Hraðsporarhljóðvarnir: Af hverju eru þær hannaðar á öðrum hátt en hljóðvarnir fyrir vegi

Hraðsporarhljóðvarnir: Af hverju eru þær hannaðar á öðrum hátt en hljóðvarnir fyrir vegi

Hvernig hljóðafræðilegur hljóð, 300 km/klst ýtridýrðarbylgjur og takmarkanir á þyngd á brúarskálum endurskapa efni, rúmmynd og uppsetningu hljóðvarnarveggja fyrir jarnbrautir.

Kynning

Ahljóðveggur fyrir vegi og eina hljóðvarnarveggur fyrir hraðbraut líkjast öllum að sjá úr fjarlægð: há, samfelld veggur af plötum sem fer samsíða línunni. Í verkfræðiterminum eru þeir samt mismunandi vörur. Hljóðvarnarveggur fyrir vegi er hannaður með tilliti til hljóðs frá rullandi og vélknúnum bílum sem aka 80–120 km/klst, er settur upp á jarðhæð og viðhald er auðvelt að framkvæma frá brautarmegin. Hljóðvarnarveggur fyrir hraðbraut hefur að vinna með hljóðkelda sem er ákveðinn af aeródynamicum fremur en vélarvirkni, byggingu sem oft er slétt betónuskrínsgirðing fremur en opin jarðsýn og viðhaldskerfi sem er takmarkað af stuttum nóttartíma-áskrifunum og 25 kV rafdrift.

Þessi grein útskýrir af hverju HSR-verndurvörur eru tilgreind annaðhvort, og fer í gegnum þrjá ákvarðanir sem ákvarða hvort verndurvörur virka í raun: efnaval, hljóð- og byggingarhönnun og gæði uppsetningar.

1. Hljóðvandinn er æðisfræðilegur, ekki vélarfræðilegur

Á háhraðatogi breytist hljóðjafnvægið með hraða. Við lágspeed yfirheyrast dregikraftur og rúllunarljóð. Þegar hraðinn hækkar yfir um það bil 250–300 km/klst verður æðisfræðilegt hljóð – sem myndast þegar loft rennur yfir nefið, bogie-svæðið, milli bílna og pantografann – að helstu heimild hljóðs. Þetta hefur þrjá ávinninga fyrir hönnun verndurvörur:

Heimildin er hærra staðsett. Ólíkt hrautahávaða við hjólahæð er mikil hluti loftskynja hávaða útgefinn frá efri hluta líkamans og þaknum, meðal annars frá pantografanum. Kertur sem er hljóðfræðilega áhrifamikill á 1 metra hæð getur verið næstum gegnsæinn fyrir heimild á 4 metra hæð. Þetta er aðalástæðan fyrir því að HSR-kertur eru hærri og fyrir því að margir nota bogna eða hallaðar efri enda sem snýja yfir sporin.

Spegillinn er ríkur í lágvægum tíðnum. Lágvæg orka bendir auðveldara yfir efri brún kertsins og er erfiðari að neyða. Innsetningartap á 63–250 Hz er venjulega miklu lægra en við mið- og hávægar tíðni, svo kertur sem lítur vel út á A-þyngdri einstökum tölumát getur samt valdið kvörtunum um lágvægan rumm.

Hleðslan er dýnamísk og sveiflubundin. Hver lestarskref beitir á skjöldinum þrýstibylgju og við inn- og útgöngur í gegnum geggja og í krossvindum geta tímabundin álag verið miklu hærri en jafnvel álagið. Yfir hönnunartíma áraþúsundum og túsundum lestarferda á ári verður þetta að fatiguespurning, ekki aðeins spurning um staðfestan styrk. Fastanir á plötum, þéttunir og tengingar milli staura og grunnfæris eru þær hlutir sem falla fyrst.

2. Efni: Absorberandi, spegilandi og gegnsæir hlutar

Einstaka mikilvægasta ákvörðun um efni er hvort ytra yfirborðið á lestarbrautinni absorbér eða speglar hljóði.

• Spegilandi plötur (þétt steinsteypa, föstur málmur, mýrur) hindra beina leiðina en senda orkuna aftur á lestarbrautina og, á tvöföldum lestarbrautum, á andstæðu skjöldinn. Á nauðugum svæðum getur þetta minnkað heildarframleiðslu og hækkað hljóð á hinum megin.
• Absorberandi plötur (gataður metall eða fiber-sement yfir mýnugum ull, glasull eða polyesterfjöðrun, með verndarhúð og holu) umbreytir hljóðorku í hita inni í holunni. Þeir minnka endurkastvaxtinn á milli tveggja hindruna og eru almennt sjálfgefin valkostur fyrir HSR í skurðum og byggingasvæðum.

Praktísk HSR-tákning felur venjulega báðar aðferðirnar í einni vegg: hljóðþremblandi pönnur neðst og í miðjunni, þar sem sterkustu endurkastin koma fram, og gegnsæir plötur efst, þar sem ljósþráður og uppfætt opnað er mikilvægt fyrir íbúa og ökumenn.

Tveggja efnaeiginleika er gott að taka fram vegna þess að þeir eru oft vitlaust túlkaðir. Fyrst, massulögin er ekki öll sögunni : að tvöfalda massann á plötunni bætir hljóðþéttuninni aðeins um 5–6 dB í massustýrðum svæðinu og miklu minna nálægt samsvörun. Efnisupptaka og lögun gefa venjulega meiri árangur á hverja kg en einfaldlega að bæta við þykkt. Annars, hver lekur gerir plötuna óþétt . 1% opinn flatarmál frá mistækri þéttun, vantar gasket eða illa lokaðri þjónustuhliðu getur ákvarðað hljóðþéttun góðrar veggplötu.

Kröfu um þol á HSR eru mjög harðar: UV-geisla, frysti–þjöppun, saltkvikmyndun, rusl af skörðu, titringur og hreinsiefni. Hitaseldu galvanísk þekking ásamt samþykktum yfirborðskerfi, rustfritt eða sheradísuð festihlutir og dreifing sem krefst ekki stöðu vatns bakvið pönnurnar eru grunnkröfur en ekki uppgráður.

3. Hönnun: Geómetría, uppbygging og kerfisheytting

3.1 Geómetría gerir meira en að ákvarða hæð

Hæð verndarveggja er sýnilegasta stjórnunaraðferðin en ekki það áhrifamesta. Árangurinn er stjórnaður af brytningsleiðinni yfir efri brúnina sem sjást frá móttakaranum. Því miður:

• Efri meðferðir — bogin, hallað eða Y-laga hylki — lengja virka leiðarlengd án þess að bæta við vindsvæði við botninn og eru meðal ódýrasta desibelanna sem fáanleg eru.
• Neytandi meðferð á báðum hliðum er mikilvæg á tvöfaldum sporum, þar sem andstæði verndarveggurinn virkar sem endurspeglun.
• Samfelldni mikilvægi hefur meira en hámarkshæð: 30 metra bil fyrir vegagerð, stöð eða aðgangspunkt getur ákvarðað hljóðstyrkinn við nágrannasamkunnarstaði. Yfirgnæfing eða endurtekning veggjarins um bilinu er venjulega betri lausn en að hækka restina af veggnum.
• Staða hlutfallsleg staða gagnvart spori og samkunnarstaði breytir alls staðar myndunni; sama veggurinn á næstu og fjarri hlið tvöfalds spors mun ekki gefa sömu niðurstöðu.

3.2 Byggingarhönnun er stýrd álagi, ekki hljóðfræði

HSR-veggur er bygging sem fest er við byggingu. Hönnunarkröfur innihalda venjulega:

• Aeródynamískur þrýstingur frá lestum sem fara framhjá og þvervind, beinn sem dreifing yfir hæð, með þáttum fyrir dynámískt sterkjan.
• Afslátt á stöngum, saumum, botnplötum og fastanum undir tíðbundnum þrýstingi og titringu.
• Dauðþyngd og ójafnvægi á brúdekkjum og vörugörðum, þar á meðal áhrif veggjar sem er útihlutaður utan brúdekkjukants á snúningarskipulag steypubalkans.
• Skelferði og hitastikla , með samgöngum sem eru nákvæmlega útfærðar til að glíða í staðinn fyrir að rjúfa þéttunina.
• Rafvirkar bilrými til 25 kV spennuþráðs, með innbyggingu á jörðun og tengingu metallplátanna, og óleiðandi eða innhuldu hluta þar sem það er nauðsynlegt.
• Eldur og flóttur , sérstaklega í gryfjum og lokuðum hlutum, þar sem verndarmúrinn hefur áhrif á flóttuleiðir og reykskipti.

Á brúnum er þyngd takmarkandi aðstæða. Þetta er helsti tæknilegi ástæðan fyrir því að gegnsæir eða þunnir rafleiðandi metallkassar eru forgöngustefndir fram yfir betóngreinum á loftbrúar , og af því að massa verndarmúrsins er oft skráður sem sérstök fjárhagsaðgerð í hönnun brúna frekar en í hljóðhönnun.

3.3 Tengipunktar eru þar sem verkefni missa sig

Hljóð-, bygginga-, jarðfræði- og járnbrautakerfi hönnunin hittast við verndarmúrinn. Þrír tengipunktar bera mest af hættunni:

1. Tenging stolps við dálka. Gjöfusokkar í steypu, efnaankrar í tilvistarákann, eða gegnumskrúfuðar grunnplötur hegða sér öllum á mismunandi hátt undir tíðbundinni álagningu. Hönnun á ankrum í sprungu steypu undir tíðbundinni álagningu krefst skýrrar útskýringar.
2. Læðing og vatnsleið. Vatn sem er fastlæst bakvið frádráttarplötur eyðir frádrætti og hrökkar rof. Smáatriðið verður að láta vatnið renna út án þess að láta hljóðið inn.
3. Aðgangur fyrir viðhald. Ef plötu er ekki hægt að skoða og skipta út frá spora með stuttum stöðvunartíma, mun hún ekki verða viðhaldin. Hönnunin verður að leyfa afnám einnar plötu án þess að taka veggin niður.

4. Uppsetning: Þar sem fyrirsjáanleg árangursmæling er unnuð eða mislátin

Tónhæfð tap og frádráttargögn í tilraunastofu lýsa plötu. Árangur á staðnum lýsir kerfi , og munin er næstum ávallt verkfræði.

Stofn og uppsetning. Villuhólfstáning, lóðréttleiki og grunnhæð safnast saman eftir vegginn. Fyrirfram ákveðin hallun eða skref við tengingu opnar göt sem engin gúmmíband myndi loka. Mælingarstjórnun ætti að vera sett upp fyrir hverja byggingarhluta, ekki fyrir hvert plötur.

Setning plötu og þéttun. Plötur verða að sitja fullkomlega í villuhólfum með tilgreindri gúmmíbandssamþrýmingu. Þrýstingur við setningu ætti að vera stýrdur — of mikill þrýstingur skemmir yfirborðið og þéttunina. Sérhver tenging, þar á meðal lóðrétt tenging milli plötu og lárétt tenging við hliðarplötuna, er hljóðlækkaður leiðsluleiður og þarf tilgreinda límsmiðju eða gúmmíband, ekki skiptingarvörur.

Skruður og snúðstýring. Þráðskruð tengingar í ákveðnum tíðarskeiðum álagðum hindrunum þurfa tilgreindan snúð og, þar sem krafist er, skruðfestingar- eða spennuvísirskífur. Of lítil snúðstyrkur veldur röfum og útmattun; of mikill snúðstyrkur skemmir yforborðsbeð í snertipunktinum og galvanísið.

Rafmagnstenging. Málmhlutir skiljumyndar nálægt kattavöldum verða tengdir og jörðuðir eins og ákvarðað er í gerð, með samfelldleika staðfestan, ekki ráðinn.

Staðfesting. Samþykkt ætti að byggja á yfirferð skjala, sjónhverfri og mælingum á víddum, og — þar sem tilgreint er í tilvísunum — hljóðstaðfestingu á staðnum. Mæling á innsetningartap á staðnum er erfitt (bakgrunnshljóð, veðurfari og breytileiki heimildar allt hindra), svo hún er venjulega notað í samræmi við yfirferð á byggingargæðum þéttana, bilna og tenginga frekar en einungis áreiðanleg.

5. Viðhald og raunverulegur líftími

HSR-skiljumyndir eru yfirfarnar, ekki einfaldlega settar upp. Raunveruleg skipulagning felur í sér:

• Sjónarpróf plátu, staura, botnplátu og festingarsvæði, með áherslum á brot í þekjunni, hvíta rýð og vatnsmerki sem gefa til kynna mistök í þéttun.
• Yfirferð á festingum og snúðmátingar á valkvæðum grundvelli, með forgang fyrir hæstu-þrýstisvæðin eins og innförunarmyndir í grunni og útsettum berghliðum.
• Hreinsun gegnsæinna plátu og mat á UV-áhrifum , þar sem gulumark á glasgerðum minnkar bæði ljósinntökuna og uppfærða viðskiptavænleika.
• Ástand rýrnandi efna , með athugun á vatnsþrotum, úrslitum úr ullarhreyfingu og skemmdum á ytri hylki.
• Gróður og dreifing stjórnun, því að verulegur hindrun í dreifingarslóð bakvið vegginn er hægur brot á hljóðkerfinu.

Líftíma kostnaður, ekki upphafskostnaður, er réttur samanburður á möguleikum. Þyngri betongurður getur þurft minna reglubundin viðhald en ákvarðar þyngd á brúnni; léttur metallkassinn er ódýrari í uppsetningu og auðveldari að skipta út einum spjöldum í einu en krefst stöðugrar áherslu á yfirborðsbeitingu. Bæði þurfa viðhaldsáætlun sem passar við tiltæka tímavindu.

6. Athugunarlisti fyrir raunverulega tilgreiningar

Fyrir verkfræðinga og kaupendur sem skoða hljóðvarnarvegg fyrir háhraðatog eru eftirfarandi spurningar lykilatriði til að greina milli raunverulegrar tilgreiningar og auglýsingaskýringar:

1. Hvað er háðasta hljóðgjafa hæð og hljóðspektri við móttakanda, og var veggurinn hönnuður miðað við það eða miðað við almenn hljóðspektri vegamóts?
2. Er það yfirborðið sem er beint að skálanum upptekningu , og er frádráttur tilgreindur yfir viðeigandi tíðnibendi í stað einstakra tölunnar?
3. Hvað aeródynamicþrýstingur og útmattunarspálta fyrir hvað voru staurarnir, fastanir og ankurarnir hannaðir?
4. Hvað aukin dauðvægi og ójafnvægi hvaða álag setur vörninni á gólfið eða haldastrúktúrinni, og hver hefur athugað það?
5. Hvernig eru raunveruleg bil, jörðun og tenging leyst við katenaríusamspil?
6. Hvað er bilastefna við yfirferðir, stöðvar og aðgangspunkta, og hvaða eftirstöðuþyngd myndast?
7. Getur einn rúðuskipta skipta í stuttum ágengi, með venjulegri vélarústunni, frá spóra?
8. Hvað yfirfærsla er krafist við afhendingu — inspektskjályrði, málafæri og einhverjar hljóðprófunar á staðnum?
9. Hvað viðhaldsáætlun og viðbótardýr eru innifalin, og yfir hversu langan tíma?
10. Eru það efni og þekjukerfi er tilgreint eftir framkvæmdarflokk og prófunaraðferð, þar á meðal UV-, saltþoka- og frysti–þjáningaáhrif?

7. Algengustu spurningarnar

Spurning 1: Hversu hátt á hljóðvarnir fyrir háhraðatog vera?

Það er engin fast skilgreind hæð. Hæðin byggir á fjórum breytum saman: hæð upphafspunktsins, láréttu fjarlægð milli vörnugárs og móttakanda, hæðarmuninum á milli upphafspunkts og móttakanda (t.d. lágbygging undir brú og íbúð á sama hæð og járnbrautin hegða sér mjög ólíklega) og markmiðið fyrir hljóðminnkun. Í raunveruleikanum eru vörnugar oftast 2–5 metrar háir og 3–5 metrar eru algengar við brýr og í dýpum gátum, þar sem upphafspunkturinn er hátt og vindáhrif á borðinu þurfa einnig að vera stýrd. Bogað eða hallað efri kappi gefur oft sömu fráviksgögn í hljóðferði með lægra uppbyggingarkostnaði en einfaldur hækkun á hæð.

Spurning 2: Hversu mörg decibel mun vörnugárraður raunverulega veita ?

Það er háð rúmmynd, heimildarspöktinu og hversu vel veggurinn er lokaður, svo engin almenn tala er rétt. Tveir hlutir eru áreiðanlegir: minnkun á mið- og háum tíðnum er venjulega miklu betri en við lága tíðni, sem er af hverju hindrun getur verið „samhæf“ en samt valda kvörtunum vegna lágu tíðna; og einhver stærri bil, opnun eða ósamfelldleiki mun draga raunverulega afstöðu langt niður fyrir reiknaða gildi. Rétt nálgunin er að gera hljóðfræðireikning fyrir sérhverja verkefnisgrein og samræða um staðfestingaraðferð við afhendingu í stað þess að taka við almennum lofaðum tölu.

Spurning 3: Af hverju eru notaðar gegnsæjar pönnur efst á hindrunum fyrir háhraðatog?

Þrjár ástæður: dagssól (til að koma í veg fyrir varanlega skuggaband á milli spora og nærliggjandi bygginga), sjónleg ágætindi (minnkun á uppleyndri innistengdri áhrifum fyrir íbúa og ferðamenn), og sýnslínu fyrir ökumenn og skoðunaraðila. Í tengslum við vöruval er PMMA betra í ljóssendingu og hefur betri ástandgeð gegn UV-gulun, en PC hefur hærri álagsþol; valið ætti að byggja á staðbundnum veðurforsendum, hreinsunarreglum og hættu fyrir vanvirki.

Spurning 4: Hver ber ábyrgð á þyngdinni þegar vörugátt er sett upp á brú?

Brúarhönnuðurinn, skýrlega. Dauðþyngd vörugáttar, snúningsáhrif vörugáttar sem stendur út fyrir brúarskífu, loftþrýstingur og tíðniþyngd eru ekki innan viðmála hljóðhönnuðs, og þetta er nákvæmlega þar sem verkefni missa sér: hljóðhönnunin velur þungt plötuskipulag og brúin er aldrei endurskoðuð. Ávinningameðferðin er að gefa út massann á vörugáttarplötum á einingarflatarmáli og frávik frá miðju sem hönnunargögn til brúarhönnuða í hugmyndastigi.

Spurning 5: Missa neytihljóðplötur virkni sinni ef þær verða rakiðar eða dustuðar?

Já, og áframhaldandi. Upptaka er háð holunni og því grófgerða efni sem er bakvið ytri laginu; vatnsþáttagangur getur gert fiber efnið rakið og fyllt holuna, sem minnkar upptökuna áttungar, en afstöðugrjót sem lokar holunum minnkar framsetningu í mið- og hárréttum tíðnum. Þess vegna á „engin stöðuvatn bakvið vegg“ að vera í tilvísunum sem nauðsynleg skilyrði, ekki bara mæling.

Sp6: Getur hljóðveggur fyrir braut endurnýttur verið fyrir hraðleitisskífunet?

Ekki ráðlegt. Þeir eru ólíkir í eiginleikum heimildar (aeródýnámískur hljóðgarður gegn rúllunar- og vélhljóði, með mjög ólíkri hæð heimildar), í álagi (þrýstifrumyndun við háa tíðni gegn aðallega staðbundnu vindálagi) og í uppsetningarskilyrðum (vinna á lokaðum svæðum, rými fyrir rafmagnsleiðslur, takmarkanir á þyngd á brúnni). Að beita hljóðvegg fyrir braut beint á hraðleitisskífunet myndi venjulega leida til ónógu lágrar tíðni framsetningar, brotnun vegna þrýstifrumyndunar við tengingar eða ósamræmis við rafmagnsleiðsluskilyrði.

Q7: Getur hindrunin verið sett upp án þess að loka línunni?

Já, ef hægt er að setja upp hana á þann hátt frá upphafi. Venjuleg ferillinn er að gera grunn og innbyggingar í staðinn fyrst, framleiða hlutana í verksmiðju áður en þeir eru settir upp á staðnum í viðeigandi einingum, með verkum sem eru samanþáttað í nóttvaktartíma undir aðferðaráskrift sem umdekir lyftuhringa, tímabundna stöðugleika og fallavarðárið.

Q8: Hver er venjuleg hönnunarlífstíð og hvað krefst mest viðhalds?

Aðalmetalið og steypustyrktin eru almennt talin standa yfir margar áratugi, en þéttun, yfirborðsbeð, og gegnsæir plötur eru í raun stuttlífu hlutir sem þurfa reglubundið skipti. Viðhaldsfókusinn fellur á fjóra hluti: skilyrði læsunnar ,yfirborðsbeð og galvanísvörn ,tengingar og festingar , og drænun .

Q9: Hverjar eru viðeigandi staðlar?

Kröfur eru þjóðlegar. Evrópa hefur EN 16272-röðina fyrir hljóðvarnir á jarnbrautum og tengdar tæknibúnaður; Kína hefur TB/T 3122 og tengdar staðlana fyrir hljóðtæknihlutaaðgerðir á jarnbrautum; aðrar lönd hafa sína eigin reglur fyrir hljóðtæknihlutaaðgerðir á jarnbrautum eða umhverfisþáttahljóð. Hvert einstakt verkefni verður að fylgja skyldum reglugerðum, ábyrgðarskilyrðum eiganda og samþykktaraðferðum réttisvaldsins sem gildir fyrir viðkomandi jarnbraut.

Spurning 10: Hvað kostar það?

Einnig einn verðmætisgildi er ekki skýr svar, því kostnaður er ákvarðaður af hæð, efni, gerð grunnsteins, skilyrðum fyrir innviði og kröfum um samþykkt – og á brúum oftast kosta uppsetning og vinnsla á nóttunni meira en sjálfar plötur. Þegar boð er gefið skal biðja um sameinuðan verðmætisgildi á línmeter og krefja hverjum tilboðandi um að skýra greinilega hvort grunnsteinar, staurar, plötur, læsingu, festing og staðfesting séu innifalin.

Ályktun

Háhraða járnbrautarskermar eru hljóðtæknivörur, uppbyggingartæknivörur og viðhaldsvörur samtímis. Hljóðvandinn er ákveðinn af háhraða loftdragskjöldum og lágvægum orku, sem leiðir hönnun að hærra lögun, rýmandi yfirborðum á brautarsíðu og efri meðferðum sem lengja diffraktionsleiðina. Uppbyggingarvandinn er ákveðinn af endurteknum loftdragsálagi og, á brúum, af þyngd, sem leiðir val á efni að léttum, stillanlegum kerfum og gerir tenginguna á milli staura og brúar að lykilatriði. Afhendingarvandinn er ákveðinn af þéttun og aðgangi, sem er ástæðan fyrir því að gæði uppsetningar ákvarða oft hvort fyrirsjáanlegar decibel-tölur verða raunverulegar.

Trúverðug nálgunin er ekki að kaupa þann bestu hljóðrýmandi plötuna á gögnaskrá, heldur að tilgreina heimildina, lögunina, álagið, viðskiptaflötana og staðfestinguna saman — og að hönnun skermsins sé svo gerð að hann sé hægt að skoða og rétta í næstu þrjátíu árum.

Lykilorð: hljóðvernd fyrir hraðslóð, hljóðvernd fyrir jarnbraut, loftfræðilegur hljóðbólur, frádráttarhljóðplata, gegnsæi hljóðvernd, innsetningartap, brúsett hljóðveggur, hljóðþéttun, útfærsla vegna þurrkunar