双声源模式下高铁声屏障降噪效果仿真分析

研究目的:高速铁路与普通铁路噪声源特性存在较大差异,按照传统方法计算设计的声屏障在高速铁路降噪应用中效果不理想。以武广客运专线某路基试验段为模型参照对象,基于高速铁路噪声源特性研究,建立双声源模式的高速铁路声屏障降噪模型,分别对不同声源模式下3 m高直立型声屏障的降噪效果进行仿真分析。研究结论:(1)将仿真结果与实测结果进行对比,发现双声源模式的预测噪声级与实测值较为接近,而单声源模式的计算值明显小于实测结果和双声源模式的仿真结果,偏差达到8 dB A左右;(2)单声源模式的噪声衰减计算结果达到10.7~13.1 dB A,比实测结果显著偏高;(3)针对铁路限界处的噪声超过了规定的限值70 dB A,提出了合理的声屏障优化设计方法以改善沿线的生态环境;(4)将弓网噪声单独考虑的双声源模式可为高速铁路声屏障的设计和应用提供可靠依据。     

声屏障顶端降噪器在铁路声屏障工程中的应用

结合声屏障顶端降噪器在铁路声屏障工程中的应用,对顶端降噪器的附加降噪效果及其适用范围进行了测试分析研究。根据现场实测结果,A型声屏障顶端降噪器在距离铁路外轨中心线15 m、距地面不同高度(距地面3-9m高)取得了1.3～2.4 dB(A)的附加降噪效果;C型顶端降噪器在距离铁路外轨中心线12.5 m和25m、距地面不同高度处,取得了2.3～2.9 dB(A)的附加降噪效果。顶端降噪器可作为直立式声屏障的重要补强措施,以提高声屏障的总体降噪效果;对有限高要求,直立式声屏障又不能满足降噪效果要求时,可采用顶端降噪器提高声屏障的降噪效果。     

400 km/h高速铁路直立式声屏障降噪效果及安全性研究

开展400 km/h高速铁路噪声影响研究是践行“交通强国”战略的有力举措。为研究400 km/h高速铁路噪声特性及辐射源强,获取现有直立式声屏障在速度400 km/h条件下降噪效果及适应性,采用有限元模型进行仿真计算,模拟计算400 km/h高速铁路噪声源强并进行组成分析,对高速铁路通用的直立式声屏障降噪效果、耐久性、安全性等进行分析研究,对目前直立式声屏障适应性提出实施建议。研究表明：高速列车以速度400 km/h运行时,距离铁路外轨中心线25 m、轨上3.5 m处,桥梁段总声级为97.8 dB (A),路基段总声级为96.7 dB (A),气动噪声大于轮轨噪声;提出现有直立式声屏障在速度400 km/h条件下插入损失为2.7～8.9 dB (A);在安全方面,提出立柱底部螺栓养护年限;针对目前铁路直立式声屏障通用图适用性进行分析,提出结构安全优化建议。研究结果可指导400 km/h高速铁路噪声影响分析及直立式声屏障设计工作。     

钢轨阻尼与声屏障组合降噪效果试验研究

在我国一高速铁路的城市区域低速区段分别选取钢轨阻尼与声屏障组合措施区段、声屏障区段及对照区段3处进行降噪效果对比试验。试验结果表明:在67～146 km/h低速条件下,距离外轨7. 5,25. 0 m处的钢轨阻尼及声屏障组合降噪措施相比单一声屏障措施的附加降噪量分别为1. 6～2. 0,0. 6～0. 8 dB(A);钢轨横向、垂向加速度减振量为2. 1～2. 8 dB;钢轨阻尼对轮轨噪声主要作用频率具备减振降噪效果。     

铁路声屏障设计综述

研究目的:高速铁路和普速铁路在噪声源组成、位置及传播特性上均有所不同,高速铁路声屏障结构因受列车运行脉动力作用下的疲劳影响,声屏障结构设计有别于普速铁路。本文通过研究高速及普速铁路声源特性、作用于高速铁路声屏障的气动压力和声屏障结构的动力响应,旨在提高铁路声屏障降噪效果和结构安全性。研究结论:(1)普速铁路声屏障等效声源位置为轨面以上0. 5 m,客货列车的等效频率分别为500 Hz、1 000 Hz;高速铁路声屏障等效声源位置为轨面以上0. 6 m和3. 3～4. 9 m,等效频率为1 250 Hz;(2)高速铁路声屏障设计应考虑脉动气压力作用下的疲劳影响,声屏障单元板与H型钢立柱宜采用直插式,H型钢立柱与基础的连接螺栓应采用高强度螺栓并采取防松动措施;(3)声屏障的设置不能影响铁路线路的维护维修、路基排水,距接触网带电体5 m范围内的声屏障金属构件必须接入综合接地系统;(4)本研究结论可为铁路声屏障设计提供指导和借鉴。     

高速铁路半封闭声屏障声学性能的现场实测及预测模型

相比传统直立式声屏障,半封闭声屏障对高速铁路噪声显然具有更优的降噪效果,但当前对半封闭声屏障在真实服役状态下的声学性能研究却极其有限。为此,以某高速铁路桥上半封闭声屏障为工程背景,采用现场试验和统计能量分析(SEA)方法进行研究。首先,简要介绍了SEA方法的基本理论。然后,从声源特性、隔声量和降噪效果三方面对半封闭声屏障的现场测试结果进行分析,并与其他相关试验结果进行对比。最后,建立了半封闭声屏障SEA预测模型,并依据现场试验数据进行模型验证。结果表明:多重反射效应使得半封闭声屏障内侧的噪声增加2～3 dB(A);相比高2.15～3.15 m直立式声屏障,半封闭声屏障的降噪效果可提高5.7～2.9 dB(A);声泄漏使得真实服役状态下半封闭声屏障的隔声量小于声学实验室内的测试值;在考虑1.0 mm宽缝隙所引起的声泄漏后,计算模型具有较好的预测精度。     

高速铁路声屏障声学计算模式研究

基于多通道阵列式声源识别系统和多通道噪声振动实时采集分析系统,对京津城际和京沪高速铁路列车运行状态下的噪声源、空间声场分布以及声屏障降噪效果进行测试和分析。将高速列车声源等效为下部噪声和上部噪声两部分:下部噪声以轮轨噪声和车体气动噪声为主,其声源等效位置确定为轨面以上0.6m处;上部噪声以弓网噪声为主,其声源等效位置确定为轨面以上3.3m处。由此提出基于双声源作为等效声源和以1250Hz作为等效频率的高速铁路声屏障声学计算模式,给出声屏障插入损失和加长量修正计算公式,所得到声屏障的声学计算结果与实测结果吻合。     

市域铁路声屏障设置研究

市域铁路噪声影响突出,需要采取有效的噪声防治措施,声屏障作为主动控制措施,一直被广泛采用。基于市域铁路的特点和运行速度,结合市域铁路成灌线测试数据的分析,从声源特性、声屏障设置原则及声学设计、结构形式等方面对市域铁路声屏障设置开展研究。指出:(1)市域铁路声源主要为轮轨噪声,噪声频谱呈宽频特性,桥梁、路堤区段在低频段和中高频段声能量均较为集中,桥梁二次结构噪声影响不能忽视,声屏障的设置应与桥梁结构减振降噪协同开展。(2)市域铁路声屏障声学设计时,评价时间内不能简单地将铁路噪声源视为无限长线声源,建议直立式声屏障附加长度取值为50~70m。(3)市域铁路列车脉动风压对声屏障结构选型影响较小,应加快对直立式声屏障顶部变化型、顶端降噪器的研制。     

基于Cadna/A的高速铁路单侧高层住宅声屏障降噪效果研究

高速铁路引入城区时,不可避免地对沿线的声环境敏感点尤其是高层住宅造成影响。为掌握高速铁路对高层住宅的噪声影响特点,指导工程设计采取可行的降噪措施,基于Cadna/A软件,建立西延高铁与某处声环境敏感点的噪声影响预测模型,以距离铁路20 m处的高层住宅为重点研究对象,预测西延高铁运营对该高层住宅的噪声影响,分别模拟3,10 m高直立式声屏障和半封闭声屏障的降噪效果。结果表明:在一定工况条件下,路基轨面以上5.5 m处,铁路噪声影响达到最大;3 m高直立式声屏障对敏感点地面至轨面以上2.5 m降噪效果明显,10 m高声屏障对高于轨面29.5 m的楼层降噪效果有限,半封闭声屏障对各层降噪效果明显,采取半封闭声屏障可确保该高层住宅噪声影响达标。     

重载铁路声屏障降噪效果试验分析

测试列车通过一重载铁路路基区段时声屏障的插入损失值,分析不同牵引质量(5 000,8 000,12 000 t)和不同试验列车速度(60~100 km/h)3种声屏障的降噪效果和插入损失的频域特性。对首次在重载铁路中应用顶端降噪技术的干涉型声屏障的降噪效果进行了测试与分析。结果表明:声屏障的插入损失随列车速度的增加总体上呈减小的趋势;高声屏障高度由3.0 m增加至4.5 m,插入损失增加4.0 d B(A)以上;声屏障加装顶端降噪器,插入损失增加2.0 d B(A)以上;声屏障顶端降噪器对中低频噪声降噪效果显著,可有效提高声屏障工程总体降噪效果。     

我国铁路声屏障应用效果的评价

在总结我国既有铁路声屏障应用状况基础上 ,探讨性地提出了铁路声屏障的评价方法和应用效果。建议采用列车通过时段的等效声级插入损失值作为铁路声屏障降噪效果的评价量 ,测点位置除应包括各保护目标外 ,还应增加测量距离铁路外侧轨道中心线 30m处 ,距轨面 1 5m高处的声屏障插入损失值 ,以利于统一比较不同场所的声屏障实际降噪效果。按照上述评价方法 ,目前我国铁路已建成的多数 2 5～ 3 5m高的直立吸声式声屏障 ,在铁路边界测点处的降噪效果为 3 6～ 6 5dB(A)。     

轨道交通U形梁对轮轨噪声的遮蔽效应研究

轮轨噪声是列车在中低速运行时的主要噪声源之一。U形梁为下承式结构,其两侧的腹板可看作低矮的声屏障,能够对轮轨噪声起到一定的遮蔽效应,进而达到降噪效果。以箱形梁为对比,采用边界元分析方法就U形梁对轮轨噪声的遮蔽效应进行定量分析和影响因素研究。首先,对一简单障碍物的遮蔽效应进行分析,验证边界元仿真分析的精度。接着,采用类似的方法建立U形梁和箱形梁的二维边界元模型,以实测列车声源作为声源输入,并定义遮蔽损失为任意受声点在箱形梁和U形梁情况下的声级差。然后,讨论地面声反射和声源的频谱特性对模型计算结果的影响。最后,通过参数分析,研究U形梁的上翼缘宽度、腹板高度和腹板倾角对遮蔽损失的影响规律。结果表明:地面声反射效应对遮蔽损失指标的影响不大;距线路中心30 m处,受声点在不高于轨面高程时,遮蔽损失可达8～10 dB(A);腹板高度是影响遮蔽损失的首要因素。     

铁路全封闭声屏障降噪效果试验研究

直立式声屏障是我国高速铁路噪声控制主要措施,仅在声影区有较好的降噪效果,全封闭声屏障、半封闭声屏障等进一步降低噪声的声屏障类型虽已在城市轨道交通广泛应用,但在铁路应用案例极少,为了保护"小鸟天堂"生态环境,我国深茂铁路于国内首次采用全封闭声屏障,为了分析其降噪效果,采用间接法进行现场测量,结果表明:动车组运行速度不高于132 km/h时,全封闭声屏障可大幅降低列车通过噪声,且不存在声亮区,距线路不同距离、不同高度处,全封闭声屏障降噪效果可达16～18 dB;呈现宽频降噪性能,对于400 Hz以上的噪声,降噪量高达10 dB以上;630 Hz以上降噪效果高达15 dB以上。试验明确了全封闭声屏障降噪特性,为我国高速铁路声屏障选型和优化设计提供参考。     

高架铁路环境噪声空间分布特性及控制措施效果研究

城市轨道交通快速发展的同时也引发相应的环境问题,特别是高架区域噪声问题已成为环境投诉的热点。以杭州地铁1号线高架段为研究对象,分别对直立式声屏障、全封闭声屏障与减振垫相互组合的降噪断面进行现场测试,分析不同组合降噪措施下高架沿线环境噪声的空间分布特性及其噪声控制效果。结果表明:采用减振垫可以有效减少轮轨振动能量向桥梁传播,从而降低桥梁结构噪声,但同时增大轮轨相互作用,导致轮轨噪声增加。减振垫对城市轨道交通噪声的控制效果具有明显的空间分界性,在接近地面区域对桥梁结构噪声具有良好的降噪效果,而在轨面附近轮轨噪声却增强;全封闭声屏障相对直立式声屏障能够更加有效地控制轮轨噪声的传播。在城市轨道交通高架段中有必要采取轨道减振措施以降低桥梁结构噪声,并根据实际需求利用声屏障控制轮轨噪声的传播。     

铁路噪声治理原则及措施研究

研究目的:随着中长期铁路网规划的实施,我国铁路建设快速发展,噪声问题也日益引起公众的高度关注。铁路两侧声环境功能区超标成为普遍问题,因而部分铁路项目因噪声影响尚未通过竣工环保验收。为规范、统一铁路建设项目环境影响评价和设计中噪声防治目标和措施选择,解决工程竣工环保验收中噪声治理问题,因此开展铁路噪声治理原则及措施适用条件专题技术研究是非常必要的。研究结论:(1)铁路噪声防治优先考虑对噪声源和传声途径采取工程技术措施,实施噪声主动控制,至少保证室内合理的声环境质量;(2)列车噪声源主要集中在车体2.0 m以下的轮轨区域,轨面以上高度2.05 m的声屏障能够有效屏蔽轮轨区域和车体下部区域直达声;(3)在声屏障设计时,声屏障防护范围、高度、加长量应根据铁路的源强特性,结合敏感点降噪要求、地形、地貌等工况条件采取不同的设计参数;(4)本研究结论可为铁路噪声的防治提供参考。     

高速铁路声屏障降噪效果及其影响因素分析

根据我国高速铁路（客运专线）声屏障降噪效果实测结果及高速铁路列车运行噪声特性,就声源构成、频率特性、桥面系及防护墙对声屏障降噪效果的影响进行分析。结果表明,随着速度提高,声屏障总体降噪效果呈下降趋势;铁路声屏障对500Hz以上的中高频噪声具有较好的降噪效果,但对250Hz以下的中低频噪声效果不大;桥面系及防护墙可起到一定的声屏障降噪作用。因此,在铁路声屏障设计中应根据高速铁路声源特性进行声学设计计算;在环境影响评价中,也应采用合理的声屏障降噪效果并考虑桥面系及防护墙的屏障作用;同时,应加强提高声屏障构件的低频隔声性能和吸声性能。     

干涉型声屏障结构的研究

干涉型声屏障基于声波干涉消声原理并依据铁路噪声源特点设计制造而成。声学模型试验测试结果表明,干涉装置的降噪作用主要体现在位于声影区和亮区之间的过渡区域(亦称灰色区域),干涉装置附加降噪效果为3.0～5.6dB,与同高度的直立形声屏障相比,降噪效果提高2.0～3.2dB。与其它顶部吸声体相比,干涉型声屏障更适宜于控制铁路噪声。因此,在铁路噪声控制工程中具有良好的应用前景。     

郑铁一中声屏障工程声学设计研究

声屏障工程是防治铁路噪声影响的有效措施，声学设计是保证声屏障工程降噪效果的重要手段和方法。通过郑铁一中声屏障工程学设计研究，给出了声学设计中应考虑的主要内容及解决方法。声屏障建成后，各主要评价点的实际降噪效果与理论计算值相差不超过1dB；主要评价点的24h等效连续A声级平均降噪量为10.4dB，超过预定目标值2.4dB，降噪效果非常显著。     

宁波轨道交通高架线综合降噪效果测试与分析

宁波轨道交通1号线一期工程高架线开展了无声屏障、全封闭声屏障、全封闭声屏障+梯形轨枕和全封闭声屏障+道床垫浮置式整体道床工况下的噪声对比测试试验.在各测量断面处布置7个噪声测点,并得到12.5～20000 Hz频段的噪声声压级与频谱曲线,分析各工况下噪声频谱特性与降噪效果.结果表明:仅采用全封闭声屏时,噪声源强处降噪效果最佳,且降噪效果随水平距离的增大呈衰减趋势;在全封闭声屏障的基础上采用梯形轨枕或道床垫浮置式整体道床后各测点(测点l除外)处降噪效果进一步增大,减振轨道确保了全封闭声屏障的降噪效果;减振轨道能有效减小桥梁结构噪声,但同时也增大了轮轨噪声;全封闭声屏障+道床垫浮置式整体道床的降噪效果优于全封闭声屏障+梯形轨枕.     

吸声材料布局对铁路声屏障降噪效果影响研究

为研究吸声材料布局对铁路声屏障降噪效果的影响,以3 m直立型声屏障为研究对象,通过有限元和声学边界元相结合的方法进行建模,分析6种非全吸声屏体布局声屏障的降噪效果,并与全吸声和全反射型声屏障进行对比分析。结果表明：吸声屏体在上部、中部、下部分别对高频(1 000 Hz左右)、中频(630～800 Hz)和低频(100～500 Hz)噪声的插入损失影响较大;在水平方向上,随着下部吸声屏体面积增加,声屏障总的插入损失逐渐增大,声屏障下部屏体2 m范围内吸声对插入损失的改善起主要作用;竖直方向上,受声点7.5 m以上时,声屏障中上部屏体1.5～2.25 m范围内吸声对插入损失的改善起主要作用;随着距离增加,非全吸声屏板布局与全吸声、全反射布局之间的降噪效果差值逐渐变小。当受声点高度为1.5 m,距离声屏障2 m时,非全布局与全吸声和全反射工况的降噪效果相差8.6 dB(A),距离20 m位置时相差2.6 dB(A),距离30 m位置时相差为1.1dB(A)。