地铁,给公众的出行带来极大便利的同时,运行噪音问题也时常引发关注。
而同属轨道交通的高铁动车,已经实现又快又静又稳定,甚至快到将“全球最快高铁”的桂冠收入囊中——CR450动车组在试验中创下单列453km/h、相对交会896km/h的世界纪录。
反观地铁,一般最高运行速度仅80-120公里/小时,速度相对较慢,但噪音却不少,这是为什么呢?

地铁噪音来自哪里?
地铁运行中,产生的噪音有非常多样的来源,包括轮轨噪音、空气动力噪音、车辆设备噪音、电弧噪音等。
01 轮轨噪音
地铁列车不同于汽车,没有方向盘,转弯需要依靠转向架,轮对通过曲线轨道时,车辆转向架前轴外轮的轮缘与外轨接触产生金属摩擦声,同时钢轨表面上微米级别的微小凸起与车轮产生振动,无序的振动能量会通过空气向外传播,形成轮轨噪音。
轮轨噪音包括滚动噪音、冲击噪音和尖啸噪音。
滚动噪音:车轮与钢轨摩擦、振动向外辐射形成。
冲击噪音:轮轨相互撞击形成。
尖啸噪音:制动时形成尖啸声。

02 空气动力噪音(风噪)
顾名思义就是由于列车运行扰动空气产生的噪音。众所周知,地铁列车运行的隧道通常是封闭且狭长的,列车在运行时压缩隧道内的空气形成活塞风,气流相互振动形成气流噪音。
气流噪音在列车高速运行时比较明显,车速较低时影响较小。
03 车辆设备噪音
车辆设备噪音,指的是齿轮箱、发电机、压缩机等在运行过程中形成的噪音。现在的地铁列车都配备空调,空调机组运行时也会产生噪音。

04 电弧噪音
电弧噪音则指的是集电弓与架空接触网间发生摩擦产生的噪音。
那么,哪种噪音最影响搭乘地铁的听觉体验?轮轨噪音!
在地铁列车运行过程中,轮轨噪音是主要的噪音源,也是影响地铁乘坐听觉体验的主要原因。据上文所述,车轮和钢轨接触时,钢轨表面上微米级别的微小凸起与车轮产生振动,无序的振动能量通过空气向外传播,形成噪音。
噪音为何时大时小?
列车运行线路的曲率半径大小决定了高铁和地铁两种截然不同的乘坐体验。
城市地铁线路上的站点距离近,且不在一条直线上。地铁线路在设计时会有很多曲线路段,这些曲线的曲率半径往往较小,一般在400m以下。曲率半径越小,弯曲越明显。
列车拐弯时车轮与钢轨间相互挤压,发生严重波磨的同时,纵向摩擦振动加剧,也会产生高频的刺耳噪音。

那为什么高铁能又快又稳?主要原因是高铁线路的曲率半径大,一般在4000m以上。曲率半径越大,几百米的线路近乎是条直线,列车在直线线路行驶时,车轮与钢轨的摩擦挤压远远小于在弯道行驶时,噪音的响度频率也远远低于过弯道时产生的噪音。
此外,道岔的不连续性也增大了噪音。
道岔是一种使列车变换轨道的线路连接设备,是轨道的重要组成部分。列车通过道岔时,为使车辆方向改变,道岔尖轨会在车轮边缘施加侧向推力,在压力作用下车轮与钢轨发生相对运动,钢轨的不连续性会产生瞬时顿挫感和冲击高频噪音。
车速越快、车辆越重,经过道岔时,由钢轨的不连续性产生的摩擦力越大,噪音的频率就会越高。
地铁噪音辨别大全
如果从噪音出现先后顺序来说,地铁噪音一般按照以下的顺序“登场”:空气动力噪音、轮轨噪音、车辆设备噪音。
回忆一下,当你踏进地铁车厢后,列车一启动,首先袭来的主要是空气动力噪音。它通过地板、窗户、门和舷梯连接,以及通过门密封件的缝隙传播,随着列车速度的持续增大,你会发现耳边的呼啸声也同步扩大。
当列车加速状态结束、以高速状态稳定行驶时,空气动力噪音会“退居二线”,轮轨噪音、车辆设备噪音等通过结构传声的低频噪音接下了“接力棒”。

在到达下一站的路程里,你大多数时候感受到的是轮轨噪音,即轮轨滚动的声音。虽然地铁内门窗封闭良好,但轮轨噪声可通过车体传播到车内,强大的声能激振车体外壳,使车内地板、墙板、车窗等产生振动,向你所在的车厢辐射噪声。无论你在车厢的哪个位置,轮轨噪音用“实力”实现了“全覆盖”。
如果你搭乘的地铁刚好从地面进入地下,稳定下来的噪音会再次增大。各类噪声实验发现,当地铁在地下行驶时,产生的噪音会明显大于在地面行驶。
这是因为当地铁在地面行驶时,噪声能量能够向外传递和衰减,而当列车在密闭狭长的隧道内运行时,本来向四周扩散的声音经隧道壁反射叠加,再次进入列车车厢内,使噪音的强度增大。
在某些特定时刻,你还会听到刺耳的“尖叫声”,如尖刀滑过铁器那般让人头皮发麻。这通常是列车正通过曲线路段转弯,车轮与钢轨之间产生横向滑移,摩擦加剧而产生的“尖啸噪声”。
降噪措施
对于地铁噪音,地铁运营方从来不是听之任之,而是采取一些降噪措施,尽可能提高车厢安静程度,提升乘客的乘车舒适性。
首先,地铁运营方会通过对列车、轨道等各个环节进行调整和改善,运用多项新技术和新材料,有效地降低列车在行驶过程中产生的摩擦和震动噪音。

其次,维修师傅会对不平顺地段进行钢轨打磨,使轮轨接触面变得平滑,从而减小导向轮与钢轨之间的摩擦力和冲击力,达到降低噪音的目的。
再者,地铁运营方会设置正线钢轨自动涂油机的出油量和出油频率,润滑车轮轮缘和钢轨轨头工作边。针对自动涂油机不能覆盖的区域,采用人工涂油的方法,降低轮轨摩擦时的滑动阻力。



















