城市轨道交通产生的环境振动问题

城市轨道交通产生的环境振动问题

[ 作者： | 来源： | 时间：2005-11-4 22:16:50 ]

摘要：城市轨道交通对周边环境的振动影响正引起人们的普遍关注，本文从上海磁悬浮线路现场实测资料出发，分析研究了轨道交通系统引起环境振动实况及振动传播规律，并提出相应的减振措施。

关键词：城市轨道交通 环境 振动 1 引言

随着现代工业的迅速发展，城市轨道交通产生的环境振动问题引起了人们的普遍注意，在西方发达国家，已把振动列为七大环境公害之一。城市的环境振动除了会影响精密仪器设备的使用，对历史古迹建筑物造成损害以外，还会有损人体健康，给人们的工作和日常生活带来极大的不利影响。

在国内，由于城市轨道交通建设起步较晚，故关于城市轨道交通引起的环境振动问题研究较少。80年代中后期，我国曾对4个城市的铁路环境振动做过现场实测[1],初步了解了铁路沿线居民区受列车运行引起的环境振动污染状况，并于1988年制定了《城市区域环境振动标准》[2]。进入21世纪，我国城市轨道交通建设进入快速发展阶段，国内不少科研单位已开始结合北京、上海、广州等大城市修建地铁、轻轨交通系统时车辆引起的环境振动问题进行相关研究，并取得了初步的研究成果。

本文以上海磁悬浮列车现场振动实测数据为基础进行相关分析研究。 2 上海磁悬浮列车引起的环境振动现场实测

磁悬浮列车是一种新型的方便快捷的轨道交通方式，具有经济、快速、安全、舒适的特点，最高时速可达505千米，此前世界上仅有德国和日本有试验线。2002年12月31日举世瞩目的上海磁悬浮列车示范线首次试运行，它是世界上第一条投入商业运营的磁浮列车线，运行全程线路总长31.17千米，单向运行时间约8分钟。磁悬浮列车示范线西起上海地铁2号线龙阳路

车站南侧，东到浦东国际机场一期航站楼东侧，设计时速和运行时速分别为505千米和430千米，总投资89亿人民币。

2003年1月12日、19日，对上海磁悬浮线路的振动情况进行了两次测试，测试场地分别选在线路弯道处和直线路段，弯道处列车运行速度较低而直线段列车速度较高。

磁悬浮线路位于上海浦东新区，场地上属于上海典型软土地基。磁悬浮列车工程主体结构采用高架桥形式，总长度35.0km，每段梁的长度为25m，立柱间距25m。基础由桩基和承台组成，轨道梁由两根1.8×1.8m立柱支撑，承台尺寸为10×8×1.5m，两立柱由横梁连接，承台由16根钻预应力管桩支撑。测试时为磁悬浮试运营期，列车编组由三节车厢组成，测试内容包括列车运行时磁悬浮线路上的立柱振动（地面振动的振源）、沿线路方向的地面振动及衰减、垂直线路方向的地面振动及衰减。

2.1 振源振动特性

测试的纵向及横向采样点设在立柱侧面的中心线上，距地面60cm。实测振动速度时程曲线及加速度时程曲线见图1、图2、图3、图4、图5、图6。

列车通过线路弯道处时，运行速度较低，同一测点处振动横向、纵向振动速度和加速度基本相等，其振动速度的时程曲线和频谱图没有明显差别。见图1、图2。

列车通过直线段时，运行速度高，该速度为通过弯道处时的两倍左右。沿线路方向的水平振动速度略大于竖向振动速度，频谱图显示，如图7，两者的主频都在115Hz左右。垂直于线路方向水平和竖向振动速度基本相等，主频在320Hz左右，如图8。

列车通过线路弯道处和直线段时，振动持续时间分别在2s和1s左右，持续时间与列车运行速度以及列车长度有关。

结果表明，随着运行速度的提高，振动速度和加速度值都将提高。低速运行时频谱图显示无明显的主频，高速运行时同一测点的水平和竖向振动主频基本相同，但纵横向的主频相差较大。

（a）垂直于线路（水平振动）

（b）沿线路方向（水平振动）

图1 列车通过弯道处时振源振动速度时程曲线（4000～6000ms）

（a）垂直于线路（水平振动）

（b）沿线路方向（水平振动）

图2 列车通过弯道处时振源振动加速度时程曲线（4000～6000ms）

图3 列车通过直线段沿线路方向的水平和竖向振动速度时程曲线

图4 列车通过直线段沿线路方向的水平和竖向振动加速度时程曲线