城市轨道交通振动评价指标

对建筑物的影响
轻者建筑物装饰层发生破坏 次之可能结构发生破坏 重者导致建筑物倒塌
振动评价指标
减小对人健康及生活的影响程度 保证舒适理想的生产工作环境
指标分类
主要采用反映振 动的基本物理量 主要使用加速度 及速度 同样采用其他评 价指标
NASA指数 计权等效加 速度 铅垂向Z振级 最大间歇振 动值 四次方振动 剂量 平均吸收功率 计权等效速度 振动速度级
传递率 插入损失 振级落差比
功率流理论
传递率
传统评价指标
传至被控制部分的相应与源振动的比值 两类常见的隔振问题：主动隔振和被动隔振 对应的评价指标：力的传递率和振动量的传递率
F TF FS A TA AS
插入损失
考虑系统所在基础为非刚性基础 采取隔振措施前后基础响应的有效值的平方之比的常用 对数的10 倍 响应可以是位移、速度、加速度
主要内容
振动的产生 振动对环境的 影响 振动评价指标 相关标准简介
隔振指标分类 指标介绍 指标运用实例
产生原因
车轮的不圆顺和轨道的不平顺 轨道连接处和车轮之间的碰撞 轮轨间的横向缝隙（如道岔区） 路基系统在动轮压作用下的变形 轮轴变形等
振动的产生
振级落差比
传统评价指标
考虑系统所在基础为非刚性基础 被隔离体振动响应的有效值的平方, 与对应基础响应的 有效值的平方之比的常用对数的10 倍 响应可以是位移、速度、加速度
功率流理论
功率流有效比
隔振器弹性和刚性安装时传递到基础的功率流之比 类似于插入损失的概念 有效比能够有效地反映隔振系统和基础的共振特性的影 响，因此它能够直接显示隔振器的有效性
计权等效加速度
1 T 2 aw aw t dt 0 T
与加速度相关
aw 为T内的等效值（结合了时间平均和频率平均的方法）， 反映了时间T内振动的综合作用效果 较客观地反映了人体的受振状况 适用于波峰因素小于或等于9的振动评价
连续均方根
在高峰值振动的情况下，计权等效加速度低估了冲击振动 对人的影响 引入一个短的时间常数来考虑偶然性冲击和瞬态振动对人 的干扰程度 1
日本标准
基准加速度值为分段函数 考虑1-90Hz的频率范围 按振源和干扰区分别列出限值
住宅(dB) 振源 昼间 工厂 施工设备 交通 60-65 70 65 夜间 55-60 — 60
1 1 5 2 1 f 4 A0 2 10 f 5 4 f 8 A0 2 10 8 f 90 A0 0.125 105 f
其中，F(t)是输入力，v(t)是输入速度
GB 10070-88
其中，参考加速度a0=10-6m/s2 给出了容许振动强度表
相关标准简介
采用了ISO2631给出的频率计权，以铅垂向Z振级作为评价指标
GB/T 50355—2005
以铅垂向Z振级作为评价指标 给出了住宅建筑室内垂向振动加速度级限制值
插入损失值
插入损失值
对比表1、2、3，可以看出目前厂家或测量单位给出的 各种隔振措施的隔振效果，一般对应于1 ～ 1 000 Hz 或更高 频率范围内的不计权振动加速度级。如某钢弹簧浮置板标称 的隔振效果为18 ～ 35 dB，其对应频率范围为10 ～ 2 000 Hz( 不计权) ，但对于环境振动关注的1 ～80 Hz( Z 计权) 的隔振效 果，在隧道壁处仅有16 ～19 dB，而对于水平距离30 m 范围 内的地面环境振动，仅有8 ～ 12 dB。因此，厂家标称的隔振 效果与环境影响评价中关注的隔振效果差别较大。由此用插 入损失值评价隔振效果时，一定要在频率范围确定的情况下 进行对比。
振动加速度 经验公式 主观不舒适 性指数 一定关系式 单一不舒适 性指数
关于频率加权
以人体心脏为原点，定义了x、y、
z方向，并给出不同频率各个方向 的权重系数
aw ar2 10
aw WF ar
Wr 10
根据给出的修正曲线，可以得出
计权加速度时程曲线
计权等效速度级
振动速度 计权曲线 计权振动速 度值
与速度相关
相关公式 计权等效速 度值
计权等效速度的计算公式与计权等效加速度计算公式在形式上是一致的
振动速度级
1 V T

t2
t1
v 2 t dt
`
H KB f
1 f 1 0 f
2
KB t v t H KB f
谢谢
工业与商业区(dB) 昼间 65-70 75 70 夜间 60-65 — 65
德国DIN 4150-2
采用计权等效速度来作为振动评价指标 其中基准频率f0=5.6Hz，=0.125s
美国《轨道交通环境影响评价导则》
以振动速度级为评价指标 对敏感建筑进行分类，并给出振级标准值 其中Vref=2.5410-8m/s
T 1 4
பைடு நூலகம்
若振动包含多个周期不同振幅，其综合VDV值要采用四次 1 方根来计算
VDVtotal
4 4 VDVi i
当比值满足以下条件时，MTVV和VDV值在评价舒适性和健 康性方面要更加重要
MTVV 1.5 aw VDV 1.75 awT 1 4
使用MTVV和VDV时，aw的值也要列出
功率流传递率
传递到基础的功率流与输入到隔振对象的功率流之比 比有效比更有效地反映隔振系统整体的响应特性 与振级落差呈一定函数关系，较有效比要易于计算
应用实例
插入损失值

插入损失值

应用实例
应用实例
由表2 可见，轨道减振器、Lord ( 洛德) 扣件Vanguard( 先 锋) 扣件可降低环境振动Z 振级2 ～ 6dB; 梯形轨枕、弹性支承 块可降低Z 振级4 ～ 6 dB;橡胶浮置板可降低Z 振级8 dB 左右; 钢弹簧浮置板可降低Z 振级7 ～ 14 dB。上述测量统计结果与 环境影响评价提出的轨道隔振措施隔振效果有差异，实际应 用中应按照地面Z 振级隔振效果确定。
KBF t e
0
1
t

t

KB 2 ( )d
1 2
LV 20 lg
V Vref
平均吸收功率
20世纪60年代Pardko等通过人体试验提出
其他
将人体看做弹性阻尼系统，以被人体吸收的机械功率来表示人所受到
的振动输入大小
1 T Pav lim F t v t dt T T 0
t0 2 2 1 aw t 0 aw t dt t0
MTVV max[aw t0 ]
四次方振动剂量
放大了计权等效加速度aw的值，使之对振动峰值更加敏感 可以应用于具有高峰值的振动状况
4 VDV aw t dt 0
应用实例
应用实例
插入损失值
表3 给出了各种轨道隔振措施在隧道壁处对应于1 ～ 80 Hz ( Z 计 权) 、1 ～ 200 Hz ( 不计权) 、1 ～1 000 Hz( 不计权) 范围内的隔 振效果实际测量值。由表3 可见，轨道隔振器可降低隧道壁处，对应于1 ～80 Hz( Z 计权) 为3 ～4 dB，1 ～200 Hz( 不计权) 为9 dB，1 ～ 1 000 Hz( 不计权) 为10 dB; 梯形轨枕可降低隧道壁处，对应于1 ～ 80 Hz( Z 计权) 为4 ～ 8 dB，1 ～ 200 Hz( 不计权) 为10 dB，1 ～ 1 000 Hz( 不计权)为15 dB; 弹性支承块可降低隧道壁处，对应于1 ～80 Hz( Z 计权) 为5 ～ 8 dB，1 ～ 200 Hz( 不计权) 为10 dB，1 ～ 1 000 Hz( 不计权) 为14 dB; 橡胶浮置板可降低隧道壁处，对应于1 ～ 200 Hz( 不计权) 为7 ～10 dB; 钢弹簧浮置板可降低隧道壁处，对应于 1 ～80 Hz( Z 计权) 为16 ～ 19 dB，对应于1 ～ 200 Hz( 不计权) 为 18 ～ 24 dB，1 ～ 1 000 Hz( 不计权) 为20 ～28 dB。可以看出，无 论何种轨道隔振措施，高频隔振效果均优于低频隔振效果。
辐射路径
对人体的影响
振动的影响
人体较敏感的振动频率范围为1-80Hz，并对不同方向振动 的感觉不同 振动会导致视觉受到干扰、手的动作受到妨碍以及注意力 难以集中等，甚至影响人体健康受到巨大影响甚至伤害
对仪器的影响
影响精密仪器仪表数据读取的准确性及其使用寿命 可能导致某些灵敏电器的错误动作 降低精密机床等的加工精度，试产品质量下降甚至损坏机 器零部件
铅垂向Z振级
计权等效加速度的值比较小，而且变化范围比较大
VL 20lg
其中ae全身振动的计权加速度
ae a0
ae ai2 10
Cn 10
其中ai为第i 个中心频率的加速度有效值，Cn为不同振动频率计权因子
NASA指数
aez VLZ 20 lg a0
由NASA Langley Research Center提出 专门针对车辆振动舒适度的评价
对于音乐大厅等敏感建筑单独给出振级标准值
隔振评价指标
不同隔振问题，评价指标也不同 随着隔振要求的提高，评价指标也在发展
指标分类
传统评价指标仅涉及速度或 力，不能很好反应隔振性能 Goyder和White认为传递到 基础的功率流同时考虑了力 和响应 许多研究学者将功率流作为 主动隔振的控制目标函数