铁路与城市轨道交通振动与噪声

严格工作区 (医院手术室、 精密试验室)
全 天
白 天 夜 间 全 天 全 天
混合 轴 71 7783 74 83 89
住宅
7783 74 83 89
办公室 车间
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表8-3 城市各类区域铅垂向Z振级标准值(dB)
区域类型 0 1 2 3 4 适用地带范围 特殊住宅区 居民、文教区 混合区、商业中心区 工业集中区 交通干线道路两侧 铁路干线两侧
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3．振动强度标准
表8-2
表8-2 ISO关于建筑物内振动限制值的建议值
ISO关于建筑物内振动限制值的建议值
地 点
时 间
振动级， dB， a0=10-6(m/s2)
连续、间歇振动 和重复性冲击 X(Y) 轴 71 Z轴 74 8086 77 86 92
10
每天只发生数次 的冲击振动 X(Y) 轴 71 107110 7497 113 113 Z轴 74 110113 77100 116 116 混合 轴 71 107110 7497 113 113
(2) 普通有缝线路轨道
v LA 81 30log v0
(3) 隧道内线路轨道
v LA 102 30 log 6 v0
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第五节 减振降噪措施
1. 降低滚动噪声的措施

(1) 车辆降噪措施 (2) 轨道减振降噪措施 (3) 线路旁隔音装置
2. 轮轨冲击噪声的降噪措施 3. 钢轨波磨噪声的降低措施 4. 啸叫噪声的降低措施
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2. 环境振动测量
描述振动的物理量为频率和振幅 对人体来说，能感知的振动频率范围是 1~0.1kHz 对于环境振动，人们所关心的是人体反
映特别敏感的1~80Hz的振动
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加速度评价
加速度也常用加速度级La表示，其定义为：
a La 20 lg (dB) a0
50
50 50 50 50 50 100
85
80 75 70 65 60 50 40 30 0
有干扰
安静 非常安静 听力临界值
(1) 声功率级
W LW 10 lg W0
W为声功率(W)； W0为参考声功率，取1×10-12(W)
I0
(2) 声强级
I LI 10 lg I0
I为声强(W/m2)；I0为参考声强，取1×10-12(W/m2)
T
2
离散信号：
1 n 0.1LAi LAeq 10 lg( 10 ) n i 1
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噪声标准
按ISO的标准，90(或85)dB时允许工作8h，而每超过 3dB，工作时间相应减半，在96dB噪声区，只能工作2h。
国 家 评价指标 容许值类别 新建铁路线的指标 新建铁路线的指标 降噪计划极限值 高速线极限值 新居住区指标 新建和改造线极限值 新建铁路最佳值 新建铁路最大值 新建铁路线的指标 昼间 65~70 夜间 55~60 60 85 60 65~75 50~55 59 60 73 55 63(24h) 88 65~70(24h) 59(昼) 49 (夜 ) 60(24h) 50(23:00~7:00) 60 整天 建筑物正面噪声级 澳大利亚 LAeq LAeq 丹麦 LAmax LAeq 法国 LAmax Lr=LAeq -5 德国 荷兰 挪威 瑞典 英国 日本 LAeq LAeq LAeq LAmax LAeq LAeq LAmax
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高速列车的噪声
主要有四部分组成： 轮轨噪声 结构噪声 受电弓噪声 车体空气动力噪声
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综合噪声
四种噪声形成，计算式如下：
L 10 log 10 (10 LR / 10 10 LS / 10 10 LP / 10 10 LA / 10 )
尖叫噪声的频率集中在4k~6kHz高频范围内。
因此看出，轮轨噪声主要由钢轨振动产生。
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5. 轮轨噪声的预测
(1) 轮轨表面粗糙度激励 (2) 车轮振动
(3) 钢轨振动
(4) 轨枕振动 (5) 声辐射
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6. 轮轨噪声的估算
(1) 无缝线路轨道
v LA 74 30log v0
(8-1)
式中a为振动的加速度有效值；a0为加速度 参考值(10-6m/s 2)。
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单值振动级评价
用来评价振动对人体的效应，同时便于简化测 量，其定义为：
VL 10 lg( 10
V AFra Baidu bibliotekL1 a1 10
10
V A L2 a 2 10
)
dB
式中，VL为振动计权加速度级(dB)；VALi 为 每个频带的振动加速度级(dB)；ai为各个频带 的计权因子。
第八章
铁路与城市轨道交通 振动与噪声
噪声和振动
是密切相关的，不可分开 振动越大，则噪声也就越大 振动由固体介质传播 噪声由空气介质传播 当物体振动时能引起噪声
噪声也能引起固体介质的振动
所以就要根据振动和噪声的特性采用适当的方法，以
达到减振降噪的目的
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图8-1 轮轨噪声示意图
另外： 钢轨弹性模量变化也要占滚动噪声的：3~10%； 轨头半径变化也要占滚动噪声的： 10~15%；
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冲击噪声
主要由于轮轨接触斑的瞬间分离，造成冲击噪声。
车轮通过轨缝、道岔或擦伤的车轮等在钢轨上滚
动时所引起的噪声 如低(高)接头、钢轨剥落、车轮扁瘢等都可以引 起附加的轮轨动力 激发车轮和钢轨振动造成轮轨辐射噪声
横向振动加速度(m/s2)
≤0.1
≤0.224
≤0.355
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即舒适感降低界限和暴露极限。把“疲劳---工
效降低界限”的相应值除以 3.15即成为能保障
舒适的“舒适感降低界限”。
当人处于较强振动环境中，就会影响人的安全 和健康，因此制定保障安全与健康的振动“暴 露极限”，把上述“疲劳—工效降低界限”的 相应值提高一倍，就成为振动的“暴露极限”。
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第一节 振动的产生及评价标准
1．振动对人的影响
人对振动的响应限界，这四个参数是： 振动频率 振动水平
振动作用于人体的方向
暴露时间
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表8-1 人体能承受振动加速度的最小值
人体承受振动时间 (小时)
垂向振动加速度(m/s2)
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≤0.14
8
≤0.315
4
≤0.53
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第六节 减振降噪型轨道结构
1．轨道结构的振动和噪声特点 (1) 轨道结构的选择 (2) 无碴轨道结构的振动与噪声特点 (3) 对减振降噪型无碴轨道结构的要求
2. 轨道结构部件与一般减振降噪措施
3. 城市轨道交通轨道结构钢轨扣件的选择
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谢谢大家！
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中国 日本 国际铁路联 盟 挪威
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80 90 86
83.5~91
Oslo~Gardermoen铁路的设计要求
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第二节 噪声的产生及评价标准
表8-5 典型的噪声强度
交通运输噪声源 喷气式飞机起飞 汽车喇叭 重型卡车通过 列车从结构物上 通过 城市公共汽车 列车通过 高速公路 停站列车 低交通量道路 低交通量道路 离噪声源 距离(英 尺) 200 3 50 噪声强度 (dBA) 130 110 100 90 其他噪声 源 空袭警报 强功率摇 滚乐 大声呼喊 空气凿岩 锤 推土机 吸尘器 搅拌机 割草机 洗衣机 电视机 谈话 电冰箱 图书馆 细声谈话 离噪声 源距离 (英尺) 0.5 50 50 3 3 50 3 10 10 3 15 备 注 痛阈噪声 最大发声值 非常令人烦恼 长期暴露丧失 听力 令人烦恼
LW Lp 20lg r 8
15
在同样声压情况下，不同的频率人的感受也不一样，
有此声音悦耳，有些声音恐怖。人耳级感受的频率为 20Hz~20kHz，目前所用的噪声测量仪采用A加权方法。
A加权曲线
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等效噪声
等效声级LAeq为规定时间内A声级的能量平均值
连续信号：
1 p (t ) LAeq 10lg[ dt] 2 T 0 p0
类 别 昼 间 夜 间 0 50 40 1 55 45 2 60 50 3 65 55 4 70 55 *上表中 0~4 类地区的划分标准同表 9-3。
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第三节 铁路噪声的组成
牵引电机和动力设备噪声 轮轨相互作用和轨道结构振动噪声
车体的空气动力噪声
如桥梁地段，还有结构的二次噪声 如电力机车车辆，则还有受电弓噪声
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（3）声压级
声压与声强的关系 声压级计算式
p2 I C
p p Lp 20lg 10lg 2 p0 p0
2
p为声压(N/m2)；p0为参考声压，取2×10-5(N/m2)
声功率级与声压级之间的关系
空间点声源 光滑地面点声源
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LW Lp 20lg r 11
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啸叫噪声
当车辆通过小半径曲线时
由于车轮受转向架的约束，不能正切于钢轨运行
也即车轴不能处于曲线的径向位置
引起车轮沿着钢轨滚动时横向滑过轨头
由此产生轮轨接触表面的粘着和空转
引起车轮共振
接着产生强的窄频带的尖叫声
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噪声的频率
车轮噪声峰值约在1k~2kHz范围内，属高频噪声； 钢轨噪声峰值约在500~1kHz范围内，属中、低频噪声； 滚动噪声峰值在500~1kHz范围内，主频集中在500Hz 左右，以中、低频成分为主；
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新建住宅指标 新建线隔声法规 新干线标准
55 68
18
40~45 49 50 55 63 68 60 50 60 42 63 70
68(6:00~24:00) 63(6:00~24:00)
我国1990年11月颁布的《铁路边界 噪声限值及其测量方法》
表 9-8 等效声级 LAeq (dB)
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第四节 轮轨噪声
3种主要类型： 尖叫噪声(啸叫噪声) 冲击噪声
轰鸣(或滚动)噪声
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滚动噪声和波磨噪声(轰鸣噪声)
由于钢轨或车轮表面的粗糙度，钢轨表面波磨等，当 列车通过时，就产生滚动噪声。 滚动噪声主要是由于轨面的粗糙度在轮轨接触条件下 被压变形，使得车轮滚动过程中，轮轨接触斑的大小 处于变化状态。
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昼间 65 70 75 75 75 80
夜间 65 67 72 72 72 80
表8-4 各国铁路环境振动限值
表8-4 各国铁路环境振动限值
国家
中国
限值(dB)
86
依据或发布部门
“京沪高速铁路环境影响预评价”研究提出的 建议值 GB10070—1988《城市区域环境振动标准》 日本环境厅 ORE报告提出的建议值
L为列车通过时的综合噪声， 式中，
LR为轮轨噪声 LS 为结构噪声 LP 为受电弓噪声 LA为车体空气动力噪声
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城市轨道交通的结构二次噪声在综合 噪声中占较大比重，如上海轨道交通3号
线，混凝土箱形梁共鸣引起的噪声，钢桥
引起的噪声在总体噪声中占较大比重。 轨道交通的空调噪声、电机噪声等也 在综合噪声中占一定的比重。