還有許多彈性結構支撐軌枕,比如用彈性材料墊在軌枕底下(或將軌枕包裹住)或者將道床板用幾個橡膠腳墊支撐(完全離開,就像桌子的四個腿),總之這些新技術軌枕和道床減振的原理就是讓軌枕和道床離開地面,把他們用橡膠和其他材料分開,以增加振動在不同材料間交替傳播的難度。

北京地鐵沒有大規模的使用減振道床,有資料顯示,在1972年於東四十條車站試鋪了減振道床,實測證明其減振可達5dB,效果滿意。我到東四十條車站考察了這種減振道床,確實可以看到一層橡膠墊片,是30年前的東西,證明其性能很穩定。

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圖12 東四十條車站減振道床實拍

2.1.3.1.3扣件

扣件是把軌道固定在道床上的裝置,北京地鐵已經經歷了從DT1到DT3型地鐵軌道扣件的過渡,減振性能更優秀。80年代在崇文門站試驗了DT3型扣件

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圖13崇文門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

軌道減振器由德國在1972年發明,首次應用於科隆地鐵,外觀呈卵蛋形,故也稱為科隆蛋扣件。華盛頓地鐵和我國都在80年代引進過該類減振器。北京地鐵從2000年開始便普遍的應用了軌道減振器。減振器也屬於扣件的一種,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號線,10號線的車站部分都使用了軌道減振器扣件。

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圖14 城鐵五道口站鋪設的軌道減振器扣件(科隆蛋)

2.1.3.2車輛

從振動的原理上看,車輛自重越大,其摩擦阻力越大,產生的振動也越大,所以從車輛的角度上講需要減輕車輛重量,才能從根源上抑制振動噪音的產生。我國在80年代就開發出了鋁合金車體的地鐵列車(DK19),重量較碳鋼車減輕1t,獲得了良好的剛度和降噪效果。

21世紀后,城鐵又開發了不鏽鋼試驗車,重量較碳鋼車輕2t,自重僅6.4t,可以說這個重量已經非常輕了。基於試驗車的成果,現在北京地鐵已經基本全部使用了輕量化不鏽鋼車,現在車站的噪聲較原來已經降低了許多,當然在開空調的時候就要兩說了。

新聞里說5號線列車的車輪上使用了橡膠墊塊減振,由於我沒能找到相關的技術資料和圖片,在這裡也就不妄下斷言了。

另外,在車下設備的四周設置車裙,用來阻擋噪聲的外傳也是有效的減噪方法,特別是中高頻噪音。這在北京還未見有使用的先例。

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圖15城鐵碳鋼車

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圖16城鐵不鏽鋼試驗車(噪音水平明顯低於上述碳鋼車)

後記:

本文的介紹了各種減少地鐵車站振動和噪音的方法,但都比較籠統。許多方法基於原理得出,未能得到試驗證實,因此效果可能不明顯。對於北京地鐵已經有了試驗段的車站,由於沒有儀器現場測試降噪效果,所以也不能保證它們是真正有效的。從地鐵的事情來看,只是降噪的一個小小的方面,就有諸多內容可以挖掘和完善。擴展到社會各行業,其建築環境想必有更多等待完善的地方,所以我平時應更注意觀察和思考,希望未來能為建築環境促進出把力。

 

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