地鐵，給公眾的出行帶來(lái)極大便利的同時(shí)，運(yùn)行噪音問(wèn)題也時(shí)常引發(fā)關(guān)注。
而同屬軌道交通的高鐵動(dòng)車，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)又快又靜又穩(wěn)定，甚至快到將“全球最快高鐵”的桂冠收入囊中——CR450動(dòng)車組在試驗(yàn)中創(chuàng)下單列453km/h、相對(duì)交會(huì)896km/h的世界紀(jì)錄。
反觀地鐵，一般最高運(yùn)行速度僅80-120公里/小時(shí)，速度相對(duì)較慢，但噪音卻不少，這是為什么呢？
地鐵噪音來(lái)自哪里？
地鐵運(yùn)行中，產(chǎn)生的噪音有非常多樣的來(lái)源，包括輪軌噪音、空氣動(dòng)力噪音、車輛設(shè)備噪音、電弧噪音等。
01 輪軌噪音
地鐵列車不同于汽車，沒(méi)有方向盤，轉(zhuǎn)彎需要依靠轉(zhuǎn)向架，輪對(duì)通過(guò)曲線軌道時(shí)，車輛轉(zhuǎn)向架前軸外輪的輪緣與外軌接觸產(chǎn)生金屬摩擦聲，同時(shí)鋼軌表面上微米級(jí)別的微小凸起與車輪產(chǎn)生振動(dòng)，無(wú)序的振動(dòng)能量會(huì)通過(guò)空氣向外傳播，形成輪軌噪音。
輪軌噪音包括滾動(dòng)噪音、沖擊噪音和尖嘯噪音。
滾動(dòng)噪音：車輪與鋼軌摩擦、振動(dòng)向外輻射形成。
沖擊噪音：輪軌相互撞擊形成。
尖嘯噪音：制動(dòng)時(shí)形成尖嘯聲。
02 空氣動(dòng)力噪音（風(fēng)噪）
顧名思義就是由于列車運(yùn)行擾動(dòng)空氣產(chǎn)生的噪音。眾所周知，地鐵列車運(yùn)行的隧道通常是封閉且狹長(zhǎng)的，列車在運(yùn)行時(shí)壓縮隧道內(nèi)的空氣形成活塞風(fēng)，氣流相互振動(dòng)形成氣流噪音。
氣流噪音在列車高速運(yùn)行時(shí)比較明顯，車速較低時(shí)影響較小。
03 車輛設(shè)備噪音
車輛設(shè)備噪音，指的是齒輪箱、發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)等在運(yùn)行過(guò)程中形成的噪音。現(xiàn)在的地鐵列車都配備空調(diào)，空調(diào)機(jī)組運(yùn)行時(shí)也會(huì)產(chǎn)生噪音。
04 電弧噪音
電弧噪音則指的是集電弓與架空接觸網(wǎng)間發(fā)生摩擦產(chǎn)生的噪音。
那么，哪種噪音最影響搭乘地鐵的聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)？輪軌噪音！
在地鐵列車運(yùn)行過(guò)程中，輪軌噪音是主要的噪音源，也是影響地鐵乘坐聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)的主要原因。據(jù)上文所述，車輪和鋼軌接觸時(shí)，鋼軌表面上微米級(jí)別的微小凸起與車輪產(chǎn)生振動(dòng)，無(wú)序的振動(dòng)能量通過(guò)空氣向外傳播，形成噪音。
噪音為何時(shí)大時(shí)小？
列車運(yùn)行線路的曲率半徑大小決定了高鐵和地鐵兩種截然不同的乘坐體驗(yàn)。
城市地鐵線路上的站點(diǎn)距離近，且不在一條直線上。地鐵線路在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)有很多曲線路段，這些曲線的曲率半徑往往較小，一般在400m以下。曲率半徑越小，彎曲越明顯。
列車拐彎時(shí)車輪與鋼軌間相互擠壓，發(fā)生嚴(yán)重波磨的同時(shí)，縱向摩擦振動(dòng)加劇，也會(huì)產(chǎn)生高頻的刺耳噪音。
那為什么高鐵能又快又穩(wěn)？主要原因是高鐵線路的曲率半徑大，一般在4000m以上。曲率半徑越大，幾百米的線路近乎是條直線，列車在直線線路行駛時(shí)，車輪與鋼軌的摩擦擠壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在彎道行駛時(shí)，噪音的響度頻率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于過(guò)彎道時(shí)產(chǎn)生的噪音。
此外，道岔的不連續(xù)性也增大了噪音。
道岔是一種使列車變換軌道的線路連接設(shè)備，是軌道的重要組成部分。列車通過(guò)道岔時(shí)，為使車輛方向改變，道岔尖軌會(huì)在車輪邊緣施加側(cè)向推力，在壓力作用下車輪與鋼軌發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，鋼軌的不連續(xù)性會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)頓挫感和沖擊高頻噪音。
車速越快、車輛越重，經(jīng)過(guò)道岔時(shí)，由鋼軌的不連續(xù)性產(chǎn)生的摩擦力越大，噪音的頻率就會(huì)越高。
地鐵噪音辨別大全
如果從噪音出現(xiàn)先后順序來(lái)說(shuō)，地鐵噪音一般按照以下的順序“登場(chǎng)”：空氣動(dòng)力噪音、輪軌噪音、車輛設(shè)備噪音。
回憶一下，當(dāng)你踏進(jìn)地鐵車廂后，列車一啟動(dòng)，首先襲來(lái)的主要是空氣動(dòng)力噪音。它通過(guò)地板、窗戶、門和舷梯連接，以及通過(guò)門密封件的縫隙傳播，隨著列車速度的持續(xù)增大，你會(huì)發(fā)現(xiàn)耳邊的呼嘯聲也同步擴(kuò)大。
當(dāng)列車加速狀態(tài)結(jié)束、以高速狀態(tài)穩(wěn)定行駛時(shí)，空氣動(dòng)力噪音會(huì)“退居二線”，輪軌噪音、車輛設(shè)備噪音等通過(guò)結(jié)構(gòu)傳聲的低頻噪音接下了“接力棒”。
在到達(dá)下一站的路程里，你大多數(shù)時(shí)候感受到的是輪軌噪音，即輪軌滾動(dòng)的聲音。雖然地鐵內(nèi)門窗封閉良好，但輪軌噪聲可通過(guò)車體傳播到車內(nèi)，強(qiáng)大的聲能激振車體外殼，使車內(nèi)地板、墻板、車窗等產(chǎn)生振動(dòng)，向你所在的車廂輻射噪聲。無(wú)論你在車廂的哪個(gè)位置，輪軌噪音用“實(shí)力”實(shí)現(xiàn)了“全覆蓋”。
如果你搭乘的地鐵剛好從地面進(jìn)入地下，穩(wěn)定下來(lái)的噪音會(huì)再次增大。各類噪聲實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)罔F在地下行駛時(shí)，產(chǎn)生的噪音會(huì)明顯大于在地面行駛。
這是因?yàn)楫?dāng)?shù)罔F在地面行駛時(shí)，噪聲能量能夠向外傳遞和衰減，而當(dāng)列車在密閉狹長(zhǎng)的隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)，本來(lái)向四周擴(kuò)散的聲音經(jīng)隧道壁反射疊加，再次進(jìn)入列車車廂內(nèi)，使噪音的強(qiáng)度增大。
在某些特定時(shí)刻，你還會(huì)聽(tīng)到刺耳的“尖叫聲”，如尖刀滑過(guò)鐵器那般讓人頭皮發(fā)麻。這通常是列車正通過(guò)曲線路段轉(zhuǎn)彎，車輪與鋼軌之間產(chǎn)生橫向滑移，摩擦加劇而產(chǎn)生的“尖嘯噪聲”。
降噪措施
對(duì)于地鐵噪音，地鐵運(yùn)營(yíng)方從來(lái)不是聽(tīng)之任之，而是采取一些降噪措施，盡可能提高車廂安靜程度，提升乘客的乘車舒適性。
首先，地鐵運(yùn)營(yíng)方會(huì)通過(guò)對(duì)列車、軌道等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整和改善，運(yùn)用多項(xiàng)新技術(shù)和新材料，有效地降低列車在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦和震動(dòng)噪音。
其次，維修師傅會(huì)對(duì)不平順地段進(jìn)行鋼軌打磨，使輪軌接觸面變得平滑，從而減小導(dǎo)向輪與鋼軌之間的摩擦力和沖擊力，達(dá)到降低噪音的目的。
再者，地鐵運(yùn)營(yíng)方會(huì)設(shè)置正線鋼軌自動(dòng)涂油機(jī)的出油量和出油頻率，潤(rùn)滑車輪輪緣和鋼軌軌頭工作邊。針對(duì)自動(dòng)涂油機(jī)不能覆蓋的區(qū)域，采用人工涂油的方法，降低輪軌摩擦?xí)r的滑動(dòng)阻力。
