城市轨道交通环境振动评价指标的计算与分析

衡量城市轨道交通引起的环境振动水平的指标是最大Z振级和分频最大振级。目前,关于评价指标的计算存在着诸多混淆,影响了评价指标的计算、评价结果,甚至进一步影响线路的规划及设计。通过详细计算重叠系数及计权因子对最大Z振级计算结果的影响,发现当重叠系数达到3/4时,最大Z振级计算结果基本稳定;采用ISO 2631—1:1997中的频率计权曲线更能综合考虑轨道交通引起的环境振动对人体健康、舒适性及工作效率的影响,建议修订《城市区域环境振动标准》(GB 10070—88)时采用此频率计权曲线。针对分频最大振级计算方法中的混淆问题,计算并分析线性平均、峰值保持等方法对计算结果的影响,为保证评价结果的可靠性,建议采用峰值保持法进行计算和评价。     

城轨次生环境影响评价指标体系的量化研究

在总结城市轨道交通次生环境影响评价基本特点的基础上,构建城市轨道交通次生环境影响评价指标体系,给出各个评价指标的量化方法和评价标准,从多个方面论证了城市轨道交通的正面效益更多地体现在其对城市的次生环境影响这一重要结论。     

地铁运行所致隧道上方旅客过夜用房频域振动分析

以某新建机场的旅客过夜用房建筑与地铁隧道合建项目为研究对象,利用车辆-轨道耦合动力学理论和结构动力学理论分别建立列车-轨道耦合动力学模型和隧道-土-建筑物相互作用系统有限元模型,采用两步分析方法预测列车以不同速度通过引起的上盖建筑振动,并根据相关标准评价其是否满足标准要求。主要结论如下:不同车速引起的上盖建筑的分频Z振级随中心频率变化的趋势相似,总体上,50 Hz以下随着频率的增大而增大;50 Hz以上随着频率的增大而减小;车速越高轮轨相互作用和轨道结构的振动越剧烈,所致建筑物振动超标情况也越严重,车速从80 km/h增加到140 km/h时,垂向轮轨力的最大值从120.19 kN增加到152.75 kN,钢轨和浮置板的最大加速度分别从64.02g和2.25g增加到140.49g和4.7g,建筑物最大Z振级从75 dB增加到90 dB。建议进一步采取减振措施来保证地铁列车通过所致振动满足标准要求。     

城市轨道交通振动环境影响评价量选择的理论与实践分析

对城市轨道交通建设项目环境影响评价及竣工环境保护验收中所采取的环境振动评价量VLz-max及VLZ10进行了理论分析和实际测量检验,根据《城市区域环境振动测量方法》中规定的"测量量及读数方法",参照铁路振动评价量提出了以VLzmax评价城市轨道交通环境振动的建议。     

地铁列车引起的地面振动响应测试分析

在深圳地铁1号线附近一振动敏感区进行了地面垂向振动测试,分析了南北列车单独通过和双线列车同时通过三种工况下地面振动响应规律。结果表明：地铁列车单线通过时地面垂向振动响应总体上随距隧道中线水平距离增加呈波动性下降趋势,地面振动垂向分频最大振级在距隧道中线水平距离4.5 m处最大;南线列车单独通过引起的振动经过北线隧道时,隧道结构对其振动响应有一定影响;在距北线隧道中线水平距离10 m处,双线列车同时通过时地面振动垂向分频最大振级比北线列车单独通过时增大7.8%。评估地铁对邻近敏感建筑物的影响时,建议考虑双线列车同时通过时振动叠加所造成的影响。     

地铁环境振动评价标准及评价量探讨

现行国家《城市区域环境振动标准》和《城市区域环境振动测量方法》没有针对地铁的适用范围和评价量。当前地铁振动环境影响评价参照声环境“4a类(即交通干线两侧)功能区”评价在科学性和合规性方面存在瑕疵;但可根据标准的技术原理和地面道路相邻区域建筑功能属性,相应将地面道路两侧一定区域划分为“交通干线道路两侧”振动标准的“适用地带范围”。地铁环境振动评价量采用VLZ10,但隧道内监测实施难度大,地面测量又难以精确监测和验证,类比在振动机理、时域、频域等特征相似的铁路振动评价,地铁采用VLZmax为评价量和测量方法,可以反映出人体受振动干扰最强烈的情况,易于测量和验证,更具科学性和合理性。根据环境影响评价管理要求和不同振动敏感目标环境保护要求,应用于环境振动治理的减振产品,其效果的评价指标应采用Z计权振级;应用于古建筑或振动敏感建筑(如优秀历史建筑等)减振的减振产品,其效果的评价指标应采用振动速度。     

80 km/h速度条件下地铁隧道内轮轨及车内振动噪声关联性研究

为探究地铁列车以80 km/h速度运营下,隧道内轮轨振动噪声与车内振动噪声的关联性,针对北京某地铁线路,利用压电式加速度计、噪声传感器、数据采集分析仪等设备开展系统的振动、噪声测试。从振动加速度时域、频域以及振动加速度级、铅垂向Z振级、累计百分之十Z振级、最大Z振级、等效连续A声级等角度对测试数据进行评估与分析,根据测试结果建立轮轨振动噪声与车内振动噪声的关联性。结果表明：车内振动加速度最大值约为道床的1/5;道床与车内的振动响应大致相同,两者的卓越频率均主要集中在300～350 Hz、500～700 Hz, 1/3倍频程中心频率均集中在512 Hz附近;轨旁噪声比车内噪声高28～30 dB。     

地铁减振垫轨道结构对车致环境振动的影响分析

减振垫轨道是城市轨道交通高等减振措施中常用的一种轨道结构。为了研究减振垫轨道结构对车致环境振动的影响,首先对减振垫轨道的模态进行分析,其次建立了地铁列车-减振垫轨道-隧道-土体-建筑物系统模型。该系统模型分为两个子模型,将子模型1中的竖向轮轨力作为子模型2的外加激励,计算分析了轨道板、隧道壁、地面和楼层的车致振动加速度特性与振级特性。研究结果表明:由列车运营引起的振动在传递途径中,竖向振动加速度由轨道板到隧道壁的衰减量远大于由隧道壁到地面的衰减量,楼层和地面的竖向振动加速度水平基本相当;轨道板、隧道壁、地面和楼层的1/3倍频程加速度级两个峰值对应的中心频率31.5 Hz、80 Hz与轨道板第5阶、第10阶主振型的固有频率有关;减振垫轨道的中心频率介于3.15 Hz和8 Hz之间的减振效果较好;隧道埋深大于11 m,以及采用减振垫轨道结构的情况下,隧道正上方地面和楼层的Z振级最大值均小于70 dB,能够满足环评标准的要求。     

城际铁路地面线噪声源强取值研究

噪声环境评价是城市轨道交通环境影响评价的重要组成部分,但由于近年来新建城际铁路数量快速增长,具有成熟经验的设计速度100 km/h以下的城市轨道交通噪声源强取值已不适用。为解决这一问题,这一建立轮轨系统声辐射预测模型,计算不同车辆、速度工况下的地面线噪声源强,通过将广清城际铁路地面线噪声现场实测数据与仿真计算数据对比,验证了仿真模型的准确性。按HJ 453—2018《环境影响评价技术导则城市轨道交通》对列车噪声源强位置的规定计算得到设计速度120～160 km/h时噪声源强建议值在94.6～97.6 dB(A),设计速度160～200 km/h时噪声源强建议值在97.6～102.5 dB(A)。参照导则提出的噪声源强速度修正项拟合得出速度修正项系数为24.9,低于该标准提出的速度修正项系数30。     

隧道内列车振动对近接建筑物的影响分析北大核心

针对运营列车通过隧道时引起近接建筑物地面振动进行了现场测试,并对测试数据进行了功率谱、Z振级及1/3倍频程分析。在此基础上,利用有限元软件建立了围岩-隧道-轨道结构振动模型,对运营列车引起的建筑物振动进行了计算分析。结合实测与计算结果,对近接建筑物的振动特性进行了评价。结果表明:列车以速度300 km/h通过隧道时,地面振动功率谱主频白天集中在33.0 Hz左右,夜间集中在42.7 Hz左右,夜间的主频比白天大;地面各测点处Z振级的总体趋势是先波动式上升,再平缓波动,后逐渐波动式下降,地面Z振级主要集中在20~80 dB;1/3倍频程分频最大振级白天位于48.4~60.8 dB,夜间位于47.4~59.4 dB;列车通过隧道时基础处振动速度峰值整体呈波浪形分布,引起的地面振动速度小于0.045 mm/s,小于规范限值要求,对建筑物基础以及人体舒适度的影响较小;在缺乏大量实测结果的条件下,结合小样本实测结果,采用有限元计算结果进行振动响应评价具有一定的可行性。     

环境振动实测和分析中考虑多振源影响的振级评价方法

在环境振动的实测和分析中,经常会遇到如何评价多振源对振级的影响问题。根据加速度振级的定义,基于能量原理,建议用加速度有效值平方和开方的方法进行评价。通过两个不同振幅比简谐振动在多频率下的合成振动的计算分析,论证了方法的有效性。建议利用振级叠加修正值考虑多振源振级叠加、利用振级分离修正值考虑总振级和背景振动分离的简便方法。     

双层框架铁路对邻近建筑物的振动影响

本文针对将既有铁路区间扩建为地上、地下单线双层铁路方案,建立铁路-大地-建筑物三维耦合动力学模型,分析列车以80 km/h的设计速度在该线路上运行对沿线不同结构形式建筑物的振动影响。研究结果表明：(1)列车上、下层线路同时运行引起的振动对建筑物的影响最大,下层线路运行引起的振动对建筑物的影响大于上层线路运行;(2)列车运行引起的振动对距离线路中心相同的砌体结构影响大于框架结构,在相同运行工况下,砌体建筑物分频最大振级比框架建筑物平均高约10.4 dB;(3)框架建筑物比砌体建筑物随楼层的增加具备更强的振动传递性;(4)列车在扩建区间内运行时,砌体结构建筑物的环境振动均超出夜间限值,其首层楼板的分频最大振级在不同运行工况下超出限值5.4～12.1 dB。研究成果可以为既有线路改扩建提供参考。     

列车编成辆数对高速列车横风气动特性影响的数值分析

对3～8辆编组列车以350km· h-1速度运行时,不同速度横风作用下的气动特性进行仿真研究,并建立列车的阻力系数与列车编组辆数之间的无量纲关系.研究结果表明:对3辆车编组列车的气动特性分析不能取代对其他编成辆数列车的几动特性分析;不同编成辆数列车阻力系数随着横风风速的增加而增大,3辆车编组列车的阻力系数不超过8辆车编组的列车的一半;列车的侧向力系数和倾覆力矩系数随着列车编成辆数的增加而减小;列车编成辆数对头车的阻力系数、升力系数、侧向力系数和倾覆力矩系数影响较小,但是对尾车的影响较大;头车的侧向力系数和倾覆力矩系数明显高于尾车和中间车,尾车的倾覆力矩系数最大值不超过0.4,而头车的最大可达0.7;由于头车的气动安全性比其他位置车辆的低,用头车的气动安全性评估整个列车的气动安全性会偏于保守,但合理、可行.     

时速160公里城际列车气动性能研究

随着国内高速铁路网不断完善、城市内部和城际之间的轨道交通快速发展,城际列车设计速度逐年提高,达到160 km/h,其在运行过程中将面临一系列空气动力学问题。为分析160 km/h城际列车运行时的综合气动性能,利用STAR CCM+软件,采用三维雷诺时均Realizable k-ε湍流模型模拟城际列车的周围流场特性,应用重叠网格模拟列车穿越隧道的滑移运动,将原始头型、改进头型和车顶设备城际列车模型进行数值仿真分析,研究160 km/h城际列车明线运行和通过2种不同横截面积隧道时的流场特性和车体的受力情况,分析城际列车在不同工况下的气动性能。研究结果表明：适用于干线铁路160 km/h城际列车的头车气动阻力较大,通过改进头车的凹槽外形和空调导流斜面,可减少头车所受气动阻力,头车的阻力系数由0.397减小为0.349,降幅12%,整车减少8.26%。横风条件下,头车车身阻力系数随风向角的增大而减小,中间车和尾车的车体阻力系数随着风向角增大而增大,头车倾覆力矩系数最大,沿车身方向降低,尾车最小。城际列车以相同速度通过50 m²和80 m²隧道时,改进...     

地铁钢弹簧浮置板轨道的减振效果分析

应用ABAQUS软件建立列车—轨道—隧道—土层的动力学模型,研究钢弹簧浮置板的减振效果.在地铁列车以20 m·s-1速度运行条件下,浮置板的振动加速度峰值(15m·s-2)远大于普通轨道;铺设浮置板后隧道拱顶和地表的振动加速度峰值分别为0.07和0.005m· s-2,远小于普通轨道.频域分析表明:浮置板的振动频率在400Hz以上频段衰减很大,而100Hz以内低频成分的振动能量明显增强;浮置板轨道对于隧道拱顶在400～800Hz、地表在20～80 Hz频段内的减振效果明显.1/3倍频程分析表明:浮置板的分频振级最大增量为22 dB(中心频率为10 Hz);铺设浮置板后隧道拱顶的最大减振量为18 dB(中心频率1 016 Hz),地表的分频最大减振量为6 dB(中心频率63 Hz).Z振级分析表明:铺设浮置板后隧道拱顶和地表处的减振量分别为24和25 dB,在25～80 Hz频段的减振效果最好;因浮置板自振频率处于20 Hz以下的低频范围,能够吸收中高频振动、放大自身低频振动,所以具有阻高频、放低频的减振特性.     

地铁列车运行引起建筑物二次辐射噪声执行标准探讨

分析我国城市轨道交通环境影响评价中,关于列车运行引起的建筑物二次辐射噪声参考标准的适宜性,并根据二次辐射噪声原理和定义,探讨了城市轨道交通列车运行引起的建筑物二次辐射噪声宜执行的相关标准及评价量。     

城市轨道交通规划环境影响评价的回顾与探析

回顾了各城市轨道交通规划及规划环境影响评价的开展情况。总结、归纳了城市轨道交通规划环境影响评价的主要任务、作用和工作流程,提出了轨道交通规划环境影响评价应遵循的重要原则。对选线、选址、敷设方式比选、规划协调性分析、资源承载力分析、诱发(间接)环境影响分析、累积环境影响分析,以及噪声、振动、电磁辐射、生态、水污染、风亭异味、弃土弃渣和社会环境影响等评价重点进行了探讨。在剖析轨道交通规划环境影响评价存在问题的基础上,提出了针对性的改进对策和建议。     

轨道减振效果系统评价方法研究

在综合分析轨道减振效果评价现状和存在问题的基础上,针对在轨道结构中的钢轨扣件、轨枕或道床等处额外提高轨道弹性的减振措施进行轨道减振效果系统评价方法研究。在相同或可比的条件下,利用轨道减振与非减振段轨旁测点铅垂向振动加速度得出1/3倍频程各中心频率分频振级的均方根差值作为轨道减振效果值,同时将1/3倍频程中心频率分频振级的最大和最小差值作为轨道减振效果评价的辅助指标。运用该方法对减振扣件、弹性短轨枕和浮置板轨道等3种减振措施的评价结果表明:在4～200Hz频率范围内减振扣件的减振效果值为5.2dB,有效的减振频率从50Hz开始;浮置板轨道的减振效果值为13.5dB,满足10dB以上的减振设计要求;而弹性短轨枕的减振效果值仅为3.8dB,因轨枕空吊原因没能达到设计的减振目标。该方法不仅可以比较不同轨道结构、线路条件、运营条件以及相同轨道结构不同路段的轨道减振效果,而且可以分析轨道的减振特性。     

城市轨道交通出行者信息服务水平评价

为了提高城市轨道交通的服务水平,减少出行者在出行过程中的时空消耗,对城市轨道交通出行者信息服务评价进行了相关分析。从出行者角度出发,将城市轨道交通信息服务分为出行前信息服务、路途信息服务、车站内信息服务和列车内信息服务。根据上述分类方法来获取评价指标,同时借助轨道交通出行者满意度调查和AHP(层次分析法)分别得到各指标的满意度值和权重值。基于满意度值和权重值将信息服务指标分为四种不同类型,优化改善次序,以此提高出行者信息服务水平来吸引更多客流,营造一个优良的轨道交通出行环境。     

城市轨道交通环境影响评价中值得注意的问题

通过对近年来国内城市轨道交通环境影响评价实例的回顾,在对环境评价结果与实际效果进行分析和总结的基础上,对环境影响评价中的若干问题进行综合探讨,包括环境保护目标的选择、源强类比的准确性、噪声与振动预测方法及采取控制措施的原则等。