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市域铁路车辆运行辐射噪声限值研究

Weave 2020-07-18 最新文章

0 引言

市域铁路穿插于中心城区与周边新城、城镇间,线路设计速度为100~160 km/h[1-2],其线路条件(如平面曲线半径、道岔、纵断面等)、站间距、隧道净空面积等基于城际铁路进行了优化[3],轨道减振措施(包括扣件减振和道床减振等)基于既有城市轨道交通进行了适应性研究和差异化设计[4]。市域动车组技术性能介于城际动车组和城轨车辆之间[1-2,5];市域动车组地板面高度介于1 100~1 280 mm[1-2],使其可以充分借鉴动车组、城轨车辆转向架及其两系悬挂系统技术。因此市域动车组车外运行辐射噪声与城际动车组、城轨车辆的噪声有着内在关系,市域动车组的运行辐射噪声限值研究应充分借鉴城际动车组、城轨车辆的相关标准及要求。

1 车辆运行辐射噪声源

车辆运行辐射噪声是车辆和轨道共同作用的结果,运行辐射噪声源主要有三大类:(1)牵引噪声,包括低速下的设备噪声;(2)机械噪声(即轮轨噪声),由轨道及车辆结构振动引发,包括滚动噪声、冲击噪声和曲线啸叫[6]3 类,滚动噪声由车轮和轨道间接触面的不平顺造成,与车辆结构和性能参数(如地板高度、悬挂系统、簧下质量等)、轨道设计、轨道状况(特别是车轮和轨面的粗糙度) 及运行速度密切相关;(3)气动噪声。三大类噪声源随速度变化的趋势见图1[7-8],其中v11v12 为机械噪声的声学转换速度。VDV 154—2011[9]中,v11为30 km/h(也有资料认为是35 km/h);TSI 1304—2014[10]中,v12为250 km/h。

从图1 和市域动车组100~160 km/h 的最高运行速度可知,市域动车组运行辐射噪声源主要以机械噪声为主,其线路运行噪声治理也应从轮轨方面着手。

图1 噪声源随速度变化的趋势

2 测试条件及计算方法

2.1 车外运行辐射噪声测试条件

不同标准辐射噪声限值不同,为了能客观、可复现、可比较,采用国内外普遍采纳的ISO 3095:2013[11]所规定的测量方法和条件(见表1)。

到了警察局,我才知道是来取证的。我说你们应该早说清楚,别人不知道的还以为我老头子犯了啥事。警察说,真是对不起,是我们工作不细致。送我回去时,警察要换一辆车,我说还是警车吧,反正人们也误会了。警车把我送回时,社区围了很多人,我下车时,警察同志特意跟我握了握手。一个动作,就说明了一切。送我的警察说,都回去吧,李六如是个好同志。

由表1 可以看出,ISO 3095:2013 全面、准确、清晰地规定了试验线路条件和测试位置等,明确线路应为平直、有砟轨道,钢轨表层应平整、无接头、无表面缺陷,车轮踏面正常等。这些要求旨在确保测试结果不受冲击和曲线啸叫等影响。

2.2 车外运行辐射噪声计算方法

车外运行辐射噪声与列车速度、测试位置的关系:速度不变时,随测试距离增大而衰减;距离不变时,随速度呈对数增长。具体内容如下:

VDV 154—2011中4.1章节规定:根据《德国国家轨道交通噪声计算规定》(Schall 03),在距轨道中心25.0 m、轨面上方3.5 m 处测得的值,较距轨道中心7.5 m、轨面上方1.2 m处小7 dB(A)。该关系也被温州S1线市域动车组的型式试验[12]和研究试验[13]所验证。

VDV 154—2011附录B指出,轮轨滚动噪声与速度级之间存在如下关系(适用于30 km/h以上):

本次临床研究,回顾性统计分析我院在2017年12月—2018年6月期间收治确诊为甲状腺结节性病变患者70例。本组70例甲状腺结节性病变患者均行B超检查、实验室检查。结合病理诊断及类型分析,与实际确诊结果做进一步对比评估。本组70例甲状腺结节性病变患者,包括男性患者19例、女性患者51例;患者年龄23~74岁之间,平均年龄为40.2岁。本研究完全通过了伦理委员会的批准,所选取的70例病患者均属于同意签署研究同意书的患者。

表1 ISO 3095:2013规定的主要测试条件及方法

项点轨道条件内容1.试验线路:(1)坡度最大为5‰;(2)曲线半径r:试验速度v≤70 km/h时,r≥1 000 m;70 km/h<v≤120 km/h时,r≥3 000 m;v>120 km/h时,r≥5 000 m 2.其他条件:(1)轨道构造:有砟道床,无任何类型的轨道防护;(2)轨道质量:钢轨表面应平整,无接头和表层缺陷(如波磨、灼伤、凹坑麻点等);(3)轨道粗糙度:上限值应满足ISO 3095:2013中6.2.5章节图2要求;(4)轨道动态性能:试验线路轨道衰减率下限值应满足ISO 3095:2013中6.2.6章节图3要求。(5)若条件不满足,需特别说明对测试噪声结果的影响环境条件风速≤5 m/s,无雨、无雪。背景声压级:背景噪声至少比测量的车辆噪声低10 dB(A)。测点与最近反射物之间的距离:至少是测点与车辆间距离的3倍。车辆与测点之间区域不得有人员出现。试验区域应远离其他轨道,远离吸音物质和反射表面车辆条件车轮踏面正常,车轮至少运行1 000 km 及以上;所有辅助设备在额定工况下连续工作测点位置距轨道中心线7.5 m、距轨面上方1.2 m;或当车辆速度≥200 km/h时,可距轨道中心线25.0 m、距轨面上方3.5 m。额外测量位置:距轨道中心线7.5 m、距轨面上方3.5 m采样时间采样时间Trec要求:(1)计时采样时,声压级比车头通过测点时声压级至少低10 dB(A);(2)结束采样时,声压级比尾车通过测点时声压级至少低10 dB(A);(3)取列车通过时间Tp用于计算通过噪声其他在短钢轨及平板轨道上试验时,应注明测试结果对每个采样时间内的通过噪声进行计算,最终结果取所有测量值的算术平均值。提供的1/3倍频程数据应包含31.5~8 000.0 Hz频率范围

式中:LpAeq,TPLAFmax 分别为A 计权下列车通过时间内平均声压级和最大声压级与基准速度v0的限值关系。

2008年,冯建宁大学毕业后在省城谋得了一份让人羡慕的职业,但一次回乡经历改变了这个小伙子的选择。老人年事已高无力打理核桃园,只见园子里杂草比人高,核桃树像没人管的孩子营养不良。荒凉的景象深深地触动了这个农村长大的小伙子,他坐在里面待了整整一天,毅然决定回乡守护核桃园。

TSI 1304—2014中6.2.2.3章节规定:当车辆运行速度vtest处于80~250 km/h 时,将基准速度80 km/h 的限值LpAeq,TP(80 km/h)作为该范围内的辐射噪声评价基准点,车辆通过辐射噪声与基准速度级辐射噪声的关系如下:

1995年,山东第一批援藏干部来到日喀则,自此,相隔千山万水的鲁藏两地,心心相印,血肉相连。如今,第八批援藏干部援藏工作即将进入第三个年头。援藏者为西藏带来了先进的现代化经验和文明,把青春与汗水挥洒在最需要的地方,对自己是圆了一个建设边疆的梦,对当地是造福了一方百姓。这是一种成长,是个人的成长与国家民族的命运紧紧连在一起的成长。

综合式(1)—式(3),可得:

可见,当车辆行驶速度为30~250 km/h 时,若知道某一速度下的噪声限值,可换算其他任意速度下的噪声值。

2.3 车外运行辐射噪声计算示例

《CRH6 型城际动车组技术条件》规定:车辆以160 km/h 运行时,距离轨道中心线25.0 m、轨面以上3.5 m 处噪声限值为88 dB(A),此时式(4)中的v0 为160 km/h,LpAeq,TP(v0)为88 dB(A)。

按照式(4)可分别计算出100、120、140、160 km/h速度级下噪声分别为82、84、86、88 dB(A);按照上述换算关系可得:距离轨道中心线7.5 m、轨面上方1.2 m处,100、120、140、160 km/h速度级下噪声分别为89、91、93、95 dB(A)。

3 运行辐射噪声限值研究

3.1 按不同标准计算的噪声限值对比分析

根据ISO 3095:2013 规定,市域动车组运行辐射噪声测试位置应为距离轨道中心线7.5 m、轨面上方1.2 m处。

根据式(4)和在距轨道中心25.0 m、轨面上方3.5 m 处测得的值较距轨道中心7.5 m、轨面上方1.2 m处小7 dB(A)的关系,计算不同基准噪声限值对应的各速度级辐射噪声限值(见表2)。

到公共租界很有一截子路。三轮车踏到静安寺路西摩路口,她叫在路角一家小咖啡馆前停下。万一他的车先到,看看路边,只有再过去点停着个木炭汽车。

表2 车外运行辐射噪声限值计算 dB(A)

各速度级运行辐射噪声计算限值标准/规定名称测量位置噪声限值100 km/h 120 km/h 140 km/h 160 km/h《CRH系列动车组噪声等评价指标暂行规定》(铁总科技〔2014〕210号)《时速250 km中国标准动车组暂行技术条件》(铁总科技〔2017〕234号)200 km/h:87(优)、90(良)85(优)88(良)87(优)90(良)89(优)92(良)91(优)94(良)ISO 3095:2013,测点距轨道中心25.0 m、轨面上方3.5 m《CRH6 型城际动车组技术条件》(铁道部科技装函〔2012〕45号)160 km/h:88 200 km/h:88 89 86 91 88 93 90 95 92 GB/T 7928—2003《地铁车辆通用技术条件》GB 50157—2013《地铁设计规范》TSI 1304—2014《关于轨道车辆-噪声子系统相关的互用性技术规范》VDV 154—2011《城市轨道车辆噪声》有砟轨道,距轨道中心7.5 m、轨面上方1.2 m 60 km/h:80 87 89 91 93 ISO 3095:2013,距轨道中心7.5 m、轨面上方1.2 m 80 km/h:80 83 85 87 89 60 km/h:76 83 85 87 89

由表2可以看出,根据不同标准/规定,运行辐射噪声计算结果相差很大,因此应结合市域铁路和市域动车组的运用条件,对运行辐射噪声限值进行深入研究。

盾构法作为一种隧道施工的新型方法,依靠的主要是旋转推进的刀盘,破碎岩石的工具是盘形滚刀,做出的隧道特点是全断面一次成型。盾构法施工以它高效、环保且安全的特点,在交通(尤其是地铁施工)、水利和采矿等许多领域得到了广泛应用[1]。上软下硬地层是一种非常特殊的地质,它同时具有软岩地层稳定性差的特点和硬岩地层强度高的特点。盾构机在这类地层中推进施工时,对于刀盘切削工作面而言,软底层土体进入密封土舱非常容易,但是处于下部的岩体,质地非常硬,很难被破碎,盾构机就很难控制运行姿态,一旦控制不好,将会出现地面不规则沉降、盾构机损坏甚至是人员伤亡等问题,所以,对于上软下硬的地层,盾构机的施工技术研究非常重要。

3.2 车外运行辐射噪声限值

遵循先进性和适用性原则,在ISO 3095:2013 规定的测试条件下,考虑市域铁路穿越城区,运行辐射噪声限值应高标准、严要求,因此T/CRS C0101—2017《市域铁路设计规范》各速度等级辐射噪声限值取表2中相应的最小值(见表3)。

4 运行辐射噪声限值合理性验证

温州S1 线时速140 km 市域动车组和北京新机场线时速160 km 市域动车组在中国铁道科学研究院集团有限公司环行铁道试验线的车外恒速运行辐射噪声测试情况见表4。

表3 车外运行辐射噪声限值 dB(A)

速度级/(km·h-1)100 120 140 160限值83 85 87 89

表4 车外恒速运行辐射噪声值 dB(A)

测试车辆距轨道中心7.5 m、轨面上方1.2 m位置测试速度/(km·h-1)备注温州S1线市域动车组89、88 160以140 km/h 的噪声值为基准计算87[12]、86[13]84[14]140 120北京新机场线市域动车组82 100以120 km/h 的噪声值为基准计算

上述2款市域动车组是基于城际动车组技术平台研发制造的,充分借鉴了动车组的减振降噪措施和轻量化设计、悬挂系统设计策略等,同时兼顾基于A、B 型地铁研制的市域A、市域B 型车,因此T/CRS C0101—2017《市域铁路设计规范》所制定的车外运行辐射噪声限值既严格又适用。

5 结束语

综上所述,T/CRS C0101—2017《市域铁路设计规范》所制定的市域动车组车外运行辐射噪声限值符合或优于国内外相关标准,做到了先进性和适用性的统一,为市域动车组“走出去”提供了标准支撑。

市域铁路噪声整治提升是系统工程,涉及车辆、线路、周围建筑等多方面因素,车辆设计要结合科技发展采用减振降噪新技术,线路、轨道等要做好隔声减振工作,从降低噪声源强、阻隔传播途径和受声点防护等方面进行工程治理或综合防治。

参考文献

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[11]国际标准化组织.声学铁路设施轨道车辆产生的噪声测定:ISO 3095:2013[S].日内瓦,2013.

[12]国家铁路产品质量监督检验中心.时速140 km温州S1线市域动车组检测报告:(2018)GTJ(JL)字第W-0073号[A].北京,2018.

[13]中国铁道科学研究院集团有限公司.中车四方股份时速140 km 温州S1 线市域动车组(第二列)噪声性能科学研究试验:2019 年JL 字第078 号[A].北京,2019.

[14]国家铁路产品质量监督检验中心.北京新机场线一期工程电动客车检测报告:(2019)GTJ(JL)字第W0044号[A].北京,2019.

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