【52监测网】第93期 轨道振动与噪声创新技术解决方案
 52监测网专家报告分享-第93期 轨道振动与噪声创新技术解决方案 刘韬 深圳洛赛声学技术有限公司 董事长&总经理 目录 城市轨道交通发展的现状与问题 轨道振动与噪声的形成机理及影响 轨道振动与噪声解决方案 内容介绍 一、城市轨道交通发展的现状与问题 根据中国城轨交通协会数据，截止2019年底，全国开通运营城轨的城市达41座，运营线路总长度超过6,800公里，提前完成了“十三五”规划目标。目前，共有44个城市轨道交通建设规划获得国家批复，规划线路里程超过1万公里，在建线路里程约7,000公里。 当城市轨道交通在获得“快速、便捷、大容量”发展的同时，其所带来的振动、噪声和电磁辐射等环境污染问题与日俱增，对沿线居民生活以及教育、科研等正常学习和工作产生了巨大影响，导致城市居民对振动和噪声的投诉大幅攀升。 日益增加的对地铁振动与噪声的投诉
二、轨道振动与噪声的形成机理及影响 城市轨道交通在运营过程中，列车车轮与钢轨之间因摩擦和撞击产生的振动，经过轨枕、道床依次传递至隧道或桥梁基础，进而再传递和影响到周围建筑物与敏感设备。 受影响的建筑物及物体结构可将机车产生的振动激励放大，从而对建筑物结构造成损坏，严重者将导致开裂或沉降，导致物业大幅贬值。
轨道交通噪声主要类型 轨道交通噪声主要源于列车运行时轮轨的接触噪声、小半径曲线路段上车辆轮缘与钢轨间的摩擦声、车辆非动力系统噪声(车辆的空压机、空调机、电动机等)，以及列车运行时车身与空气摩擦产生的风阻声和桥梁结构的二次振动引起的辐射噪声等，概括起来可分为四种类型：轮轨噪声、动力设备噪声、空气动力噪声和结构振动噪声。 此外，轨道交通噪声的大小与车辆类型、速度、曲线半径、上下坡、桥梁与轨道结构等因素有关。它与列车运行速度的关系如下图示。
轨道振动影响与频率之间的关系
轨道振动（特别是低频振动）不仅对地铁沿线民宅、学校、医院等环境产生干扰并影响其使用，而且或对其设备质量和生产率产生有害的影响。长期暴露和接触这些振动及其引致的次级空气噪声时，容易对舒适度与人体健康造成伤害。 特别地，如果不能在项目的前期建设阶段设计和安装隔振系统，一旦项目落成后，发现存在轨道振动和噪声超标问题时，将几乎无法采取任何工程和技术措施加以改善。它将伴随业主终生的居住和使用过程，成为难以磨灭的伤害；对开发商而言，也将面临业主无休止的群诉和索赔。 国内相关标准与规范
三、轨道振动与噪声解决方案（洛赛声学集成声学解决方案）
◇ 轨道隔振 轨道隔振之核心材料：聚氨酯弹性体 聚氨酯弹性体（Polyurethane Elastomer）是一种具有优异物理和环保性能的弹性高分子材料，具有优异的弹性，其模量介于橡胶与塑料之间，系统频率最低可以满足8Hz的目标与要求；同时具有耐水、耐油、耐化学腐蚀、耐射线辐射、吸振能力强等多重优点。 由于聚氨酯具有很好的力学性能，抗撕裂强度明显优于橡胶，硬度变化范围比较宽，而且还具有很好的耐磨耗性能。特别地，它的阻尼性能好，滞后时间长，因而在应力应变时吸收的能量大，减振效果非常好。 因此，聚氨酯弹性体广泛应用于各类轨道、机电设备、建筑楼板等领域，作为减少固体传声与振动的关键材料。 主要轨道隔振系统 洛赛声学为客户提供基于“聚氨酯弹体性”的轨道振动解决方案。它不但适用于传统有碴和新型无碴轨道，也适用于高铁、城际铁路、地铁、轻轨、有轨电车等各种轨道交通形式，可针对钢轨、扣件基垫板、轨枕、道碴以及道床等不同位置的应用提供材料与方案，从而达到一致的减振效果。
◇ 轨道降噪 轨道降噪之核心材料：丽得木屑混凝土预制品 奥地利丽得公司成立于1959年，迄今已近60年历史。丽得是欧洲领先的木屑混凝土制品的制造商， 其产品广泛应用于城市基础设施和降噪工程，在欧洲销售和安装面积超过500万平米。 洛赛声学是奥地利丽得公司在中国市场的战略全作伙伴，通过引进丽得配方与技术，洛赛声学将在2020年开始在国内规模生产和推广木屑混凝土制品， 可根据项目应用情况为客户提供定制、设计以及安装服务。
主要特点与优点 1. 最大吸声值：高达20dB（符合欧盟A5级降噪要求） 2. 最大隔声值：＞47dB （符合欧盟B3级要求） 3. 最佳的机械性能与静荷载值 4. 可提供符合EN1793/1794标准的所有检测报告 5. 使用寿命超过50年，远高于传统金属声屏障 6. 容易安装，运营使用期间无须维护，大幅降低全生命周期成本 7. 更有利于防盗窃；表面积较小，可防涂鸦 8. 立柱间距可宽达6m，显著减少立柱与基础的要求 9. 可提供根据不同尺寸、颜色、与其他系统（如木质）进行组合的特殊组件 10. 采用完全可回收利用之天然材质，满足生态平衡要求 11. 经德国铁路公司DB认证可使用于300km/h高速线路 12. 具有长期在规划设计、生产和安装方面的丰富经验。 轨道降噪领域的应用
产品类型
轨道降噪解决方案 洛赛声学为客户提供基于“丽得木屑混凝土以及威仕柏泡沫等新材料为基础的”轨道噪声解决方案。它不但适用于传统声屏障，也适用于隧道出入口、道床、月台、轿厢等各种应用。
◇ TOD：无处不在的噪声与振动 城市再生运动+生态紧凑型城市 TOD概念由新城市主义代表人物彼得·卡尔索尔普提出，是一个“以公共交通为导向”的全新开发模式。它以地铁、轻轨、巴士等公共交通为中枢，以5-10分钟步行路程为半径建立集工作、商业、文化、教育、居住等为一体的社区。 如影随形的噪声与振动问题 城市居民在享受TOD带来交通与生活的便利的同时，噪声与振动的污染也如影随形而至，来自地铁、轻轨、周边公路、配套商业、大型的人流等各种因素的影响，给声环境质量带来巨大的挑战。 案例分析一：青岛地铁华润城
青铁华润城位于青岛崂山区辽阳路与深圳路交汇处，紧靠汽车东站，规划建设2号线与4号线双地铁交汇，周边有几十条纵横交错的公交线路，交通非常便利。 华润置地与青岛地铁强强联手，选用以轨道交通为主导的TOD开发模式，并以旧金山、东京、香港等国际一线TOD都会为范本，依托双地铁优势，打造青岛少有的全能综合体，涵盖高端住宅、商业、办公等多重业态，为青岛开启全新的人居体验。 TOD项目：轨道振动与噪声的影响 项目总规划用地面积21.8万平米，总建筑面积76万平米。其中，地上建面积65万平米，地下建面10.8万平米。主要业态包括：住宅、商业办公、公寓、办公楼以及幼儿园等公共服务配套，建成后将成为以居住功能为主、商业办公为辅的现代化居民小区。 TOD项目的典型的振动与噪声源包括但不限于地铁车辆段（如试车线、机修库、咽喉区）、风亭冷却塔、周边进出道路和人流量等噪声和振动的影响。若处理不当，将给项目留下无法修复的缺陷。
振动与噪声数据的采集与分析 科学专业的测试与诊断是项目方案设计的基础。经过严格的审查流程和手续，洛赛声学专业工程师被允许进入青岛地铁车辆段与行车线进行噪声和振动测试，选取已经建成通车的线站，在轨枕处布点测试振动时频（如左图）。道床采用整体式道床， 列车运行时速达10km/h时，从时频图中可以看到： • 振动频率范围在20Hz~120Hz，铅垂向Z振级达98.8dB。 • 主振动频率范围集中在40Hz~110Hz范围，铅垂向加速振级强度超过110dB。
环境噪声与振动的仿真模拟 可提供项目周边环境噪声的测试和噪声地图模拟服务，以及地铁上盖建筑结构振动仿真模拟服务。目前项目在建设中。
案例分析二：卓越长沙中寰项目 项目位于长沙市岳麓区含光路以北，茶子山路以南，观沙岭路以东，潇湘北路以西的合围区域。沿湘江西岸的滨江区域是银行金融保险等高端产业集中区。中寰作为滨江大型的城市综合体，将成为重塑长沙地产市场格局的又一力作，成为滨江沿线优质住宅新标杆。 项目占地面积11万平米，总建筑面积42万平米。主要业态包括：高层住宅、精英公寓、奢居别墅、商业区和幼儿园。
地铁4号线影响与声学咨询服务 项目基地东侧和南侧位于长沙地铁4号线“茶子山站-观沙岭站”区间上方。其中，多层住宅区（别墅）位于隧道的正上方，商业建筑离隧道最近水平距离为6.8米，幼儿园离隧道最近水平距离为29.7米。
洛赛声学的国际专业团队，借鉴欧洲的成熟技术与经验，为项目定制设计了建筑基础隔振系统。通过在建筑地下室底板和侧墙安装高性能聚氨酯阻尼减振垫，有效阻隔地铁振动从地下基础传递到建筑主体，导致主体结构的振动和二次辐射传声，从而营造一个十分宁静与舒适的建筑室内环境质量。
隔振系统的设计目标
可根据地铁上盖和轨道沿线建筑的系统频率和项目定位，结合材料性能与安装方式，经过科学计算与选型，设计出隔振系统的固有频率，确保达到预期的隔振效率与工程效果。 项目隔振系统的设计频率为14Hz，压缩变形量不大于1.66mm。
隔振材料安装图– 满铺/面支撑
隔振材料安装图– 点支撑 隔振工程的施工：细节决定成败 声学是一项“细节决定成败”的系统工程。为了确保工程效果，洛赛声学在专业设计方案的基础上，参照德国标准，结合国内实践经验，制订了一套科学完善的施工方案和技术措施，组织了精细的施工，为国内的轨道隔振工程的设计与施工树立了一个新标杆。
减振垫局部铺设完工效果
保护层与建筑底板施工 完工后的现场实测结果表明，隔振工程完全满足隔振系统设计目标和国家相关规范要求。 工程案例
（注：文中所使用的任何数据、文字、案例、图片等均来源于深圳洛赛声学技术有限公司，仅用来学习交流，侵权删。）
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