轨道包覆材料的降噪性能研究

柳桂华 李 彬 龚 伟 刘 祥 叶 茂

1.广州有轨电车有限责任公司

2.广州大学-淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心

轨道包覆材料的降噪性能研究

柳桂华1李 彬1龚 伟1刘 祥2叶 茂2

1.广州有轨电车有限责任公司

2.广州大学-淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心

为探讨双块式、套靴式、嵌条式轨腰包覆材料的降噪性能，以及有轨电车诱发环境噪声的传播和衰减特性，在距轨道中心线3.5m、7.5m、25m处布置测点，对有轨电车运行产生的环境噪声进行现测试，获取噪声连续等效A计权声压级，结果表明:在距离轨道中心线3.5m处，双块式、套靴式、嵌条式包覆材料对于降低环境噪声均有效果，嵌条式包覆材料最好，双块式包覆材料次之，套靴式降噪效果一般。距离轨道中心线越远，由于环境因素的增加，三种包覆材料的降噪效果不明显。

有轨电车；噪声实测结果分析；钢轨弹性体材料；连续等效A计权声压级分析

1 引言

作为一种新型的绿色环保轨道交通载具，近年来现代有轨电车在我国得到了迅速的发展，为缓解目前城市交通堵塞和环境恶化等问题发挥了重要作用，但列车运行时引起的振动和噪声问题也给城镇居民的生活带来了困扰，引发了许多问题。如何解决列车运行引发的噪声问题，国内外许多学者在这一领域做了很多研究也取得了卓著的成果。有轨电车嵌入式轨道作为一种新型轨道，很好地适应了人们对于环保、绿化、低噪声的需求，因而得到广泛地应用，国内外学者对其结构特性，稳定性等已经做了许多研究[1-5]，但是对于嵌入式轨道的轨腰弹性包覆材料的降噪效果研究却很缺乏，特别是现场实测。因此展开对轨道包覆材料的实际降噪效果研究显得很有必要，为今后有轨电车的建设发展提供合理科学的建议。

为此，本文分别对双块式（工况一）、套靴式（工况2）、嵌条式（工况3）轨腰包覆材料，以及无覆土无包覆材料（工况4）这四种工况进行了现场测试，如图1所示。通过对测试获得的噪声数据进行连续等效A计权声压级分析来评价双块式、套靴式、嵌条式轨腰包覆材料的现场降噪效果。

图1 现场测试图

2 现场测试概况

本次测试的地点位于广州市海珠区有轨电车线路琶洲大桥南站和琶洲塔站之间，周围是居民区，夜间测试，测试过程中无雨雪、雷电天气，且风速5m/s以下，列车分别以时速30km/h（正常运营状态），40 km/h，50 km/h，60 km/h运行。为保证数据有效性和可靠性，取20次测试记录结果进行分析。

现场测试采用丹麦B&K 3560D噪声与振动信号采集分析系统，轨道线路噪声的测试，按照《GB-T 5111-1995铁路机车车辆辐射噪声测量》；《GB12525-90铁路边界噪声限值及其测量方法》规定进行。本文线路噪声测试主要评价不同包覆材料的降噪效果，同时了解其空间分布规律。上述两种规范对测点位置并未作出明确规定，综合考虑，按欧洲标准BSENISO 3095-2006布置3个测点：传声器架于万用支架上，置于机车车辆两侧距通过轨道中心线的垂面3m，7.5m，25m，距轨面高度1.5m处，如图2所示。

图2 线路噪声测试

3 测试数据的结果分析

噪声信号的测试数据分析主要是不同轨道包覆材料下的测试噪声数据等效连续声压级分析。典型噪声声压时程曲线，如图3所示。

图3 声压时程曲线

（时速30 km/h嵌条式包覆材料有覆土距轨道3.5m处）

由图3可以看出在噪声声压信号由近及远保持一致的衰减趋势，在远端（25m处）无波峰波谷，呈现平稳状态，基本与背景噪声声压无异。

A计权声压级能够较好地反映人耳对噪声的强度和频率的主观感觉，对于一个连续的稳定噪声，它是一种较好的评价方法[6]。但是对于起伏的或不连续的噪声，则很难确定A声级的大小，为此提出了用噪声能量平均的方法来评价噪声对人的影响，也即时间平均声级或等效连续声级，用Leq表示，这里仍用A计权，故亦称等效连续A声压级LAeq。每个测点连续采集20次，取算数平均值，结果如表1所示。

表1 连续等效A声压级 单位：dB(A)

3.1 速度因素对线路噪音的影响

表1表明：随着速度的增加，线路噪音产生的声压级也会明显的增加，总体来说，线路噪音声压级并不是随着速度的增加而线性的增加，随着速度越来越高，增加幅度有收窄的趋势。

3.2 距离因素对线路噪音的影响

表1表明：随着距线路中线的距离增加，线路噪音产生的声压级也会明显的降低，在同一速度的情况下，7.5m处相比3.5m处，声压级减少6.12-7.95dB，25m处相比7.5米处5.71-6.26dB。

3.3 不同工况因素对线路噪音的影响

不同工况因素对线路噪音的影响如图4所示，表明：在3.5m处，双块式包覆材料，套靴式包覆材料，嵌条式包覆材料均有降噪效果，随着速度增加至40～50km/h时，材料的降噪效果变得明显，但当列车速度达到60km/h时，不同材料的降噪效果并无太大区别，因为随着速度的增加，列车运行时产生的噪声除了轮轨噪声外，牵引电机噪声和辅助设备噪声的因素也不可忽视[7]；随着距离的增加，由于环境因素的影响愈多，三种包覆材料降噪效果不明显，又考虑到该次测试是在夜间进行，环境因素较少故背景噪声值偏低，所以可得出结论，四种工况下，在距轨道中心线25m处的噪声值与背景噪声基本无异。总体上来说，基于测试结果，嵌条式包覆材料降噪最好，双块式包覆材料次之，套靴式降噪效果一般。

4 结束语

(1)双块式、套靴式和嵌条式三种包覆材料对降低有轨电车运行产生的噪声辐射均有贡献，但是减噪性能并不明显，总体来说，在电车正常运营时，嵌条式降噪效果最佳，双块式次之，套靴式最差。

(2)随着速度的增加，四种工况下的线路噪音声压级明显的增加，但并非线性递增，随着速度越来越高，增加幅度有收窄的趋势；

(3)随着距离轨道中心越远，线路噪声声级明显降低，呈一致的衰减趋势[8][9]。

图4 工况对声压级变化的影响

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[7]江小州,焦洪林,杨刚,罗炯,赵悦,温泽峰.嵌入式轨道结构的声振特性参数优化研究[J].噪声与振动控制,2015(3):10～18.

[8]何远鹏,焦洪林,赵悦等.嵌入式轨道弹性材料特性对钢轨振动声辐射的影响[J].噪声与振动控制噪声与振动控制，2015,35(3)：51～55.

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