钢轨波磨对地铁车辆振动噪声的影响

2018-01-15常安东于远智

环球市场 2017年33期

常安东于远智

沈阳地铁集团有限公司运营分公司

引言

针对城市轨道交通振动和噪声问题，国内外也探索出一系列着眼于轨道结构振源处的控制振动方法，尤其是减振轨道的广泛应用，能够有效减少振动对沿线周围环境的影响。对不同轨道结构的振动特性和减振效果，不少学者展开了仿真和试验研究，巫江建立车辆轨道耦合有限元模型，计算地铁四种轨道结构动力特性，并从振动加速度级、三分之一倍频程、传递函数等指标分析几种轨道结构的减振效果，发现梯形轨枕减振效果最好，普通轨道最差。对某地铁隧道内五种轨道结构进行振动测试，发现钢弹簧浮置板对隧道壁减振效果最好。这些研究中很少把钢轨波磨对轨道结构振动的影响考虑进去，而现场钢轨波磨出现较普遍，在这种情况下，钢轨的振动一定会受到影响，至于实际影响有多大，就需要根据现场测试数据进行定量分析。

1、钢轨波磨现场测试

1.1 钢轨不平顺

现场调查某地铁线路半径为390m的普通短轨枕轨道和先锋扣件轨道(两处路段的道床均为混凝土整体道床)以及半径为400m的钢弹簧浮置板轨道处(钢弹簧浮置板轨道采用普通扣件)的曲线内外侧钢轨波磨情况。发现三种类型轨道的曲线内侧钢轨表面均有明显的波磨，外侧钢轨表面肉眼看不到明显的波磨。上述三种轨道结构所在曲线半径接近，运行同样的地铁列车，因此，下文可以对其钢轨波磨特征和振动特性进行对比分析。

表1 不同轨道结构钢轨波磨通过频率

1.2 钢轨波磨对车辆振动噪声的影响

1.2.1 振动分析

为研究钢轨波磨在时域内对车辆振动的影响，需对测试结果进行时域分析，处理过程中对测试数据进行了1500Hz低通滤波。限于篇幅，下图只给出了轴箱的垂向振动加速度结果。可以看出，车辆通过具有波磨的测试断面时，轴箱的振动相对于无波磨区显著增大，对应低轨的左侧轴箱的垂向振动比右侧轴箱更为剧烈，即钢轨波磨会加剧轴箱振动。

轴箱垂向振动加速度

1.2.2 噪声分析

对试验列车车内噪声测试结果进行A计权声压级分析，可以得到动车和拖车车内噪声在整个测试区间随运营里程的变化情况。从下图可以看出，在波磨比较严重的测试断面1和2附近，动车和拖车车内噪声均有明显增大，从速度曲线上也可以看出，列车在通过测试断面之前已经完成了整个加速过程，因此可排除列车速度对车内噪声的影响，进而推断出：钢轨波磨会恶化车内噪声环境，影响旅客乘坐舒适性。