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當車輪通過鋼軌接頭、道岔、車輪踏面擦傷和剝離在鋼軌上運行時由于沖擊而產生的噪聲。三是摩擦噪聲(或尖嘯聲),車輛通過小半徑曲線和道岔時產生的頻率較高的刺耳的“吱吱”聲。在曲線區段,盡管車輪踏面有一定錐度,車輛仍然不能以純滾動運行,要產生局部的橫向蠕動,即所謂“卡滯—滑動效應”,結合車輪和軌道的振動響應,從而形成一種高音調強烈刺耳的尖嘯聲。了解噪聲源(即噪聲的發源地)、途徑(即噪聲是如何進行傳送的)、接受點(即聽見噪聲的人所處的位置)就可以有針對性地尋求降低噪聲的措施和途徑,對現存噪聲進行防護,最大限度地減少對人體造成的損害。2)噪聲源強蘇州軌道交通一號線營運期間,列車通過時產生的噪聲和路邊噪聲疊加,對沿線環境將產生較大影響;地下線路隧道出入口的噪聲以及風亭噪聲將影響局部聲環境;其它還有車輛段和變電所噪聲等。各類噪聲源強見表1和表2。另外,各種施工機械、運輸車輛等將形成較強的噪聲源,聲級可達76~90dB(A),在居民住宅集中區、學校等噪聲敏感區施工時,都會產生噪聲污染。
1)振動的產生與傳播機理軌道交通振動主要是由車輪與鋼軌的相互作用而產生,行駛中的列車。通過輪軌接觸點引起鋼軌周期性的上下振動,再從道床傳入地面,這是軌道的一種基本振動;當車輪經過鋼軌接縫處或鋼軌表面出現磨損時,車輪撞擊這些不連續部位就會在垂直速度上產生瞬時變化,這一變化可導致輪軌接觸點激發出巨大的力,從而激勵車輛和鋼軌振動,這是一種沖擊振動。軌道交通列車在地下行駛時,將會引起隧道振動,這種振動能通過地下土壤傳送到軌道交通附近的建筑物內,將再次引起結構物的振動(如圖1所示)。這種振動干擾不僅對地鐵沿線民宅、學校和醫院產生不良影響,而且可能對沿線基礎較差的建筑物造成損害。振動波在土介質中的傳遞過程,其作用機理及傳播特性與地震基本相同。這些振動波遇到自由界面時,在一定條件下重新組合,形成一種彈性表面波,隨著離振源距離的不同,它們之間的能量也在改變。地面段的地表振動是列車行駛時輪軌相互撞擊產生振動圖1地鐵振動產生與傳播示意的直接結果。輪軌撞擊以振動的方式傳向道床,再經道床傳向大地。列車行駛在高架橋上,輪軌撞擊造成的振動向軌枕、道床及各種構件傳遞振動能量,從而激發跨梁和墩臺也發生振動,并通過橋墩引起地表振動向外傳播。2)振動源強隧道振動的強弱主要取決于隧道的結構與重量、行車速度、輪軌表面磨損程度及隧道周圍的地層狀況。據調查,隧道加重一倍,其振動可減小5dB;車輪表面磨損嚴重時,能使隧道振動增加10dB,并使高頻振動成分增加。經測試,隧道底面的最大振動級發生在250Hz附近,由于隧道周圍地層對高頻振動的吸收,所測得的地表振動頻率以63.5Hz為最高。蘇州地鐵軌下振動源強類比國內已建成地鐵振動源強給出(見表3)。地下線在車速為45km/h,距線路1m處Z振級為85dB;地面線在碎石道床條件下,車速為45m/h,距線路1m處Z振級為100dB。
蘇州軌道交通一號線電磁輻射發生源分為固定污染源、流動污染源和通信系統電磁輻射污染源。1)固定污染源固定污染源主要是蘇州樂園站和星明街站附近的兩座主變電站(110kV/35kV)。2)流動污染源列車受電弓在接觸網的導線上滑動時,由于接觸電阻的變化產生電平相對穩定的頻帶很寬的無線電干擾電波;由分離開的一系列脈沖產生連續噪聲,該脈沖系列的出現是隨機的,其周期也有長有短,這類噪聲是在一般正常運行速度下產生的,此類成份隨速度的提高而增加;因振動或接觸導線有不光滑的地方,滑板和接觸導線之間經常出現部分接觸不良并形成火花放電,產生孤立的脈沖干擾電波。滑板與接觸導線間的射頻干擾電流沿接觸網傳播并向空間輻射,其電磁輻射的影響將隨列車的運動、其地點變換和時間而變化。3)通信系統電磁輻射污染源蘇州軌道交通一號線無線通信系統對周圍環境的電磁輻射污染影響主要是450~460MHz或806~821MHz頻段、150/280MHz頻段和900MHz/1800MHz頻段的電磁波輻射。2.4景觀環境蘇州市是著名的歷史文化名城和國家重點旅游城市,其建筑物具有鮮明的江南水鄉特色。蘇州古城坐落在水網之中,街道依河而建,水陸并行,建筑臨水而造,前巷后河,小巧秀美,形成“小橋、流水、人家”的獨特風貌。如何將散布于城市中的車站和風亭等建筑物,尤其是建于公園等旅游點和風景點附近的建筑物和周圍景觀和諧地統一起來,也是本工程的主要環境問題之一。地鐵風亭、聲屏障等建筑物如設計不當,將造成景觀障礙,從另一個角度看,若這些建筑物的設計能反映蘇州江南水鄉的風俗民情特點,將建筑物融入所處環境中,亦能形成新的城市景觀小品,起到美化城市的效果。
主要環境問題防控對策
1噪聲污染防治措施
降低噪聲、減小振動主要是通過衰減振源、避免結構共振、隔離傳播途徑、吸聲等方法進行,應根據不同的防治目標確定最佳的防治措施。3.1.1聲源治理措施對于軌道交通系統來說線路防振降噪和機車防振降噪兩個方面是有一定限度的,從振源及聲源進行控制是根本途徑。為此,蘇州軌道交通一號線從規劃設計上著手,采取了下列控制聲源的措施。全線正線、出入段線、試車線鋪設無縫線路,可有效降低列車運行噪聲源強。在風亭風機的風道中設置片式消聲器,平均降噪量按20~25dB設計,風亭口排放噪聲按《城市區域環境噪聲標準》控制;選用低噪聲冷卻塔,風口朝向背離敏感建筑。合理布置車輛段的高噪聲設備和車間的位置,并采取必要的消聲減振措施。3.1.2設置聲屏障城市軌道交通噪聲傳播的主要媒介是空氣。控制噪聲傳播途徑的基本原理是在噪聲傳播過程中,在聲源和接受點之間設置聲屏障,可明顯干涉聲波傳播,避免聲直達,使受聲點只接受透射聲和繞射聲,并可利用屏障本身所具有的吸音性能在傳播途徑中消耗聲能量,以降低接受點的聲能強度。根據環評報告所確定的噪聲敏感區,蘇州軌道交通一號線聲屏障設計范圍為靈天路至車輛段兩側以及試車線西側的居民樓。結合沿線的敏感建筑物高度、距離線路的位置、列車聲源的位置及噪聲標準要求,采用直立式全封閉聲屏障。其中5.5m高的聲屏障,從下部往上3.0~4.0m部分設置為透明部分,其余為吸聲板,頂部為透明耐力板(抗紫外線聚碳酸酯板)。聲屏障吸聲部分采用波浪型吸聲板,顏色和周圍環境相協調,使軌道交通噪聲聲源通過聲屏障兩側端輻射或繞射至受聲點的聲級值比通過聲屏障頂端繞射后到達受聲點的聲級值低10dB(A)以上。根據有關部門測量結果,蘇州一號線投入運行后,敏感地段噪聲都沒有超標。
2振動污染防治措施
2.1振動源減緩措施蘇州軌道交通一號線設計針對軌道的振動源、振動路徑采取了減振及隔振處理,使列車在運行中引起的振動得到有效的衰減,滿足環保要求,體現了地鐵“以人為本”的設計理念。①鋼軌接頭是產生輪軌沖擊的主要因素之一,全線正線、出入段線、試車線采用重型鋼軌無縫線路和雙層橡膠墊板的彈性分開式扣件,以減少輪軌間的沖擊,起到減振、減噪的作用,可以達到一定減振效果。②為減小梁軌作用力,在梁端,扣件的軌下墊板采用復合膠板;在梁中部,扣件的軌下墊板采用普通橡膠墊板。③根據環保要求,采取分級減振措施。一般減振地段(減振要求<5dB)采用彈性減振扣件,較高減振地段(減振要求<10dB)采用軌道減振器扣件減振。④控制軌道不平順是降低輪軌之間振動與噪聲的有效措施,加強軌道不平順管理,制定嚴格的養護維修計劃,定期對鋼軌頂面不平度進行打磨、車輪鏇圓,使軌面平順,輪軌接觸良好,以減少振動和噪聲。測試結果表明:鋼軌打磨后,在振動頻率為8~100Hz范圍內,振動水平下降4~8dB,站臺上的振動水平下降5~15dB。2.2軌道減振措施蘇州軌道交通一號線為了軌道減振,采取了下列措施:①軌道專業的減振措施以敏感點所在功能區標準為依據;②本工程預測振動超標值不大,對環評預測的控保建筑,采用軌道減振器扣件可降低振動10dB左右;③對所在功能區,按1類標準預計白天振動超標的地區采用軌道減振器扣件降低振動、固體聲的影響;④兩線交叉地段的減振問題是各城市軌道交通網絡化建設之后帶來的新問題,為避免兩線間的相互振動空腔放大作用,減小兩線間的振動相互干擾,減少兩結構之間的動荷載傳遞,應采取軌道減振器扣件減振。2.3全線減振措施①道岔采用可焊接的9號曲線型尖軌道岔,消除接頭;②對鋼軌頂面不平度進行打磨,使軌面平順,輪軌接觸良好,以減少振動和噪音;③小半徑曲線鋼軌側面涂油,不僅可減少鋼軌側面磨耗,也可減少由摩擦和不均勻磨耗引起的輪軌振動與噪聲;④軌道施工時,嚴格控制施工技術標準,對軌道進行經常性的養護維修,保持其良好狀態,保證列車運行平穩。蘇州軌道交通一號線設計采用軌道減振器扣件減振,可以使軌道交通沿線基本達到1類居民、文教區標準。采用軌道減振器扣件減振的軌道長度為單線13742m。對沿線有較高減振和特殊減振地段,分別采用了軌道減振器扣件和鋼彈簧浮置板道床減振。
3電磁輻射污染防治措施
①主變電站110kV高壓進線采用地下電纜,考慮土壤及電纜自身絕緣的屏蔽作用,可有效防止高壓輸電線的電磁輻射影響;②變電站采用戶內型,變電設備置于室內,房屋建筑可以屏蔽一部分電磁輻射,避免陰雨天的高壓放電;③高架線路接觸網接頭盡量避免設置在居民住宅附近,以降低受電弓離線打火對居民電視收視效果的影響。
4綠化及景觀優化設計