现代有轨电车降速运营噪声特性研究

房海元

（北京九州一轨隔振技术有限公司，北京 100070）

1 概述

现代有轨电车是缓解城市交通压力的重要方式之一，其以便捷、舒适、美观、环保等优点受到广大群众的青睐。现代有轨电车的运量大于普通公共交通工具，在城市轨道交通中填补了公共汽车与地铁运量间的空白。因现代有轨电车多数建设于城市间作为干线或支线，其车辆运行时对附近居民区与公共建筑物的噪声影响是一个不可回避的问题。

为融入城市景观及节约用地，部分城市的现代有轨电车线路与公路并行建设。在部分路段，现代有轨电车线路出现极小半径曲线。列车经过小半径曲线引发的噪声，严重干扰车站候车乘客及周边建筑。为减弱列车经过时引发的噪声污染，运营单位通常会降低列车通过此路段的车速。

本文通过对某现代有轨电车线路进行现场实测，并获得线路正常运营时与降速时的噪声数据。通过数据处理分析及对比研究，探究了噪声特性及列车运营降速的实际意义，为运营方解决噪声问题提供了真实有效的参考依据。

2 测试内容

现场测试分别选取半径R=50m的曲线路段及直线路段，曲线路段为平交道口。为保证社会车辆平顺通过，线路在设计与施工时，未对曲线段设置线路超高及轨底坡。测试线路采用5模块编组100%低地板车辆，3个独立轮转向架。

小半径曲线段测点布置如图1所示，直线路段如图2所示。Nn、Nw是位于轨道两侧7.5m的噪声测点。曲线路段测点断面距离候车站点约为60m，线路直曲点距离候车站点约为30m。

测试分别收集列车通过曲线与直线路段正常运营时速13km/h及降速运营8km/h的车外噪声与车内噪声数据各15组，并计算15组数据等效连续A声级（LAeq）的平均值[1]。车内噪声测试依据相关标准进行测点布置；测试时，车内影音多媒体关闭，空调制冷设备开启。

图1 曲线段测点布置

图2 直线段测点布置

3 数据分析

通过对曲线段，车内、外噪声与直线段车内外噪声的数据分析，得到降速运营的噪声特性及对比曲线与直线噪声的频段分布规律。

3.1 曲线路段

列车经过曲线段曲线内外两侧车外噪声A声级频谱见图3、图4；车内噪声A声级频谱见图5。

图3 曲线内侧噪声A声级频谱图

图4 曲线外侧噪声A声级频谱图

图5 曲线段车内噪声A声级频谱图

从图3、图4可知，列车以时速8km/h与13km/h通过曲线时，各频段内噪声基本吻合，在1000Hz与4000Hz处均存在峰峰值；在16～100Hz频段内，时速8km/h车外噪声略大于时速13km/h；在200～1000Hz中频、1000～5000Hz中高频范围内，两种速度下噪声基本持平，但在4000Hz峰峰值处，时速13km/h车外噪声远大于8km/h；5000Hz以上高频段，时速13km/h时车外噪声大于时速8km/h。

从图5可知，列车以时速8km/h与13km/h通过曲线时，各频段内噪声基本吻合，在1000Hz与4000Hz处均存在峰峰值；在16～630Hz以下低、中频范围内，时速8km/h车内噪声大于13km/h；在630～16 000Hz频率内，时速13km/h车内噪声大于8km/h。

地铁车辆噪声源主要包括轮轨噪声、空调设备噪声、集电系统噪声、牵引系统噪声等[2]，轻轨与地铁车辆噪声分布类似。轻轨车辆空调噪声显著频段较宽，分布在125～2000Hz内，无明显峰值[3]。

综合可知，车内噪声主要由车体框架振动引发的低频噪声与车外传递至车内的轮轨中频、高频噪声组成，车体车身对2000Hz以上的频率噪声有一定的隔离作用。列车经过曲线段时，等效A声级（LAeq）统计见表1。

表1 曲线段LAeq总级值统计表

从表1可知，当车速从13km/h降至8km/h时，曲线内侧噪声降低5.8dB（A），曲线外侧噪声降低5.1dB（A）；车内噪声降低2.0dB（A）。

3.2 直线路段

列车经过直线段车外噪声A声级频谱见图6；车内噪声A声级频谱见图7。

图6 直线段车外噪声A声级频谱图

图7 直线段车内噪声A声级频谱图

从图6、图7可知，列车以时速8km/h与13km/h通过曲线时，各频段内噪声基本吻合；在16～125Hz频段内，两种速度下噪声基本持平；125Hz以上频率，时速13km/h车外（车内）噪声大于时速8km/h；列车车体框架引发的低频噪声主要集中于16～50Hz内。

列车经过直线段时，等效A声级（LAeq）统计见表2。从表2可知，当车速从13km/h降至8km/h时，车外噪声降低2.6dB（A）；车内噪声降低1.1dB（A）。

表2 直线段LAeq总级值统计表

3.3 小结

列车运营速度从13km/h降至8km/h时，曲线内外侧与直线段噪声总级值统计见表3。

表3 曲线与直线车外LAeq总级值统计表

从表3可知，列车运营降速在曲线段有一定降低噪声的作用，在直线段不明显。

当列车运营速度从13km/h降至8km/h时，曲线段车外噪声最大能降低5.8dB（A），车内噪声降低2.0dB（A）；车外降低噪声主要集中于5000Hz以上高频段，低频16～100Hz内反而有一定的放大现象。

曲线段车内噪声主要由车体框架振动引发的低频噪声与车外传递至车内的轮轨中频、高频噪声组成，车体车身对2000Hz以上频率噪声有一定隔离作用。

当列车运营速度从13km/h降至8km/h时，直线段噪声在16～125Hz频段内，两种速度下噪声基本持平；车外噪声降低2.6dB（A）；车内噪声降低1.1dB（A）。

4 结论

数据分析发现，列车运营降速对直线段意义不大，以下结论仅针对小半径曲线路段。

（1）结合测试数值初步分析，频谱现1000Hz和4000Hz两个峰值频点的主要原因在于：当车辆经过小半径曲线时，转向架内、外侧车轮与钢轨摩擦形式不一致；因该线路曲线段未设置轨道超高量，车辆经过小半径曲线时，内侧车轮与钢轨顶部及踏面产生较强烈的蠕滑噪声[4]；外侧车轮主要为轮缘侧面与钢轨摩擦激发的轮轨啸叫噪声。蠕滑噪声强度及峰值频率均高于轮缘摩擦产生的啸叫噪声。

（2）列车降速运营，车外降低噪声主要集中于5000Hz以上高频段，低频16～100Hz内反而有一定的放大现象；降速对轮轨啸叫噪声无任何减弱效果，对轮轨蠕滑噪声有一定减弱效果。

（3）列车降速运营，对630Hz以上频段车内噪声有一定的减弱效果。

（4）列车降速运营，曲线段车外噪声最大能降低5.8dB（A），车内噪声降低2.0dB（A）。

运营降速措施对小半径曲线的降噪实际意义不大，并不能降低能量集中的中高频噪声；测试数据与结论也符合现场测试人员对列车两种速度通过曲线时噪声无明显差异的感受；运营降速措施不仅降低了线路与列车的使用效率也影响平交道口公路通行效率。

在国内大中城市现代有轨电车大力发展的时期，前期应对线路与轨道进行充分设计，减少有轨电车行驶带来的噪声污染，对小半径曲线路段采取必要的轨道降噪措施。