钢轨打磨车作业噪声控制研究

摘 要：地铁钢轨打磨车是地铁线路轨道维护的重要设备。车辆进行钢轨打磨作业过程中，产生的高强度噪音对现场工作人员以及周边环境均会产生极其严重的影响和伤害；本文针对钢轨打磨车自身的结构、功能以及其作业特点，着重分析了打磨钢轨作业时产生的高强度噪声的主要原因，提出了控制和消除噪声的技术方法以及相应的具体实施措施。

关键词：钢轨打磨；噪声；控制

中图分类号：U216 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）12-0057-01

地铁钢轨打磨车是地铁线路轨道维护、检修的重要配属设备，担负着打磨、修正轨道波浪状磨损、轮轨擦伤，纠正轨道缺陷，修复轨道廓形的主要任务。由于地铁线路运行的特殊性，钢轨打磨作业的窗口期均选择在夜间；而钢轨打磨作业过程中，会产生高强度的噪声并伴生大量火星，在开阔（非封闭式）阶段对线路周边居民以及现场工作人员均会造成恶劣影响，因此必须采取技术措施控制噪声的危害。

1 噪声的危害现状

噪声是指对人们的休息、学习和工作产生干扰的声音[1]。当噪声对人及周围环境造成不良影响时，就形成噪声污染。在当今生活中，特别是城市或者工业区的居民，都时刻在承受着噪声的危害，所以噪声污染的防治刻不容缓。

钢轨打磨作业时产生的噪声为高频噪声，其特点是，分贝高，持续时间长，高强度的噪声危害着人们的机体，使人感到疲劳，产生消极情绪，甚至引起疾病.为降低噪声的危害与影响，国家相关要求规定：钢轨打磨车的司机室噪声强度不超过68dB，车外30m远处噪声强度不大于70dB。

因此，有必要采取相应的技术措施来降低因钢轨打磨而产生的噪声危害和影响。

2 产生噪声的原因

钢轨打磨时伴生的噪音属于高强度混合、复合噪音，其主要成分包括机械噪声和流场噪声两种。

（1）机械噪声。钢轨打磨时产生的机械噪声主要是指因振动而产生的噪声，具体包括：1）转动机械：钢轨打磨车的打磨小车磨头为旋转式，打磨作业时可能因组装的损耗或轴承的缺陷而自身产生异常的振动，进而产生噪音。2）共振：当钢轨打磨车打磨小车的引擎、马达等激振的频率范围与其自身的自然频率有所重叠，将会产生大振幅的振动噪音。3）磨擦：当打磨小车的磨头与钢轨接触时，由于接触面与附着面间的滑移现象而产生声响等。

（2）流场所产生噪声。钢轨打磨车设有粉尘吸收装置，用以收集、清理打磨过程中产生的碎屑、粉尘等；粉尘吸收装置工作时气流以高速流经导管和箱体，当其流动碰到阻碍是产生乱流或大而急速的压力改变均会有噪音的产生。

3 控制噪声的方法与途径

3.1 从声源上控制噪声

从声源上控制噪声是降低噪声最有效方法。通过声源控制，可直接降低设备本体直达声，从而可简化传播途径上的控制措施。对钢轨打磨车而言，主要采取以下几点控制措施：

（1）对振动所产生的噪声的控制措施。首先，必须对钢轨打磨车进行减振降噪结构设计。借助相关的软件工具（有限元分析软件），识别、隔离和排除可能的噪声源。利用有限元分析软件对打磨车进行模态分析，得到声学模态频率和振型，并结合声学试验分析等仿真结果，进行针对降低噪声的结构设计。其次，打磨小车的部分零件可选用阻尼材料，在磨头传动轴上加装减振装置或粘贴吸附材料；另外，可适当地加大设备的检修频率，缩短对打磨小车进行检修维护时间间隔，及时更换、维修有缺陷的装置，减少、消除因设备异常而产生的噪声，以消除和减少声源的发声量。

（2）对流场所产生的噪声的控制措施。粉尘吸收装置排气时，由于空气以冲击波形式冲出排气孔，因冲击波而产生很大噪声，要消除这种噪声可在排气通道上加消音器，并在排气罩内/外侧涂刷阻尼材料，提高其隔声性能，从而降低其产生的噪音强度。

3.2 控制噪声的传播途径

控制轨打磨作业产生噪声的传播途径可通过隔声、吸声等措施来改善振源和车身的传递关系，从而达到降噪的目的。

（1）隔声。隔声是控制传播到车体外界噪声的有效途径。设置隔声罩，阻断噪声向外的传播途径，使噪声在隔声罩内经多次反射、吸收后强度逐渐降低，其结构、传播路径与作用效果示意图如图1所示。隔声罩内部结构为夹层设计，外层为钢板（外壳体可刷涂阻尼涂料），中间夹层内含吸声材料（玻璃棉等），内外壳体对吸收层起保护作用。噪声声波经内壳体后部分被反射，一部分穿透钢板后被中间夹层吸波材料吸收，只有较少部分可透过外壳体传播到外界，因此，此结构可在一定程度上降低噪声外传声强。

（2）吸声。可以通过以下技术途径实现吸声的目的：1）在隔声罩的夹层内、车内司机室顶棚、底板和侧壁内饰衬垫设置吸声材料。当噪声波入射时声能量由吸声材料的内损耗而转变为热能，避免声的反射而出现的混响作用，从而减小声空间的声压级，达到控制噪声的目的。车内顶棚、底板和侧壁内饰衬垫应尽量使用本身具有吸声性能的材料， 可选用的吸声材料主要有多孔性吸声材料（玻璃棉、毛毡等）和开孔壁吸声材料。进行产品设计时应对隔声与吸声应综合考虑，以实现用最少的材料，最简单的结构来控制车内噪声。2）打磨钢轨过程中，产生噪声的同时常常会火星四溅，为确保作业安全，需设置消防水箱，通过调节喷头的喷洒角度以及流量的方式熄灭火星、消除隐患，此设置作用可实现双重功效：一方面，喷水可降低磨头温度，延长磨头的使用周期；另一方面喷水以及水与高温物体（磨头、铁轨）接触时产生的蒸汽可在一定程度上吸收铁轨打磨产生的噪声。

4 结语

为降低钢轨打磨作业时产生高强度噪声对人员与环境的影响，本文针对噪声的成因，从控制声源、隔断传播途径的方面讨论了噪声的控制技术方法，并提出了具体措施。

参考文献

[1]赵鹏涛，赵广田.噪声污染的危害及防治措施[J].大众科技，2011（10）：109-111.

[2]艾静，万新宇，周军.噪声污染及其防治研究[J].群文天地.2011（18）：262.

[3]陈俊辉，汤明军.噪音污染问题界定和对策[J].江汉石油科技，2011（3）：71-73.

[4]佟敬军.抚顺市环境噪声达标技术对策研究[D].吉林大学，2004.

[5]施丽莉.低频噪声烦恼度实验室研究[D].浙江大学，2004.

[6]明西.警惕！ 你的听力在退化[J].世界博览，2010（1）：60-61.