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。     

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。     

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。     

高速铁路矮屏障降噪性能测试与优化分析

研究目的:声屏障作为控制铁路噪声最主要的方法之一,能够在传播路径上有效降低铁路噪声源的传播,但仍存在工程造价高、维保费用高、景观效果差等不足。本文根据现场测试结果,从列车声源分布及频谱特性着手,建立矮屏障实验室1∶5缩尺模型,开展矮屏障空间降噪效果研究,从而为矮屏障设计和研发提供测试依据。研究结论:(1)高速铁路主要声源可分为轮轨区域噪声、车体空气动力噪声和集电系统噪声,并以轮轨区域噪声为主;(2)矮屏障位于近轨时,轨面以上3. 5 m场点降噪效果为5. 0 dB(A);远轨时为3. 3 dB(A);在远轨基础上增加线间屏障,降噪效果可提高2. 2 dB(A),达到5. 5 dB(A);综合分析可知,矮屏障能够显著降低250～1 000 Hz频率噪声;(3)线间屏障可弥补矮屏障距离声源较远时的缺陷,可明显增加降噪效果,提高降噪效率,因而将矮屏障作为声屏障的一种补充措施,应用于铁路轨道建设中,可大大提高降噪效果,满足户外声学环境要求。     

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。     

铁路车站声屏障设计要点

通常铁路站区轨道较多，声源分布较宽，常规高度的声屏障已无法达到其降噪效果。因此站区声屏障在高度及结构形式突破了铁路常规的声屏障。文章从声学设计和结构设计2个方面对车站声屏障的设计要点进行了介绍，同时也对高速铁路车站设置降噪措施提出了一些建议。     

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。     

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。     

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。     

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。