《城市軌道交通車輛》 課件 項(xiàng)目八 噪聲及其防護(hù)1

項(xiàng)目一、噪聲的影響、形成與分類

模塊十一、噪聲及其防護(hù)

一、噪聲的形成與分類

(一)噪聲的影響與危害

人類在生產(chǎn)和生活過(guò)程中，不斷地進(jìn)行著能量的交換與轉(zhuǎn)化。一部分物理能量，包括機(jī)械能、化學(xué)能、熱能、電磁波等轉(zhuǎn)化為噪聲和振動(dòng)，進(jìn)入人們的生活環(huán)境。聲音可以幫助人們借助于聽(tīng)覺(jué)熟悉周圍環(huán)境，進(jìn)行信息傳遞；優(yōu)美的音樂(lè)可以使人們心情愉快，消除疲勞；醫(yī)生通過(guò)聽(tīng)診器聽(tīng)心臟和肺部的聲音就可以對(duì)患者的健康作出正確的判斷等等，這些聲音是人們所需要的。但是聲音過(guò)強(qiáng)，又會(huì)妨礙或危害人的正?；顒?dòng)，甚至危及人體的健康。凡是人們不需要的，使人們感到討厭和煩躁的聲音通稱為噪聲。

(一)噪聲的影響與危害

噪聲污染屬于物理性污染，它能危害人們的身體健康，這種危害有長(zhǎng)期的遺留性，表現(xiàn)在能引起人們的慢性疾病、器質(zhì)性病變及神經(jīng)等系統(tǒng)的損害。環(huán)境噪聲的污染一般是局部性的、區(qū)域性的，在環(huán)境中不會(huì)有殘余物質(zhì)的存在，在污染源停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，污染也就立即消失。

噪聲污染干擾人們的工作和生活環(huán)境，危害人體健康，是影響面最為廣泛的一種公害。它對(duì)人體的危害，概括來(lái)說(shuō)可劃分為兩大類：強(qiáng)噪聲可以引起耳聾和誘發(fā)出各種疾病；一般強(qiáng)度噪聲可以引起人們煩躁，干擾語(yǔ)言交談，以致對(duì)人們的工作、學(xué)習(xí)和生活帶來(lái)較大的不利影響。主要體現(xiàn)在以下方面：

(一)噪聲的影響與危害

1、職業(yè)性噪聲耳聾噪聲對(duì)人體健康影響是多方面的，表現(xiàn)最明顯的是對(duì)聽(tīng)覺(jué)器官的損傷，長(zhǎng)期在強(qiáng)噪聲環(huán)境下工作，可導(dǎo)致職業(yè)性耳聾，即噪聲性耳聾。引起職業(yè)性耳聾的發(fā)病因素與噪聲強(qiáng)度和頻率有關(guān)，噪聲強(qiáng)度越大，頻率越高，噪聲性耳聾的發(fā)病率越高。同時(shí)與噪聲的作用時(shí)間長(zhǎng)短也有關(guān)系，同樣強(qiáng)度的噪聲，每天工作8小時(shí)就比工作4小時(shí)發(fā)病率高的多。一般地說(shuō)，經(jīng)常在90dB以上的噪聲環(huán)境下長(zhǎng)期工作，就有可能發(fā)生職業(yè)性耳聾。

(一)噪聲的影響與危害

2、其他系統(tǒng)疾病噪聲對(duì)人體健康的影響，主要表現(xiàn)在作用于人體各器官，首先是對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、植物神經(jīng)系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)方面的影響。中樞神經(jīng)系統(tǒng)受到損害，引起全身其他器官變化，導(dǎo)致條件反射異常，腦血管功能受到損害。如果長(zhǎng)期在噪聲不良刺激下，導(dǎo)致病性改變，產(chǎn)生神經(jīng)衰弱綜合癥，主要有頭暈、頭痛、腦漲、失眠、多夢(mèng)、耳鳴、乏力、記性力減退等癥狀。強(qiáng)噪聲刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使人們的消化機(jī)能減退，胃功能紊亂，食欲減退，消瘦，體質(zhì)減弱。特別強(qiáng)烈的噪聲還能引起精神失常、休克乃至危及生命。

(一)噪聲的影響與危害

3、干擾正常生活噪聲影響人們的正常生活，妨礙人們休息、睡眠，干擾語(yǔ)言交談和日常社交活動(dòng)，使人煩躁異常。實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)人們?cè)谒郀顟B(tài)，在40~50dB噪聲的作用下，植物神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)反應(yīng)，就是說(shuō)40~50dB的噪聲就開(kāi)始對(duì)正常人的睡眠發(fā)生了影響。根據(jù)研究，40dB的連續(xù)噪聲級(jí)使10%的人受到影響；70dB使50%的人受到影響。突然的噪聲在40dB時(shí)，可使10%的人驚醒；60dB則使70%的人驚醒。城市噪聲對(duì)居民的影響很大，會(huì)使居民睡不好覺(jué)，吃不好飯，精神困倦，煩躁異常，心血管和神經(jīng)衰弱患病率增高。

(一)噪聲的影響與危害

4、降低勞動(dòng)生產(chǎn)率強(qiáng)噪聲會(huì)妨礙人們的注意力集中，影響思考問(wèn)題，以至使工作發(fā)生差錯(cuò)，不僅影響工作效率，而且降低工作質(zhì)量。噪聲級(jí)越高，勞動(dòng)過(guò)程越復(fù)雜，在勞動(dòng)過(guò)程中腦力勞動(dòng)成分越多，則勞動(dòng)生產(chǎn)率下降的程度越大。

統(tǒng)計(jì)表明：在實(shí)行了必要的噪聲控制措施后，勞動(dòng)生產(chǎn)率平均提高了9%，寫(xiě)錯(cuò)字的數(shù)目減少29%，計(jì)算錯(cuò)誤減少52%，發(fā)病率減少37%。由于噪聲的心理作用，分散人們的注意力容易引起工傷事故，特別是危險(xiǎn)警報(bào)信號(hào)和行車信號(hào)在強(qiáng)噪聲干擾下不容易引起人們注意，更容易發(fā)生人身傷亡事故。

(二)噪聲的形成

隨著現(xiàn)代工業(yè)、交通運(yùn)輸和城市建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，特別是城市人口的急劇增加，城市噪聲污染已變得日益嚴(yán)重。近幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)外調(diào)查資料表明，環(huán)境污染的事件中，環(huán)境噪聲污染名列前茅，環(huán)境噪聲污染已發(fā)展成為一種擾民因素。環(huán)境噪聲主要包括城市的交通噪聲、工廠噪聲、建筑施工噪聲以及商業(yè)、體育和文化娛樂(lè)場(chǎng)所的人群喧鬧、家庭生活等造成的社會(huì)噪聲。

城市環(huán)境噪聲以交通運(yùn)輸噪聲最為突出，許多國(guó)家研究結(jié)果都表明，城市環(huán)境噪聲的70%來(lái)自交通噪聲，世界上一些主要國(guó)家和主要城市的車輛密度很大，交通噪聲尤為嚴(yán)重。交通運(yùn)輸工具是特殊的流動(dòng)聲源，因此對(duì)環(huán)境的影響面也最廣，它是交通噪聲產(chǎn)生的根源。

(二)噪聲的形成

噪聲的形成須有聲源（即噪聲的發(fā)源地），聲音傳播途徑（即噪聲是如何進(jìn)行傳送的）以及接受者三個(gè)條件存在，而且只有當(dāng)聲源、傳播途徑和接受者三者都同時(shí)存在時(shí)，才對(duì)聽(tīng)者形成干擾。城軌交通噪聲的形成主要來(lái)自軌道交通運(yùn)輸工具內(nèi)外部的振動(dòng)和撞擊，外部的主要噪聲源是軌道交通車輛運(yùn)行時(shí)車輪在鋼軌接頭處與不平處的撞擊和已磨損的車輪在鋼軌上的摩擦。此外，還有走行部分的撞擊、制動(dòng)拉桿與閘瓦的顫振和敲擊、車廂壁與頂蓋的振動(dòng)、自動(dòng)車鉤的碰撞、制動(dòng)以及發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的聲音等；內(nèi)部的主要噪音源是來(lái)自車扇、窗扇、間壁、通風(fēng)器、燈具等的顫振和撞擊。

(二)噪聲的形成

車內(nèi)的噪聲由乘坐該車的人所承受，車站內(nèi)的噪聲由在車站內(nèi)候車的人所承受，而路邊噪聲卻影響著鄰近線路附近區(qū)域居住或工作的人們。各種類型的噪聲可能來(lái)自一個(gè)或幾個(gè)的噪聲源，并且由這些噪聲源沿著各種各樣的途徑進(jìn)行傳播和擴(kuò)散。了解聲源、傳播途徑和接受者就可以有針對(duì)性地尋求降低、衰減噪聲的措施和途徑，對(duì)現(xiàn)存的噪聲進(jìn)行防護(hù)，最大限度地降低對(duì)人體造成的損傷。

(三)噪聲的分類

按產(chǎn)生噪聲的聲源分為：輪軌噪聲、車輛非動(dòng)力噪聲、牽引動(dòng)力系統(tǒng)噪聲、高架軌道噪聲、地下鐵道的地面承載噪聲等。

1、輪軌噪聲

鋼軌與車輪之間相互作用而產(chǎn)生的聲響。這種相互作用在車輪和軌道相接觸處產(chǎn)生力的作用，造成車輪和軌道的振動(dòng)而向外輻射聲波。

輪軌噪聲有3種主要類型：摩擦噪聲、撞擊噪聲和轟鳴噪聲。每一種均有相對(duì)應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生。

(三)噪聲的分類

（1）摩擦噪聲（或尖嘯聲）當(dāng)車輛在一條較小半徑曲線線路上運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)出一種高音調(diào)噪聲，因?yàn)橐话愕霓D(zhuǎn)向架式車輛，輪對(duì)車軸平行地配置于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架中，當(dāng)運(yùn)行在小半徑曲線線路時(shí)，車輪沿曲線鋼軌并非純滾動(dòng)運(yùn)行，要產(chǎn)生局部的橫向滑動(dòng)，即所謂“卡滯―滑動(dòng)效應(yīng)”。正是這種在曲線上車輪對(duì)軌道的不完善的導(dǎo)向造成“卡滯―滑動(dòng)效應(yīng)”，結(jié)合車輪和軌道的振動(dòng)響應(yīng)，形成一種高音調(diào)的尖嘯聲。影響這種摩擦噪聲的因素最主要的為曲線半徑、轉(zhuǎn)向架軸距、車輪振動(dòng)阻尼特性，以及輪軌表面之間的粘著系數(shù)和所采用的材料等。

(三)噪聲的分類

（2）撞擊噪聲撞擊噪聲是由車輪或鋼軌表面的局部不連續(xù)性所產(chǎn)生。這種不連續(xù)性包括鋼軌的軌隙，不平坦的鋼軌接頭和車輪踏面局部磨損，以及在制動(dòng)時(shí)閘瓦抱死車輪所造成車輪踏面局部磨平。

（3）轟鳴噪聲（或滾動(dòng)噪聲）轟鳴噪聲是由于車輪和鋼軌接觸表面局部小面積粗糙所造成。研究結(jié)果表明，輪軌接觸區(qū)域越大，所產(chǎn)生的轟鳴噪聲就越少，當(dāng)轟鳴噪聲達(dá)到頂點(diǎn)的頻率時(shí)輪軌將成為主要噪聲源。減小輪軌接觸面的粗糙度是降低轟鳴噪聲行之有效的途徑。

(三)噪聲的分類

2、車輛非動(dòng)力噪聲車輛非動(dòng)力噪聲主要指制動(dòng)系統(tǒng)中在實(shí)施制動(dòng)時(shí)閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間摩擦振動(dòng)，它激發(fā)制動(dòng)閘瓦片、閘瓦托架以及制動(dòng)盤(pán)等產(chǎn)生自激振動(dòng)形成噪聲。車輛的非動(dòng)力噪聲還有制動(dòng)系統(tǒng)中懸掛連接和支座中所使用的許多銷套，由于銷套與銷軸之間的間隙在運(yùn)行中相互撞擊而產(chǎn)生噪聲。此外還有車輛的輔助系統(tǒng)（空調(diào)裝置、空壓機(jī)等）所輻射的噪聲。

(三)噪聲的分類

3、牽引動(dòng)力系統(tǒng)噪聲

牽引系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的噪聲包括牽引電機(jī)及其冷卻風(fēng)扇、齒輪箱以及空氣壓縮機(jī)的噪聲，它是城軌交通主要的噪聲。牽引系統(tǒng)的噪聲，特別是電機(jī)冷卻風(fēng)扇的噪聲，隨列車運(yùn)行速度的提高而增長(zhǎng)，其程度往往要大于輪軌噪聲。

混凝土高架鐵路上的牽引動(dòng)力系統(tǒng)噪聲級(jí)比地面道床軌道上的噪聲級(jí)高5dB（A），這主要是因?yàn)楦呒荑F路上軌道下面缺少吸音材料，如道碴、泥土等。

(三)噪聲的分類

4、高架軌道噪聲當(dāng)列車行駛于高架鐵路上時(shí)，輪軌相互作用所產(chǎn)生的振動(dòng)通過(guò)軌道傳遞給支承結(jié)構(gòu)，支承結(jié)構(gòu)將噪聲向周邊地區(qū)進(jìn)行傳播，它比列車行駛于一般的路堤帶坡度道床時(shí)所產(chǎn)生的噪聲級(jí)要高得多，一般要高20dB（A）。正因?yàn)楦呒苘壍涝肼暿怯捎谳嗆壷g相互作用所產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞給高架結(jié)構(gòu)所引起，因此抑制高架軌道噪聲一方面可從降低鋼軌振動(dòng)的技術(shù)著手。另一方面從限制傳遞給高架結(jié)構(gòu)的振動(dòng)考慮。

(三)噪聲的分類

5、地下鐵道的地面承載噪聲地下鐵道輪軌間相互作用而產(chǎn)生的振動(dòng)被傳遞給隧道結(jié)構(gòu)，繼而又傳向周圍的土壤，通過(guò)土壤再向鄰近的建筑物傳播