1　概述

1 . 1　加快發展城市軌道交通的必要性城市化是世界各國共同的發展趨勢。發達國家城市化進程的經驗教訓告訴我們: 住房、環境和交通是影響城市發展的三大要素, 尤以交通為甚。當前我國經濟快速增長, 城市人口急劇增加, 特別是近 40 個百萬人口以上的大城市, 城市交通問題日益尖銳, 從而軌道交通工具迅速起步。地鐵、輕軌和單軌是最主要的軌道交通形式。隨著 99 年北京地鐵“復八線”的建成通車, 我國在北京、天津、上海和廣州建成的城市軌道交通線路已超過100 公里。我國快速軌道交通建設正面臨著大發展的歷史性機遇。

1 . 2　高架軌道交通

城市軌道交通按走行方式分為地下、地面和高架三種。高架軌道交通作為一種經濟、實用、高效、安全的快速交通模式, 成為城市軌道交通建設的世界性趨勢。它相對于其它走行方式的優勢在于:

(1)高架軌道交通經濟, 建設周期短。

高架軌道交通的優越性是很明顯的: ①高架線路造價為地下線的 1/3, 高架車站的建設費用為地下車站的 1/9, 運營費用是地下線的 1/3。建設一條地下線的資金可以建三條同樣長度的高架線。②由于高架線是在地面上建設, 建造速度快, 適應了大城市發展的需要。

(2)相對地面線與地面道路交通相沖突的缺點, 高架軌道交通更為高效和實用。

(3)與普通道路交通運輸形式相比, 高架軌道交通在完全封閉的系統中運行, 安全性更好。

1 . 3　高架軌道交通的三大問題

振動、噪聲和城市景觀是高架軌道交通的三大問題。世界各國都非常重視高架軌道交通的振動噪聲以及它與周邊環境相協調的研究。對于振動噪聲問題, 由于高架軌道交通大多穿越或位于鬧市區和居民區, 因此輪軌噪聲、車輛噪聲等聲源產生的振動噪聲對周圍環境的影響變得十分突出。振動噪聲問題成為建設高架軌道交通的最大障礙, 能否將振動與噪聲控制在最低限度內, 是高架軌道交通在城市可行與否的關鍵。

2　高架軌道交通振動、噪聲源

2 . 1　主要振動源

(1)列車速度對結構的豎向動力影響按 Chua 在文章中提供的車速 80km/h (22m/s)來考慮[ 1 ] , 根據橋梁結構振動學, 可不記列車速度對結構動力的影響。

主要與車輛動力機械運轉及技術參數有關, 如彈簧剛度、簧上質量、簧下質量等。

(3)軌道結構振動

主要是與軌道結構參數有關, 如: 質量、剛度、阻尼等。

(4)輪軌不平順

大量研究表明: 輪軌不平順是引起輪軌振動的主要原因, 主要包括車輪的不平順和軌道的不平順。

2 . 2　主要噪聲源

軌道交通系統的噪聲源有

(1)機械噪聲及結構噪聲

①車輛運行時輪軌部產生的噪聲。

滾動噪聲

由于車輪踏面和鋼軌表面粗糙, 凹凸不平, 鋼軌表面傷痕等原因, 車輛在鋼軌上運行不是單純的滾動, 而是滾動的同時在極小的范圍產生跳動, 輪軌間出現一定沖擊, 使鋼軌的車輪產生強迫振動而發出的噪聲。

沖擊噪聲

輪軌沖擊噪聲是車輪通過鋼軌接頭、道岔部分以及車輪踏面擦傷、剝離后在鋼軌上運行時由于沖擊而產生的噪聲。從噪聲源來考慮, 分為軌道振動和車輪振動而引起噪聲兩種情況。沖擊噪聲與滾動噪聲不同的是其沖擊, 而且是不連續的。

摩擦噪聲

摩擦噪聲是車輛通過小半徑曲線和道岔時產生的頻率較高的刺耳的“吱吱”聲。在曲線區段, 盡管車輪踏面有一定錐度, 車輛仍然不能以純滾動通過曲線, 這正是產生強烈刺耳尖叫聲的根本原因。

②結構噪聲

由于輪軌表面相互作用產生的振動通過軌道、橋梁、地基等傳遞導致橋梁、地下結構、附近建筑墻壁、樓板振動而輻射噪聲。