关键词：城市地铁；声学；噪声；分析；控制
速度快、载客量大、运行准时、舒适以及高效便捷等是地铁运输的显著特点，也正是因为如此，地铁成为了城市现代化交通系统发展的重要选择之一。然而，地铁在运行过程中，由于车体与铁轨、空气等的摩擦，以及地铁通风空调系统运行会产生较大的噪声，对周边人们的生活环境造成了较大的负面影响。因而对地铁运行噪声的有效控制已极为迫切。
一、地铁运行噪声分析及控制措施
（一）地铁列车的运行噪声主要来源及原因
轮轨噪声、列车车体噪声等是地铁列车运行噪声的主要来源。钢轨和车轮之间摩擦、轨道振动是产生轮轨噪声的主要原因，其产生的噪声原理是在车轮与轨道接触产生力的作用产生刺耳的摩擦噪声，以及车轮对轨道产生的振动声波向外辐射出轰鸣噪声。地铁列车车体在运行过程中在制动阀的作用下，使闸瓦与制动盘之间产生自激振动形成噪声，同时运行中还包括制动系统设备噪声、牵引系统设备噪声、车体空调设备等噪声。除此之外，地铁列车运行与空气摩擦也会产生强烈噪声。总得来说，地铁列车运行产生的噪声大小和列车运行速度、轨道系统结构、质量等紧密相关，尤其是在地铁列车进入站台时，所产生的的噪声可达到90dB(A)。
（二）地铁列车运行噪声的控制措施
通过对地铁列车运行噪声产生的原因分析，应从以下方面来采取减噪措施：
1.对车轮踏面进行定期镟修、磨削钢轨面、应用无缝钢轨等，能够有效减小轮轨振动产生的噪声。
2.通过使用轨道减震器，安装弹性短轨道床等方式，来减低轨道振动的传递作用，降低振动噪声。对于特殊地段可通过铺设浮置板轨道来有效降低隧道结构振动。
3.在安装轨道之前现在路基上铺设一道碎石道床，可以有效降低钢轨对路基的振动传递作用，进而减小噪声。然而由于 维护保养难度较大，通常应用于地面路段。
4.对车体进行轻量化设计，降低轮与轨之间的作用力进而降低噪声；使用弹性车轮，或者在车轮上加装吸音橡胶件来改善车轮噪声；使用直线电机牵引系统来代替旋转运动转换系统，精简传动结构以此来减少噪声来源。车体使用流线型设计，降低与空气的气流噪声。在列车内部结构中采用减振隔声设计，营造安静的车内环境。
5.地铁工程建设过程中可在车站站台处设置屏蔽门将隧道和车站隔离开来，将噪声“封闭”在隧道内。对站台顶棚、墙壁等采用吸声材料设计，达到降噪效果。
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二、地铁通风空调系统噪声分析及控制措施
（一）地铁通风空调系统噪声分析
地铁的通风空调系统在运行过程中也会产生较大噪声。地铁车站与区间隧道形成一个大而狭长的地下空间，列车运行、机电照明系统等的运行均会产生大量热量，必须及时排除热量才能实现对地铁温度的有效控制，避免温度不断上升。同时，地铁通风空调系统的运行对于地铁内气流速度、湿度的控制而言必不可少，但是系统中的风机、动力机等的运行会产生极大噪音。所以，必须在实现通风空调系统的各项功能的同时采取有效措施来降低噪声的辐射与传播。在地铁通风空调系统运行过程中，风机的运行所产生的噪声最大，其中包括了空气动力性噪声、电机运转噪声以及机械振动噪声等。
（二）地铁通风空调系统噪声控制措施
1.机械振动与电机运转的噪声控制
风机机械振动与电机运转产生的噪声主要通过风机表面辐射，以及其产生的弹性波以基础、吊架等结构为介质向外传播，噪声平均峰值在100dB(A)左右，超出可《地铁设计规范》的规定范围。这就要求在进行地铁车站工程设计中，应在总体上对通风空调系统的布置进行规划，以此实现对噪声设备的集中布置。应在远离车站区域的地方独立设计机房，同时做好相关降噪控制措施。例如，使用砼浇筑、实心砖砌筑的方式来设计机房墙体，提高墙体的隔音效果，同时使用密闭效果较好的隔声门，或者在墙体外部安装吸音设备、材料等，达到降低噪音的目的。使用软连接的方式进行风机和风管的连接，通过减小振动来控制噪声。采用弹性材料来连接风机与基础、吊架，减小振动噪声。
2.风机空气动力性噪声控制措施
风机空气动力产生的噪声主要是产生于风机进出口，借着风道、风管等进行辐射、扩散，对站台内部、风亭相邻地面外部环等造成严重影响。《地铁设计规范》中明确规定，必须确保地铁通风空调系统对站台产生的噪声要小于70dB(A)，严格按照《城市区域环境噪声标准》对风亭出口噪声进行控制。首先，在消音设计方面，要对风机，乃至整个通风空调系统的实际构成进行较为全面、仔细地分析计算，结合地铁车站复杂的地下结构情况，进而制定出合理、可靠的消音降噪方案。其次，在消音设备的选择方面。由于地铁通风空调系统普遍采用风量大的轴流通风机，也会产生较大噪声，而且不会发生较大的自然性衰减，并且具备63～8000Hz的较宽噪声值，所以必须根据以上情况选择适用性好，针对性强的消声设备，同时还需要对防火、防腐、成本等方面的进行全面考虑，确保较好的经济效果。
现阶段我国地铁通风空调系统大多采用阻性消声器为主要的消声设备，然而由通风空调系统中的风机频谱特性，以及自然衰减小等原因，仅仅使用阻性消声器难以充分满足降噪要求，此时可采用阻抗复合式的消声器。金属外壳式消声器与结构片消声器在地铁工程中的应用较为普遍，金属外壳式消声器安装在通风机进出口的两端，连接风机前后渐扩管、渐缩管，结构片消声器主要安装在进风与排风道内。此外，还需要注意消声器的材料应选择耐腐蚀、耐高温的材料。
三、结束语
综述可知，城市地铁系统噪声控制是一项极为复杂的工程，涉及声学、空气动力学、材料学等多个领域的专业知识。这就要求在城市地铁工程建设过程中，对地铁系统的特点、构造、设备使用等进行全面把控，明确与分析噪声产生的原因，根据国家相关规定采取有效措施对噪声源及其传播途径进行有效控制。并且加强对相关案例经验的参考借鉴，设计出合理、可行、有效、经济等降噪设计方案，将地铁噪音控制在标准要求的范围内，营造良好的地铁出行环境。
参考文献：
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论文作者:才姗姗
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第17期
论文发表时间:2020/3/4
标签：噪声论文; 地铁论文; 空调系统论文; 风机论文; 列车论文; 消声器论文; 措施论文; 《科学与技术》2019年第17期论文;