地鐵速度並不快，為啥有的地段噪音比高鐵還大？
來源：北京科技報
記者/趙天宇 編輯/劉昭
新媒體編輯/呂冰心
採訪專家：
肖新標（西南交通大學牽引動力國家重點實驗室副研究員）
「如今每次乘坐，在站與站之間全速運行的時候聲音感覺要刺破耳膜」「那個刺耳聲音，真的整得我賊難受、心慌」「非常刺耳，很多人都要捂耳朵，打電話、聽音樂幾乎是不可能」……打開網頁，吐槽北京地鐵車輛噪音的評論或帖子並不少見。
隨著城市軌道交通建設的快速發展，越來越多的城市開通了地鐵線路，北京、上海等一線城市，地鐵更是成為了公眾出行的主要交通工具之一。但另一方面，地鐵在為出行提供便利的同時，也給不少人帶來了困擾，不少地鐵線路行駛過程中噪音大，還有晃動等問題，極大的影響了乘客的舒適性，也對城市軌道交通未來的發展方向，提出了更高的要求。
除了北京地鐵以外，包括廣州地鐵5號線、上海地鐵17號線等其他城市的多條地鐵線路，也被公眾反饋存在不同程度的噪音現象。在城市軌道交通加速建設、快速發展的大背景下，「列車噪音」似乎成了棘手的難題。
日前，長沙地鐵5號線路正式載客運營，是我國首條全線採用永磁牽引系統的地鐵線路。相比交流非同步牽引系統，永磁同步牽引系統具有高功率密度、高效率、高功率因數和低噪音、輕量化等顯著優勢，尤其是在降噪方面，可以極大提高乘車的舒適度。而這也讓外界的目光，更多的開始聚焦在地鐵列車運行的平穩性和舒適性上。
記者實測
6號線噪音最嚴重 其他線路拐彎噪音大
北京地鐵是否真如網友所言「噪音巨大」？為此，記者進行了實地探訪。
在商場地下車庫裡，記者用噪音儀檢測，環境噪音僅為54dB。隨後記者登上了地鐵亦庄線，在高架線路段，檢測儀顯示，此時噪音基本保持在80db左右。經過舊宮站以後，地鐵轉入了地下行駛，此時車內的噪音徒增，尤其是在經過「小紅門-肖村」的轉彎處時，車內噪音升高到了86db，在車內能夠明顯感覺到車輪與鐵軌的振動。
北京地鐵6號線，被認為是北京地鐵當中噪音和振動最嚴重的線路
隨後，記者又登上了地鐵5號線和地鐵14號線，也得到了類似的數據——地鐵在平直軌道上行駛時，車內噪音維持在80db左右，但在列車拐彎階段，噪音就會升高。且加速越快，轉彎半徑越大，噪音也就越大，往往可以達到85db左右。
乘客相對較少的午後，記者在北京地鐵6號線（東段）測得噪音，最高值接近90db
而來到被網友戲稱為「類似飛機起飛」的6號線東段，記者也被刺耳的雜訊「嚇了一跳」。從青年路到通州北關這十幾公里的路程，雖然一直是平直軌道，但車內噪音越來越大，軌道和列車之間不時發出刺耳的轟鳴聲。
與轟鳴聲成正比的是車內的顛簸，記者觀察發現，時值午後，車內雖然乘客不多，但車內的噪音始終保持在85db以上，在常營站附近，甚至一度接近90db。每當噪音嚴重的時候，車內顛簸也比較嚴重，站立的乘客緊緊抓住扶手，坐著的乘客也無法坐穩，被迫跟隨車廂左搖右晃。
資料顯示，分貝是聲壓級的大小單位（符號：db），聲音壓力每增加一倍，聲壓級就增加6分貝。過高的分貝會影響人類身心健康，科學研究表明，70分貝以上會干擾談話，影響工作效率。長期生活在90分貝以上的雜訊環境當中，會嚴重影響聽力和引起神經衰弱，導致頭疼、血壓升高等。
聲音分貝示意圖
不少乘客也表示了擔憂，一位經常乘坐地鐵6號線的張先生表示，6號線開通六七年了，但噪音問題一直沒有解決，很擔心列車的安全問題，不知道幾十年以後怎麼辦，畢竟地鐵不是公交車，維護起來並不容易。另一位經常乘坐地鐵的劉女士也認為，北京地鐵越修越多，但和里程數相匹配的應該是乘坐品質，過大的噪音和顛簸，不利於鼓勵大家乘坐公共交通。地鐵噪音從哪來？
輪軌匹配不佳是罪魁禍首
與高鐵動輒幾百公里每小時相比，地鐵行駛的速度並不快，為何噪音問題反而成了痛點？西南交通大學牽引動力國家重點實驗室副研究員肖新標向北京科技報|科學加客戶端記者分析認為，這與輪軌匹配不佳、曲線通過和道岔有密切關係。
正在進行鋪軌作業的地鐵施工現場
肖新標解釋說，車輪和鋼軌接觸的踏面上有微米級的表面不平順，它會通過輪軌接觸使兩者產生振動，振動能量通過空氣介質向外傳播，就形成輪軌雜訊。輪軌粗糙度越大，振動噪音就會越大。
「這種雜訊在密閉的地鐵隧道中往往會更加明顯。因為在密閉的隧道空間混響明顯，噪音能量無法快速向外傳播或衰減，就會有更多的聲能量向車廂內傳播。」肖新標說。
此外，如果地鐵列車車輪和鋼軌匹配程度不好，就會造成異常波磨。所謂「波磨」是「波浪型磨損」的簡稱，指的是指鋼軌頂面出現的波浪狀不均勻磨耗，也是鋼軌磨耗的主要形式之一。異常波磨會加劇輪軌之間的振動，也會加劇雜訊的產生。
那麼，地鐵列車和軌道之間的匹配，為何不能更加精準，從而避免異常波磨的產生呢？肖新標表示，不同品牌的列車輪軌踏面不同，不同生產廠商的軌道標準也不同，車輛與線路存在非常複雜的耦合作用關係，從目前的技術水平來看，完全耦合的難度比較大，相關人員正在加緊研究當中。
地鐵噪音也有線路設計方面的原因。地鐵不同於城際列車，在城市當中穿梭會設計很多曲線路段。一方面，曲線區段由於輪軌相互作用關係，容易產生鋼軌波磨；另一方面，當列車通過曲線路段時，容易激發車輪跟鋼軌橫向方向的振動模態，這種橫向模態也比較容易產生聲音，聲輻射面積也比較大，就像喇叭一樣，形成顯著聲輻射。
此外，道岔也會影響乘車平穩性和舒適性。道岔是列車從一股道轉入另一股道的線路連接設備，當地鐵列車通過道岔的時候，因為道岔區的線路不連續性，比較容易產生車輛橫向運動和輪軌衝擊噪音。道岔不連續性越顯著，乘客感受就會越明顯。
如何降低地鐵噪音？
「減、隔、吸」降噪三方法
地鐵列車因為輪軌原因造成的噪音嚴重，是否有安全隱患？對此肖新標表示，波磨除了會導致列車噪音，還會導致車輛螺栓鬆動、扣件彈條斷裂和道床傷損等，甚至損傷列車構架和車體，時間長了的確會形成安全隱患。
但從目前的情況來看，安全性方面暫時不會有太大問題，因為地鐵公司每年都會定期和及時對列車與線路進行運營維護，對車輪進行鏇修，對鋼軌進行打磨，目的就是確保安全性和乘坐舒適性。
值得一提的是，這種維護並非無限度的，而是要採用科學的手段和方法。因為車輪頻繁鏇修和鋼軌過度打磨，會加速其到達磨耗極限，這時就需要更換輪對或更換鋼軌，尤其是運營線路換軌，成本很高。
那麼，哪些方法可以減少列車的雜訊呢？肖新標表示，從目前的技術手段上來看，可以採取「減」「隔」「吸」三種方法進行綜合治理。
工作人員正在對地鐵列車進行檢修維護
所謂「減」，就是減少輪軌粗糙度，根源上抑制輪軌噪音。例如對異常波磨地段應該定期監測和維護，嚴重地段應加密監測周期，用打磨車進行打磨或銑磨，科學開展雜訊性鋼軌打磨，幫助車輪和軌道更好地「磨合」，最終降低輪軌振動噪音，提高乘客的舒適度。
「隔」就是採用高隔振軌道型式，最大程度地減少輪軌振動能量向沿線周邊環境傳播影響；同時採用高隔聲和氣密性車體結構，最大程度地減小輪軌振動和雜訊能量向車內傳遞。例如，北京地鐵4號線列車，在「北大東門-圓明園」段為了保護高校實驗室和古迹不受地鐵列車振動影響，採用了高隔振線路設計，這樣輪軌振動和產生的雜訊就能最大限度地被隔離，不向外傳播。
「吸」就是採用逐級吸收消耗的方式，分散消耗系統的振動與噪音能量，而非僅僅在輪軌層面上做文章。「我們的建議是，線路上鋼軌耗散一部分，扣件耗散一部分，墊層耗散一部分；車輛上，車輪耗散一部分，懸掛元件耗散一部分，構架耗散一部分；再到車體上做好相應的減振和隔音，這樣整個列車和線路系統的雜訊，應該可以得到一個很好的解決。」
據了解，以北京為例，近年來已經在多條線路上運用更多降噪措施，提高乘客乘坐舒適性。例如為地鐵10號線列車車輪上安裝降噪片、提高大興機場線車輛的氣密能力，加強隔音降噪能力等等。
