【52監測網】第93期 軌道振動與噪聲創新技術解決方案
 52監測網專家報告分享-第93期 軌道振動與噪聲創新技術解決方案 劉韜 深圳洛賽聲學技術有限公司 董事長&總經理 目錄 城市軌道交通發展的現狀與問題 軌道振動與噪聲的形成機理及影響 軌道振動與噪聲解決方案 內容介紹 一、城市軌道交通發展的現狀與問題 根據中國城軌交通協會數據，截止2019年底，全國開通運營城軌的城市達41座，運營線路總長度超過6,800公里，提前完成了“十三五”規劃目標。目前，共有44個城市軌道交通建設規劃獲得國家批復，規劃線路里程超過1萬公里，在建線路里程約7,000公里。 當城市軌道交通在獲得“快速、便捷、大容量”發展的同時，其所帶來的振動、噪聲和電磁輻射等環境污染問題與日俱增，對沿線居民生活以及教育、科研等正常學習和工作產生了巨大影響，導致城市居民對振動和噪聲的投訴大幅攀升。 日益增加的對地鐵振動與噪聲的投訴
二、軌道振動與噪聲的形成機理及影響 城市軌道交通在運營過程中，列車車輪與鋼軌之間因摩擦和撞擊產生的振動，經過軌枕、道床依次傳遞至隧道或橋梁基礎，進而再傳遞和影響到周圍建筑物與敏感設備。 受影響的建筑物及物體結構可將機車產生的振動激勵放大，從而對建筑物結構造成損壞，嚴重者將導致開裂或沉降，導致物業大幅貶值。
軌道交通噪聲主要類型 軌道交通噪聲主要源于列車運行時輪軌的接觸噪聲、小半徑曲線路段上車輛輪緣與鋼軌間的摩擦聲、車輛非動力系統噪聲(車輛的空壓機、空調機、電動機等)，以及列車運行時車身與空氣摩擦產生的風阻聲和橋梁結構的二次振動引起的輻射噪聲等，概括起來可分為四種類型：輪軌噪聲、動力設備噪聲、空氣動力噪聲和結構振動噪聲。 此外，軌道交通噪聲的大小與車輛類型、速度、曲線半徑、上下坡、橋梁與軌道結構等因素有關。它與列車運行速度的關系如下圖示。
軌道振動影響與頻率之間的關系
軌道振動（特別是低頻振動）不僅對地鐵沿線民宅、學校、醫院等環境產生干擾并影響其使用，而且或對其設備質量和生產率產生有害的影響。長期暴露和接觸這些振動及其引致的次級空氣噪聲時，容易對舒適度與人體健康造成傷害。 特別地，如果不能在項目的前期建設階段設計和安裝隔振系統，一旦項目落成后，發現存在軌道振動和噪聲超標問題時，將幾乎無法采取任何工程和技術措施加以改善。它將伴隨業主終生的居住和使用過程，成為難以磨滅的傷害；對開發商而言，也將面臨業主無休止的群訴和索賠。 國內相關標準與規范
三、軌道振動與噪聲解決方案（洛賽聲學集成聲學解決方案）
◇ 軌道隔振 軌道隔振之核心材料：聚氨酯彈性體 聚氨酯彈性體（Polyurethane Elastomer）是一種具有優異物理和環保性能的彈性高分子材料，具有優異的彈性，其模量介于橡膠與塑料之間，系統頻率最低可以滿足8Hz的目標與要求；同時具有耐水、耐油、耐化學腐蝕、耐射線輻射、吸振能力強等多重優點。 由于聚氨酯具有很好的力學性能，抗撕裂強度明顯優于橡膠，硬度變化范圍比較寬，而且還具有很好的耐磨耗性能。特別地，它的阻尼性能好，滯后時間長，因而在應力應變時吸收的能量大，減振效果非常好。 因此，聚氨酯彈性體廣泛應用于各類軌道、機電設備、建筑樓板等領域，作為減少固體傳聲與振動的關鍵材料。 主要軌道隔振系統 洛賽聲學為客戶提供基于“聚氨酯彈體性”的軌道振動解決方案。它不但適用于傳統有碴和新型無碴軌道，也適用于高鐵、城際鐵路、地鐵、輕軌、有軌電車等各種軌道交通形式，可針對鋼軌、扣件基墊板、軌枕、道碴以及道床等不同位置的應用提供材料與方案，從而達到一致的減振效果。
◇ 軌道降噪 軌道降噪之核心材料：麗得木屑混凝土預制品 奧地利麗得公司成立于1959年，迄今已近60年歷史。麗得是歐洲領先的木屑混凝土制品的制造商， 其產品廣泛應用于城市基礎設施和降噪工程，在歐洲銷售和安裝面積超過500萬平米。 洛賽聲學是奧地利麗得公司在中國市場的戰略全作伙伴，通過引進麗得配方與技術，洛賽聲學將在2020年開始在國內規模生產和推廣木屑混凝土制品， 可根據項目應用情況為客戶提供定制、設計以及安裝服務。
主要特點與優點 1. 最大吸聲值：高達20dB（符合歐盟A5級降噪要求） 2. 最大隔聲值：＞47dB （符合歐盟B3級要求） 3. 最佳的機械性能與靜荷載值 4. 可提供符合EN1793/1794標準的所有檢測報告 5. 使用壽命超過50年，遠高于傳統金屬聲屏障 6. 容易安裝，運營使用期間無須維護，大幅降低全生命周期成本 7. 更有利于防盜竊；表面積較小，可防涂鴉 8. 立柱間距可寬達6m，顯著減少立柱與基礎的要求 9. 可提供根據不同尺寸、顏色、與其他系統（如木質）進行組合的特殊組件 10. 采用完全可回收利用之天然材質，滿足生態平衡要求 11. 經德國鐵路公司DB認證可使用于300km/h高速線路 12. 具有長期在規劃設計、生產和安裝方面的豐富經驗。 軌道降噪領域的應用
產品類型
軌道降噪解決方案 洛賽聲學為客戶提供基于“麗得木屑混凝土以及威仕柏泡沫等新材料為基礎的”軌道噪聲解決方案。它不但適用于傳統聲屏障，也適用于隧道出入口、道床、月臺、轎廂等各種應用。
◇ TOD：無處不在的噪聲與振動 城市再生運動+生態緊湊型城市 TOD概念由新城市主義代表人物彼得·卡爾索爾普提出，是一個“以公共交通為導向”的全新開發模式。它以地鐵、輕軌、巴士等公共交通為中樞，以5-10分鐘步行路程為半徑建立集工作、商業、文化、教育、居住等為一體的社區。 如影隨形的噪聲與振動問題 城市居民在享受TOD帶來交通與生活的便利的同時，噪聲與振動的污染也如影隨形而至，來自地鐵、輕軌、周邊公路、配套商業、大型的人流等各種因素的影響，給聲環境質量帶來巨大的挑戰。 案例分析一：青島地鐵華潤城
青鐵華潤城位于青島嶗山區遼陽路與深圳路交匯處，緊靠汽車東站，規劃建設2號線與4號線雙地鐵交匯，周邊有幾十條縱橫交錯的公交線路，交通非常便利。 華潤置地與青島地鐵強強聯手，選用以軌道交通為主導的TOD開發模式，并以舊金山、東京、香港等國際一線TOD都會為范本，依托雙地鐵優勢，打造青島少有的全能綜合體，涵蓋高端住宅、商業、辦公等多重業態，為青島開啟全新的人居體驗。 TOD項目：軌道振動與噪聲的影響 項目總規劃用地面積21.8萬平米，總建筑面積76萬平米。其中，地上建面積65萬平米，地下建面10.8萬平米。主要業態包括：住宅、商業辦公、公寓、辦公樓以及幼兒園等公共服務配套，建成后將成為以居住功能為主、商業辦公為輔的現代化居民小區。 TOD項目的典型的振動與噪聲源包括但不限于地鐵車輛段（如試車線、機修庫、咽喉區）、風亭冷卻塔、周邊進出道路和人流量等噪聲和振動的影響。若處理不當，將給項目留下無法修復的缺陷。
振動與噪聲數據的采集與分析 科學專業的測試與診斷是項目方案設計的基礎。經過嚴格的審查流程和手續，洛賽聲學專業工程師被允許進入青島地鐵車輛段與行車線進行噪聲和振動測試，選取已經建成通車的線站，在軌枕處布點測試振動時頻（如左圖）。道床采用整體式道床， 列車運行時速達10km/h時，從時頻圖中可以看到： ? 振動頻率范圍在20Hz~120Hz，鉛垂向Z振級達98.8dB。 ? 主振動頻率范圍集中在40Hz~110Hz范圍，鉛垂向加速振級強度超過110dB。
環境噪聲與振動的仿真模擬 可提供項目周邊環境噪聲的測試和噪聲地圖模擬服務，以及地鐵上蓋建筑結構振動仿真模擬服務。目前項目在建設中。
案例分析二：卓越長沙中寰項目 項目位于長沙市岳麓區含光路以北，茶子山路以南，觀沙嶺路以東，瀟湘北路以西的合圍區域。沿湘江西岸的濱江區域是銀行金融保險等高端產業集中區。中寰作為濱江大型的城市綜合體，將成為重塑長沙地產市場格局的又一力作，成為濱江沿線優質住宅新標桿。 項目占地面積11萬平米，總建筑面積42萬平米。主要業態包括：高層住宅、精英公寓、奢居別墅、商業區和幼兒園。
地鐵4號線影響與聲學咨詢服務 項目基地東側和南側位于長沙地鐵4號線“茶子山站-觀沙嶺站”區間上方。其中，多層住宅區（別墅）位于隧道的正上方，商業建筑離隧道最近水平距離為6.8米，幼兒園離隧道最近水平距離為29.7米。
洛賽聲學的國際專業團隊，借鑒歐洲的成熟技術與經驗，為項目定制設計了建筑基礎隔振系統。通過在建筑地下室底板和側墻安裝高性能聚氨酯阻尼減振墊，有效阻隔地鐵振動從地下基礎傳遞到建筑主體，導致主體結構的振動和二次輻射傳聲，從而營造一個十分寧靜與舒適的建筑室內環境質量。
隔振系統的設計目標
可根據地鐵上蓋和軌道沿線建筑的系統頻率和項目定位，結合材料性能與安裝方式，經過科學計算與選型，設計出隔振系統的固有頻率，確保達到預期的隔振效率與工程效果。 項目隔振系統的設計頻率為14Hz，壓縮變形量不大于1.66mm。
隔振材料安裝圖– 滿鋪/面支撐
隔振材料安裝圖– 點支撐 隔振工程的施工：細節決定成敗 聲學是一項“細節決定成敗”的系統工程。為了確保工程效果，洛賽聲學在專業設計方案的基礎上，參照德國標準，結合國內實踐經驗，制訂了一套科學完善的施工方案和技術措施，組織了精細的施工，為國內的軌道隔振工程的設計與施工樹立了一個新標桿。
減振墊局部鋪設完工效果
保護層與建筑底板施工 完工后的現場實測結果表明，隔振工程完全滿足隔振系統設計目標和國家相關規范要求。 工程案例
（注：文中所使用的任何數據、文字、案例、圖片等均來源于深圳洛賽聲學技術有限公司，僅用來學習交流，侵權刪。）
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