Звучне баријере за брзе железнице: Зашто су другачије дизајниране од зидова за буку на аутопуту

Звучне баријере за брзе железнице: Зашто су другачије дизајниране од зидова за буку на аутопуту

Како аеродинамичка бука, пулси притиска од 300 км/ч и ограничења оптерећења мостова мењају материјале, геометрију и инсталацију железничких бучних баријера.

Увод

А садбица буке на аутопуту и високобрза железничка звучна бариера (HSR) изгледају слично са даљине: висок, континуиран зид панела који се протежу поред поравнања. У инжењерском смислу, то су различити производи. Автопатова преграда је дизајнирана око руљања и буке мотора од возила која путују брзином од 80120 km/h, монтирана на наводњу и одржавана са лакшим приступаком на путу. ХСР бариера се суочава са извором буке који је доминиран аеродинамиком, а не машином, структуром која је често танка бетонска кутија, а не отвореном површином, и режимом одржавања ограниченом кратким ноћним поседовањима и 25 кВ тежећом снагом.

Овај чланак наводи зашто су HSR баријере другачије спецификоване и пролази кроз три одлуке које одређују да ли баријере заиста раде: избор материјала, акустички и структурни дизајн и квалитет инсталације.

1. у вези са Проблем буке је аеродинамичан, а не механички

На брзином возу, равнотежа буке се мења са брзином. На ниској брзини, превладавају тракција и бука од ваљања. Како се брзина повећава изнад око 250300 km/h, аеродинамичка бука генерисана ваздухом који тече преко носа, области богија, јазби између аутомобила и пантографа постаје доминантни извор. Ово има три практична последица за дизајн баријера:

Извор је на висини. За разлику од буке гуме на нивоу точкова, велики део аеродинамичке буке излуча се из горњег делова куза и покрива, укључујући пантограф. Баријера која је акустички ефикасна на висини од 1 м може бити скоро транспарентна за извор на висини од 4 м. Ово је главни разлог зашто су баријере за ХСР више, и зашто многи користе закривљене или нагибљене врхове који се нагину преко стазе.

Спектар је богат ниским фреквенцијама. Нискофреквентна енергија се лакше дифрактује око горње границе баријере и теже се апсорбује. Уставни губитак на 63250 Хц је обично много мањи него на средњим и високим фреквенцијама, тако да бариера која изгледа одлично на А-претежној рејтингу са једним бројем још увек може оставити жалбу на ниску фреквенцију.

Напремљење је динамично и циклично. Сваки пролаз возова примењује импулс притиска на баријеру, а на тунелним порталима и у бочним ветровима транзитно оптерећење може бити знатно веће од компоненте у сталном стању. Током деценија живота пројекта и десетина хиљада пролаза годишње, ово постаје проблем умора, а не само проблем статичке чврстоће. Панелски фиксатори, запечатања и везе после темеља су компоненте које први пропаду.

2. Уколико је потребно. Материјали: Апсорптивни, рефлективни и транспарентни елементи

Једина најважнија материјална одлука је да ли је површина која се налази на стази apsorbuje ili одрас звук.

• Рефлекторне плоче (густ бетон, чврсти метал, зидар) блокирају директен пут, али шаљу енергију назад ка стази и, на двоструким правцима, према супротној баријеру. На уским коридорима то може смањити мрежну перформансу и може повећати буку на задњој страни.
• Асорптивне плоче (перфорирани метал или влаконцемент који се обликује минералном вуном, стакленом вуном или полиестерским вуном, са заштитним ткивом и шупљином) претварају акустичну енергију у топлоту унутар шупљине. Они смањују реверберативно накупљање између две баријере и генерално су подразумевани избор за ХСР у резбама и насељеним подручјима.

Практична спецификација ХСР обично комбинује обе стратегије у једном зиду: апсорптивне панеле на нижим и средњим висинама, где се јача рефлексија јавља, и прозирни панели на врху, где је преношење светлости и перцепција отворености важни за становнике и возаче.

Две материјалне особине заслужују наглашавање јер се често погрешно схватају. Прво, закон масе није цела прича : удвостручавање масе панела побољшава губитак преноса само за око 56 ДБ у региону контролисаној масом, а далеко мање близу случајности. Апсорпција и геометрија обично пружају више користи по килограму него само додавање дебљине. Друго, било која пропуста поража панел - Да ли је то истина? 1% отворена површина од неуспелог запечатања, недостатка пломбе или лоше затвореног сервисног люка може доминирати акустичним перформансима иначе одличног зида.

Потреба за трајност за ХСР су тешке: УВ излагање, замрзавање, одмрзавање, спреј за солу, баласт прашина, вибрације и хемикалије за чишћење. Гратко галтенирање плус квалификовани систем премаза, нержавејуће или раздвојене фиксације и дренажа која спречава стајање воде иза панела су основни захтеви, а не надоградња.

3. Уколико је потребно. Дизајн: Геометрија, структура и интеграција система

3.1 Геометрија чини више од висине

Височина баријере је највидљивија ловка, али не и најефикаснија. Перформансе се регулишу дифракцијски пут преко горње границе као што је видљиво са пријемника. Због тога:

• Врховни третмани закривљени, нагибени или у облику И капа продуже ефикасну дужину путања без додавања површине ветра на основи, и међу најјефтиније доступне децибеле.
• Апсорптивна обработка на обе стране ствари на двопутним коридорима, где супротна бариера делује као рефлектор.
• Непрекидност ствари више од висине врха: 30 м јаз за путеви прелаз, станицу или приступну тачку може доминирати остатку буке на оближњим пријемницима. Наклоњавање или враћање баријере око празнине обично је боље него подизање остатка зида.
• Позиција у односу на траку и пријемник потпуно мења геометрију; исти зид на блиској страни и на далекој страни двоструке траке не ће дати исти резултат.

3.2 Структурни дизајн је подстакнут оптерећењима, а не акустиком

ХСР бариера је структура причвршћена на структуру. Проверке пројекта обично укључују:

• Аеродинамички притисак од пролаза возова и бочног ветра, примењен као дистрибуција преко висине, са динамичким факторима појачавања.
• Умор од стубова, заваривача, основних плоча и закотва под цикличним притиском и вибрацијама.
• Мртво оптерећење и ексцентричност на палубама мостова и парапетима, укључујући и ефекат баријере која се налази ван ивице палубе на торзионно понашање греда.
• Сеизмичко и топлотно кретање , са зглобовима детаљним за клизну уместо затрљања.
• Електрични одобрења ка катенарији од 25 кВ, укључујући заземљавање и везивање металних панела, и непроводничких или изолативих просекција, ако је потребно.
• Пожар и евакуација , посебно у резацима и затвореном делу, где бариера комуницира са излазним путевима и понашањем дима.

На мостовима, тежина је обавезно ограничење. Ово је главни технички разлог због којег се преферирају транспарентне или танке апсорптивне металне касете на бетонским плочама. viadukti , и зашто је маса баријере често линијски елемент у дизајну моста, а не у акустичном дизајну.

3.3 Интерфејс је место где пројекти крену наопако

Акустички, структурни, геотехнички и железнички дизајн се састају на баријеру. Три интерфејса носе највећи ризик:

1. Пост-то-дец веза. Уливане углове, хемијска закотва у постојећи парапет или провртане основне плоче се под умором понашају другачије. Проектирање закотвења у пукотом бетону под циклусним оптерећењем треба изричито оправдати.
2. Дренажа и пут воде. Вода заробљена иза апсорптивних панела уништава апсорпцију и убрзава корозију. Детал мора пустити воду да изађе без пуштања буке.
3. Приступ за одржавање. Ако се панел не може прегледати и заменити са стазе у кратком опсегу, он се неће одржавати. Проектирање за уклањање једне панеле без демонтаже зида.

4. Уколико је потребно. Уградња: Где се добије или губи предвиђена перформанса

Лабораторијски подаци о губитку преноса и апсорпцији описују панел. Перформансе локације описују система , а разлика је скоро увек у радови.

Основање и постављање. Толеранција за размачење, вертикалност и висина темеља се акумулишу дуж зида. Прогресивно нагињење или корак у зглобу отвара празнине које ниједан затварач неће затворити. Контрола истраживања треба да буде успостављена по структурним сегментима, а не по панелима.

Устављање и запломбивање панела. Панели морају бити потпуно усађени у ребате са одређеним компресијом запкова. Сила уноса треба контролисати присиљавање панела оштећује обличје и запечатак. Сваки зглоб, укључујући вертикални зглоб између панела и хоризонтални зглоб на капу, представља акустички проток и захтева одређени затварач или пломбу, а не замену.

Контрола болта и крутног момента. Завезане везе у циклично оптерећеним бариерама требају одређени вртећи момент и, ако је потребно, затварање нита или индикације напетости. Подвртовни момент изазива узнемиреност и умору; прекомерни вртовни момент оштећује премазе и галт на контактној површини.

Електричка веза. Метални преградни сектори у близини катенарија морају бити везани и заземљени као што је дизајнирано, са верификованим континуитетом, не претпостављајући.

Проверка. Прихватање би требало да комбинује преглед документа, визуелну и димензионалну инспекцију, и када то захтева спецификација акустичну верификацију на месту. Мерење губитка уноса поља је захтевно (занимљивост позадинске буке, метеоролошких услова и променљивости извора), тако да се обично спарава са ревизијом квалитета конструкције запечатина, празнина и веза, а не само на себе.

5. Појам Одрживање и реалност животног циклуса

ХСР бариере се прегледавају, а не једноставно инсталирају. Реалистичан режим обухвата:

• Визуелна инспекција од панела, стубова, основних плоча и зона за закотвење, уз пажњу на разбијање премаза, белу ржужу и боје воде које указују на неуспешно запечатање.
• Проверке запртног елемента и вртачког момента на основу узорка, приоритетно постављајући локације са највишим притиском, као што су пристаби у тунелима и изложени набегови.
• Прозрачно чишћење панела и процену УВ , јер жутање смањује преношење светлости и перцепцију погодности.
• Услов апсорптивне медије , проверавајући да ли вода улази, селишта вуне и суочавајући се са оштећењем.
• Вегетација и дренажа контрола, јер блокиран одводњавајући пут иза зида је неуспех палког покрета акустичког система.

Трошкови животног циклуса, а не капитални трошкови, су поштено поређење између опција. Тежи бетонски зид можда не захтева толико рутинске бриге, али оптерећује мост; лака метална касета је јефтинија за инсталирање и лакше замену панела по панелу, али захтева дисциплину према покривању. Обојица требају план одржавања који одговара доступним прозорцима за поседовање.

6. Уколико је потребно. Проверни список практичних спецификација

За инжењере и купце који се баве препреком буке за ХСР, следећа питања одвоје функционалну спецификацију од брошуре:

1. Шта је висина и спектар доминантног извора на пријемнику, и да ли је бариера дизајнирана против тога, или против општег спектра саобраћаја?
2. Да ли је површина усмерена на пругу апсорптивно , и да ли је апсорпција одређена у одговарајућем фреквентном опсегу, а не у једном броју?
3. Šta аеродинамички притисак и спектар замор за шта су направљени стубови, закрепљања и јанкри?
4. Šta додатно мртво оптерећење и ексцентричност да ли се бариера наметне на палубу или на опоравачку конструкцију, и ко је проверио?
5. Kako se електрични клиренс, заземљавање и везивање решена на катенаријском интерфејсу?
6. Шта је стратегија јаз на прелазима, станицама и приступачним тачкама, и који остатак буке резултира?
7. Да ли може једно једноплочни панели треба да се замењују у кратком опсегу, са стандардним биљкама, са стазе?
8. Šta проверка је потребно при предаји протокол инспекције, димензионалне толеранције и било које акустичко испитивање на месту?
9. Šta план одржавања и резервни делови које су укључене у ову категорију и који живот?
10. Су материјали и системи премаза одређени класом перформанси и методом испитивања, укључујући и УВ, спреј соље и излагање замрзавању?

7. Често постављана питања

П1: Колико би требала бити висока звучна бариера за брзе железнице?

Нема фиксиране цифри. Висина се произилази из четири променљиве заједно: височина доминантног извора, хоризонтална удаљеност од баријере до пријемника, разлика у висини између извора и пријемника (нискокварце испод вијадукта и ниво станова са пругом понашају се веома другачије) и циљно У пракси, зидови обично падају у распону од 25 м, а 35 м је уобичајено на вијадуктима и у резањима, где је извор висок и намет ветра на палуби такође мора бити управљан. Круг или нагиб горњи капац често купује исти профит дифракционог пута по нижим структурним трошковима него додавање редне висине.

П2: Колико децибела ће бариера заправо доставити ?

Зависи од геометрије, извора спектра и колико је зид запечаћен, тако да ниједна универзална фигура није поштена. Две ствари су поуздане: смањење на средњим и високим фреквенцијама је обично много боље него на ниским фреквенцијама, због чега бариера може бити "сходно" али и даље генерише жалбе ниске фреквенције; и било који значајан јаз, отварање или прекид ће повући перформан Приступ звука је акустичко израчунавање специфично за пројекат плус договорена метода верификације предаје, уместо прихватања обећаног броја.

П3: Зашто се на врху препрека за ХСР користе транспарентни панели?

Три разлога: дневна светлост (избегавајући трајно сенкану траку између стазе и суседних зграда), визуелне погодности (ублажавање осећаја затворености за становнике и путнике), и видиве линије за возаче и инспекцијско особље. Што се тиче избора материјала, ПММА нуди бољу преносност светлости и бољу отпорност на УВ жутање, док ПЦ нуди већу отпорност на ударе; избор треба да измери локалну климу, режим чишћења и ризик од вандализма.

П4: Када се бариера дода на мост, ко је одговоран за оптерећење?

Инжењери моста, експлицитно. Баријера мртва оптерећење, торсионни ефекат капилеверне баријере изван ивице палубе, аеродинамички притисак и оптерећење замор су изван аукату акустичког дизајнера, а управо овде пројекти иду погрешно: акустичка шема одабира тешку панелу и Практична пракса је да се маса баријере по јединици површине и ексцентрицитет као унос за дизајн пружи екипи у концепту.

П5: Да ли апсорпцијски панели пропадају ако се мора или праши?

Да, и постепено. Апсорпција зависи од шупљине и порног медија иза обликовања; улазак воде уморни влакне материјале и попуњава шупљину, знатно смањујући апсорпцију, док прашина која блокира перфорације смањује средњу и високу фреквенцију. Зато "не стоји вода иза зида" припада у спецификацији као обавезан захтев, а не препорука.

П6: Да ли се зид буке на аутопуту може поново користити на брзој железничкој линији?

Не препоручује се. Оба се разликују по карактеристикама извора (аеродинамичка у односу на варење и бука мотора, са веома различитим висинама извора), у оптерећењу (умор од пулса високог притиска цикла у односу на углавном статичан случај ветра) и у условима инсталације (работање власништва, електрични Примена секције зида аутопута директно на усклађивање ХСР-а обично резултира неадекватним нискофреквентним перформансима, неуспјехом у умору на везама или несагласним електричним просветљењем.

П7: Да ли је могуће инсталирати баријеру без затварања линије?

Да, под условом да је конструктивност дизајнирана од самог почетка. Уобичајени образац је прво бацивање темеља и уграђивања, фабричке предугођене компоненте и модуларно подизање на месту, са радом концентрисаним на ноћне ствари под изјавом о методи која покрива радије повлачења, привремену стабилност и заштиту од пада.

П8: Који живот пројекта је нормалан, а који је најпотребнији за одржавање?

Примарна метална и бетонска структура се генерално разматра у вишедеценијском хоризонту, али пломбе, премази и транспарентне панеле су у ствари компоненте са кратким животном временом које захтевају заказану замену. Убрзаност одржавања концентрише се на четири тачке: стање печатника ,покривање и галтенирање ,спој и закотве , и дренажа .

П9: Који стандарди се примењују?

Потреби су национални. Европа има серију EN 16272 за железничке буке и сродне уређаје; Кина има ТБ/Т 3122 и сродне стандарде за железничке акустичне компоненте; друге земље имају своја правила железничке или еколошке буке. Сваки пројекат мора да прати обавезне прописе, спецификације власника и процедуре прихватања у надлежности линије.

П10: Колико кошта?

Једина стопа за јединицу није смислен одговор, јер су трошкови зависни од висине, мешавине материјала, врсте темеља, услова поседе и захтева за пријем и на мостовима, инсталација и ноћни рад често превазилазе саму трошковну вредност панела. Приликом понуде затражите комбиновану стопу по линеарном metru и захтевати од сваког понуђача да јасно наведе да ли су укључени темељи, стубови, панели, запломбавање, везу и верификација.

Закључак

Звучне баријере за брзе железнице су акустични производи, структурни производи и производи за одржавање истовремено. Акустички проблем доминирају повишени аеродинамички извори и нискофреквентна енергија, што гура дизајн ка вишој геометрији, апсорптивним површинама усмереним на траку и врхунским обрадама које продужују дифракциону траку. Структурни проблем доминира циклично аеродинамичко оптерећење и, на виадуктима, тежином, што гура избор материјала према лаким модуларним системима и чини повезивање пост-то-дец критични детаљ. Проблем испоруке доминира запломбивањем и приступањем, због чега квалитет инсталације тако често одлучује да ли се предвиђени децибели заправо постижу.

Поуздан приступ није куповина панела са највишим перформансима на листу података, већ да се заједно наведе извор, геометрија, оптерећења, интерфејс и верификација и да се зид дизајнира тако да се може прегледати и поправљати у наредних тридесет година.

Кључне речи: препрека за буку у брзим возом, препрека за буку у железници, аеродинамичка бука, апсорптивна акустичка панела, транспарентна препрека за буку, губитак уноса, монтирани шумски зид на мосту, акустичка запеча