本發(fā)明涉及軌道交通技術領域，特別涉及一種預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的激振裝置及預測方法。

背景技術：

降低軌道交通引起的環(huán)境振動對于發(fā)揮軌道交通的環(huán)境友好特性具有重要意義，城市軌道交通對其環(huán)境振動尤為重視，目前環(huán)境振動控制體系已經初步形成，各種軌道減振措施廣泛應用，軌道交通環(huán)境振動控制體系主要內容和實施過程如圖1所示。

減振軌道是將減振部件置于鋼軌下、軌枕下或道床下，為軌道系統(tǒng)提供必要的彈性以獲得減振性能，由此可以分為鋼軌下減振軌道、軌枕下減振軌道和道床下減振軌道三類，一般道床下減振軌道性能最好，軌枕下減振軌道性能次之，鋼軌下減振軌道性能最次。

對振動敏感點振動超標量的預測是軌道交通環(huán)境振動控制體系的基礎環(huán)節(jié)，其準確程度直接影響工程投資和振動控制效果。我國采用經驗公式法對軌道交通引起的環(huán)境振動進行預測，其公式為：vlz＝vlz0+δlt+δls+δlr+δlp+δlc+δlst+δlb，式中vlz0為基準振動源強，δlt～δlb為考慮各類主要影響因素的修正項，其中δlt為車輛軸重修正、δls為列車運行速度修正、δlr為輪軌條件修正、δlp為軌道修正、δlc為結構形式修正、δlst為傳播衰減修正、δlb為建筑物類型修正；修正項的經驗回歸公式及參數取值主要基于上世紀90年代在北京、上海和廣州地鐵的工程經驗和測試研究結果，由于影響因素眾多，預測準確程度亟須提高。列車運行時，線路周邊建筑物內最低樓層室內中部的二次輻射噪聲，采用hj453-2008《環(huán)境影響評價技術導則·城市軌道交通》提供的經驗公式進行預測，預測準確度也有待提高。

經驗公式預測的優(yōu)點是公式簡單，便于工程人員使用，但目前在工程中的預測準確度不高，主要原因是由于部分修正項代表的衰減機理尚待查明，在實際操作中沒有考慮，如地質條件和巖土特性的影響等；振動和噪聲預測公式中，基準振動源強的確定是基于實測數據，不同地區(qū)存在差別，其取值靠對類似地區(qū)的參考和經驗，誤差較大。

由于經驗公式預測準確度不高，軌道減振措施選型過程中一般預留3db～5db的富裕量，振動過度控制造成的浪費較多；即便減振措施考選預留了較大的富裕量，線路運營后，線路周邊振動和噪聲敏感點附近居民對環(huán)境振動和噪聲的投訴現(xiàn)象非常普遍，且呈現(xiàn)增多趨勢。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中所存在的經驗公式預測準確度不高，振動過度控制造成的浪費較多，由于前期預測不足造成線路運營后振動和噪聲超過環(huán)評標準的上述不足，提供一種預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的激振裝置及預測方法，通過車輛-軌道相互動力作用模擬激振裝置產生不同型式軌道的激振源，并測試引起線路周邊振動敏感點的振動，可準確預測振動超標量，并給出合理的軌道減振措施選型方案。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：

一種預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的激振裝置，包括：

軌道結構模擬臺，設于待測線路基礎上，包括軌道結構層和彈性減振層；

動荷載發(fā)生器，設于所述軌道結構模擬臺上，用于對所述軌道結構模擬臺施加動荷載。

采用本發(fā)明所述的預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的激振裝置，可以準確模擬列車運行時車輪作用在鋼軌上的動荷載，動載荷作用于普通道床及各種減振軌道模式；預測時機選在線路基礎施工完畢之后，使激振裝置激發(fā)的振動向振動和噪聲敏感點的傳遞過程與列車運營時完全一致，該激振裝置配合監(jiān)測裝置可確保預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲結果的準確性，該激振裝置拆裝方便，預測試驗速度快，便于推廣應用。

優(yōu)選地，所述軌道結構層包括鋼軌和道床模擬塊，所述彈性減振層包括鋼軌減振模擬層和/或道床減振模擬層。

優(yōu)選地，所述彈性減振層還包括軌枕模擬塊，所述彈性減振層還包括軌枕減振模擬層。

優(yōu)選地，所述道床模擬塊頂面為水平面，底面形狀適配所述線路基礎的形狀；即若為圓形隧道，所述線路基礎截面形狀為圓形，所述道床模擬塊截面的底邊為圓弧；若為馬蹄形隧道，所述道床模擬塊底面與隧道斷面的仰拱形狀一致；若為矩形隧道、路基或者橋梁，所述道床模擬塊底面為平面。

優(yōu)選地，所述軌道結構模擬臺沿線路方向設置的長度為0.5-1.5m(1-3個鋼軌扣件間距)。

優(yōu)選地，該預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的激振裝置還包括自適應結構層，所述自適應結構層設于所述軌道結構模擬臺和所述待測線路基礎之間。

采用這種結構設置，所述自適應結構層用于消除所述軌道結構模擬臺和所述待測線路基礎之間的間隙，調整并定位所述軌道結構模擬臺。

優(yōu)選地，所述自適應結構層包括向填裝袋中注入自流平混凝土或者ca沙漿形成的自流平層，便于試驗后拆除。

優(yōu)選地，所述填裝袋為尼龍袋。

本發(fā)明還提供了一種預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的方法，應用如以上任一項所述的預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的激振裝置，包括以下步驟：

a、所述線路基礎施工完畢并達到負荷要求后，在振動和噪聲敏感點對應的所述線路基礎設置所述激振裝置；

b、在所述敏感點處設置監(jiān)測裝置；

c、調整所述軌道結構模擬臺至普通整體道床軌道結構模式；

d、所述動荷載發(fā)生器向所述軌道結構模擬臺施加模擬列車通過的動荷載，所述監(jiān)測裝置采集所述敏感點處的振動和噪聲信號；

e、獲取記錄監(jiān)測數據，并與環(huán)評報告中數據做對比，若達標，完成本次預測評估；若超標，根據該線路減振設計資料所確定的減振措施，調整所述軌道結構模擬臺的工作模式，對應的減振措施性能由低到高，依次重復所述步驟d和e，直至所述監(jiān)測數據相對所述環(huán)評報告中數據達標。

采用本發(fā)明所述的預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的方法，可以準確模擬列車運行時車輪作用在鋼軌上的動荷載，動載荷作用于普通道床及各種減振軌道模式；預測時機選在線路基礎施工完畢之后，使激振裝置激發(fā)的振動向振動和噪聲敏感點的傳遞過程與列車運營時完全一致，可確保預測結果的準確性；該預測方法彌補了軌道交通環(huán)境振動和噪聲預測完全依靠經驗公式，預測結果準確性較低，振動過度控制造成的浪費較多，及前期預測不足造成線路運營后振動和噪聲超過環(huán)評標準的不足，并給出合理的軌道減振措施選型方案，該預測方法推廣應用前景廣闊。

此處需要說明的是，所述普通整體道床軌道結構為鋼軌通過普通扣件(鋼軌連接軌枕或道床的扣件分為普通扣件和減振扣件，普通扣件的彈性小于減振扣件的彈性)連接道床模擬塊，道床模擬塊連接所述線路基礎；所述減振措施性能由低到高的所述軌道結構模擬臺分為減振結構ⅰ型軌道結構模擬臺、減振結構ⅱ型軌道結構模擬臺、減振結構ⅲ型軌道結構模擬臺、減振結構ⅳ型軌道結構模擬臺、減振結構ⅴ型軌道結構模擬臺、減振結構ⅵ型軌道結構模擬臺六型減振軌道結構：

減振結構ⅰ型軌道結構模擬臺，鋼軌連接鋼軌減振模擬層，鋼軌減振模擬層連接道床模擬塊，道床模擬塊設于待測所述線路基礎上，所述鋼軌減振模擬層可為減振扣件；

減振結構ⅱ型軌道結構模擬臺，鋼軌連接鋼軌減振模擬層，鋼軌減振模擬層連接軌枕模擬塊，軌枕模擬塊連接軌枕減振模擬層，軌枕減振模擬層連接道床模擬塊，道床模擬塊設于待測所述線路基礎上；

減振結構ⅲ型軌道結構模擬臺，鋼軌連接道床模擬塊，道床模擬塊連接道床減振模擬層，道床減振模擬層設于待測所述線路基礎上；

減振結構ⅳ型軌道結構模擬臺，鋼軌連接鋼軌減振模擬層，鋼軌減振模擬層連接道床模擬塊，道床模擬塊連接道床減振模擬層，道床減振模擬層設于待測所述線路基礎上；

減振結構ⅴ型軌道結構模擬臺，鋼軌連接軌枕模擬塊，軌枕模擬塊連接軌枕減振模擬層，軌枕減振模擬層連接道床模擬塊，道床模擬塊連接道床減振模擬層，道床減振模擬層設于待測線路基礎上；

減振結構ⅵ型軌道結構模擬臺，鋼軌連接鋼軌減振模擬層，鋼軌減振模擬層連接軌枕模擬塊，軌枕模擬塊連接軌枕減振模擬層，軌枕減振模擬層連接道床模擬塊，道床模擬塊連接道床減振模擬層，道床減振模擬層設于待測線路基礎上。

優(yōu)選地，先執(zhí)行步驟b再執(zhí)行步驟a或者同時執(zhí)行步驟a、b。

優(yōu)選地，敏感點包括環(huán)境振動測點和二次結構噪聲測點。

綜上，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、運用本發(fā)明所述的預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的激振裝置，可以準確模擬列車運行時車輪作用在鋼軌上的動荷載，動載荷作用于普通道床及各種減振軌道模式；預測時機選在線路基礎施工完畢之后，使激振裝置激發(fā)的振動向振動和噪聲敏感點的傳遞過程與列車運營時完全一致，該激振裝置配合監(jiān)測裝置可確保預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲結果的準確性，該激振裝置拆裝方便，預測試驗速度快，便于推廣應用；

2、運用本發(fā)明所述的預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的激振裝置，還包括自適應結構層，所述自適應結構層設于所述軌道結構模擬臺和所述待測線路基礎之間，采用這種結構設置，所述自適應結構層用于消除所述軌道結構模擬臺和所述待測線路基礎之間的間隙，調整并定位所述軌道結構模擬臺；

3、運用本發(fā)明所述的預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的方法，可以準確模擬列車運行時車輪作用在鋼軌上的動荷載，動載荷作用于普通道床及各種減振軌道模式；預測時機選在線路基礎施工完畢之后，使激振裝置激發(fā)的振動向振動和噪聲敏感點的傳遞過程與列車運營時完全一致，可確保預測結果的準確性；該預測方法彌補了軌道交通環(huán)境振動和噪聲預測完全依靠經驗公式，預測結果準確性較低，振動過度控制造成的浪費較多，及前期預測不足造成線路運營后振動和噪聲超過環(huán)評標準的不足，并給出合理的軌道減振措施選型方案，該預測方法推廣應用前景廣闊。

附圖說明

圖1為軌道交通環(huán)境振動控制體系流程示意圖；

圖2為本發(fā)明所述的激振裝置的結構示意圖；

圖3為圖2中所述軌道結構模擬臺的俯視圖；

圖4為本發(fā)明所述的激振裝置的使用示意圖。

圖中標記：1-軌道結構模擬臺，11-鋼軌，12-軌枕模擬塊，13-道床模擬塊，14-鋼軌減振模擬層，15-軌枕減振模擬層，16-道床減振模擬層，2-動荷載發(fā)生器，3-待測線路基礎，4-自適應結構層，5-環(huán)境振動測點，6-二次結構噪聲測點。

具體實施方式

下面結合試驗例及具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明內容所實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范圍。

實施例1

如圖2-4所示，本發(fā)明所述的一種預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的激振裝置，包括：

軌道結構模擬臺1，設于待測線路基礎3上，包括軌道結構層和彈性減振層；

動荷載發(fā)生器2，設于所述軌道結構模擬臺1上，用于對所述軌道結構模擬臺1施加動荷載。

作為本實施例的一個優(yōu)選方案，所述軌道結構層包括鋼軌11和道床模擬塊13，所述彈性減振層包括鋼軌減振模擬層14和/或道床減振模擬層16。所述彈性減振層還包括軌枕模擬塊12，所述彈性減振層還包括軌枕減振模擬層15。

如圖2所示，圓形隧道，所述線路基礎3截面形狀為圓形，所述道床模擬塊13頂面為水平面，底面形狀適配所述線路基礎3的形狀，即所述道床模擬塊13截面的底邊為圓弧。所述軌道結構模擬臺1沿線路方向設置的長度為1m。

作為本實施例的一個優(yōu)選方案，該預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的激振裝置還包括自適應結構層4，所述自適應結構層4設于所述軌道結構模擬臺1和所述待測線路基礎3之間，采用這種結構設置，所述自適應結構層4用于消除所述軌道結構模擬臺1和所述待測線路基礎3之間的間隙，調整并定位所述軌道結構模擬臺1。所述自適應結構層4包括向填裝袋中注入自流平混凝土形成的自流平層，便于試驗后拆除，所述填裝袋為尼龍袋。

運用本發(fā)明所述的預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的激振裝置，可以準確模擬列車運行時車輪作用在鋼軌上的動荷載，動載荷作用于普通道床及各種減振軌道模式；作用時機選在線路基礎3施工完畢之后，使激振裝置激發(fā)的振動向振動和噪聲敏感點的傳遞過程與列車運營時完全一致，該激振裝置配合監(jiān)測裝置可確保預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲結果的準確性，該激振裝置拆裝方便，預測試驗速度快，便于推廣應用。

實施例2

如圖2-4所示，本發(fā)明所述的一種預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的方法，應用如以上任一項所述的預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的激振裝置，包括以下步驟：

a、所述線路基礎3施工完畢并達到負荷要求后，在振動和噪聲敏感點對應的所述線路基礎3設置所述激振裝置；

b、根據環(huán)評報告提供的振動和噪聲監(jiān)測方法，在所述敏感點處設置監(jiān)測裝置；

c、調整所述軌道結構模擬臺1至普通整體道床軌道結構模式；

d、所述動荷載發(fā)生器2向所述軌道結構模擬臺1施加模擬列車通過的動荷載，所述監(jiān)測裝置采集所述敏感點處的振動和噪聲信號；

e、獲取記錄監(jiān)測數據，并與環(huán)評報告中數據做對比，若達標，完成本次預測評估；若超標，根據該線路減振設計資料所確定的減振措施，調整所述軌道結構模擬臺1的工作模式，對應的減振措施性能由低到高，依次重復所述步驟d和e，直至所述監(jiān)測數據相對所述環(huán)評報告中數據達標。

此處需要說明的是，所述普通整體道床軌道結構為鋼軌11通過扣件連接道床模擬塊13，道床模擬塊13連接所述線路基礎3；所述減振措施性能由低到高的所述軌道結構模擬臺1分為減振結構ⅰ型軌道結構模擬臺1、減振結構ⅱ型軌道結構模擬臺1、減振結構ⅲ型軌道結構模擬臺1、減振結構ⅳ型軌道結構模擬臺1、減振結構ⅴ型軌道結構模擬臺1、減振結構ⅵ型軌道結構模擬臺1六型減振軌道結構：

減振結構ⅰ型軌道結構模擬臺1，鋼軌11連接鋼軌減振模擬層14，鋼軌減振模擬層14連接道床模擬塊13，道床模擬塊13設于待測所述線路基礎3上；

減振結構ⅱ型軌道結構模擬臺1，鋼軌11連接鋼軌減振模擬層14，鋼軌減振模擬層14連接軌枕模擬塊12，軌枕模擬塊12連接軌枕減振模擬層15，軌枕減振模擬層15連接道床模擬塊13，道床模擬塊13設于待測所述線路基礎3上；

減振結構ⅲ型軌道結構模擬臺1，鋼軌11連接道床模擬塊13，道床模擬塊13連接道床減振模擬層16，道床減振模擬層16設于待測所述線路基礎3上；

減振結構ⅳ型軌道結構模擬臺1，鋼軌11連接鋼軌減振模擬層14，鋼軌減振模擬層14連接道床模擬塊13，道床模擬塊13連接道床減振模擬層16，道床減振模擬層16設于待測所述線路基礎3上；

減振結構ⅴ型軌道結構模擬臺1，鋼軌11連接軌枕模擬塊12，軌枕模擬塊12連接軌枕減振模擬層15，軌枕減振模擬層15連接道床模擬塊13，道床模擬塊13連接道床減振模擬層16，道床減振模擬層16設于待測線路基礎3上；

減振結構ⅵ型軌道結構模擬臺1，鋼軌11連接鋼軌減振模擬層14，鋼軌減振模擬層14連接軌枕模擬塊12，軌枕模擬塊12連接軌枕減振模擬層15，軌枕減振模擬層15連接道床模擬塊13，道床模擬塊13連接道床減振模擬層16，道床減振模擬層16設于待測線路基礎3上。

作為本實施例的一個優(yōu)選方案，同時執(zhí)行步驟a、b。敏感點包括環(huán)境振動測點5和二次結構噪聲測點。

運用本發(fā)明所述的預測軌道交通環(huán)境振動和噪聲的方法，可以準確模擬列車運行時車輪作用在鋼軌上的動荷載，動載荷作用于普通道床及各種減振軌道模式；預測時機選在線路基礎3施工完畢之后，使激振裝置激發(fā)的振動向振動和噪聲敏感點的傳遞過程與列車運營時完全一致，可確保預測結果的準確性；該預測方法彌補了軌道交通環(huán)境振動和噪聲預測完全依靠經驗公式，預測結果準確性較低，振動過度控制造成的浪費較多，及前期預測不足造成線路運營后振動和噪聲超過環(huán)評標準的不足，并給出合理的軌道減振措施選型方案，該預測方法推廣應用前景廣闊。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。