城市軌道交通系統(tǒng)在給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)無(wú)盡的便利時(shí)，也在逐漸成為新的噪聲和振動(dòng)源。特別是在密集的生活住宅區(qū)、商業(yè)中心和工業(yè)區(qū)，軌道交通體系已經(jīng)造成了令人不可忽視的振動(dòng)和噪聲污染。
隨著車(chē)速的不斷提高，交通密度的持續(xù)增加，荷載不斷加大，車(chē)輛（公路、鐵路、地鐵等）與結(jié)構(gòu)（橋梁、隧道、房屋等）的相互作用問(wèn)題日益凸現(xiàn)出來(lái)。高速行駛的列車(chē)對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生動(dòng)力的沖擊作用，影響其使用壽命；而結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反過(guò)來(lái)也影響車(chē)輛的平穩(wěn)性和安全性。
特別是隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求的日益提高，噪聲和振動(dòng)所造成的困擾越來(lái)越引起公眾的關(guān)注。此外, 科研機(jī)構(gòu)、高科技生產(chǎn)企業(yè)、醫(yī)院等單位日常使用的高精密儀器對(duì)周?chē)h(huán)境振動(dòng)的敏感程度也日益增加，這也對(duì)新的振動(dòng)源的設(shè)防提出了更高的要求。因此，控制軌道交通的振動(dòng)和噪聲對(duì)環(huán)境的污染，已經(jīng)成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域亟待研究和解決的重要問(wèn)題。
德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)等國(guó)經(jīng)過(guò)多年的研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)成為軌道交通減振降噪，以及建筑、工業(yè)設(shè)備中高端振動(dòng)操縱領(lǐng)域的國(guó)際典范。
為了研究軌道交通的振動(dòng)噪聲及治理技術(shù)，在過(guò)去十年間，歐洲國(guó)家開(kāi)展了多個(gè)大型科研項(xiàng)目，包括歐洲鋼軌研究院（ERRI）承擔(dān)的旨在降噪優(yōu)化貨車(chē)車(chē)輪和軌道的OFWHAT項(xiàng)目，法國(guó)開(kāi)展的降低高速鐵路車(chē)輛和軌道噪聲的MONA、RONA和VONA項(xiàng)目，還有歐盟的“silent Freight silent track”項(xiàng)目等。
例如，歐盟的一項(xiàng)旨在降低城市區(qū)域交通噪聲的系統(tǒng)性研究項(xiàng)目“silence”，就集合了交通運(yùn)營(yíng)、鐵路工業(yè)和科研機(jī)構(gòu)共計(jì)15家單位，共同致力于研發(fā)降低交通噪聲的基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)與測(cè)試方法，并取得了很多研究成果。
德國(guó)：于實(shí)踐中提升
在西歐旅行，當(dāng)汽車(chē)行駛在高速公路上時(shí)，最大的感受就是路邊綿延無(wú)盡的綠色和隨處可見(jiàn)的各種形式的噪聲防護(hù)墻。
逐漸走向統(tǒng)一的歐盟由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異和語(yǔ)言、文化背景及風(fēng)俗習(xí)慣的不同，噪聲污染防治工作也參差不齊。總體上講，西歐好于東歐，北歐好于南歐。德國(guó)、英國(guó)、比利時(shí)等國(guó)在噪聲污染防治方面位于歐盟國(guó)家的前列。
經(jīng)過(guò)多年的努力，德國(guó)的噪聲污染防治工作在工業(yè)噪聲源的防治方面取得了巨大的成效。從上世紀(jì)70年代起，交通噪聲污染逐漸取代了工業(yè)噪聲污染，列噪聲影響的首位。而其中，公路交通和飛機(jī)噪聲列前兩位。
與其它高度工業(yè)化且人口密集的國(guó)家一樣，在德國(guó)，人們隨時(shí)隨處都能感受到噪聲的干擾。目前在德國(guó)，約70%的居民認(rèn)為受到了公路交通噪聲的侵害。
為此，德國(guó)政府在制定城市和交通規(guī)劃時(shí)，首先顧及的一個(gè)重要方面就是振動(dòng)與噪聲問(wèn)題。他們出臺(tái)了《聯(lián)邦噪聲污染防治法》等法案，采取了“使用低噪聲設(shè)備者可以獲得優(yōu)惠”等行政管理手段。同時(shí)，在技術(shù)措施方面，德國(guó)從聲源處入手，采用低噪聲發(fā)動(dòng)機(jī)、改變發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、安裝發(fā)動(dòng)機(jī)隔聲箱等措施；在傳播路徑上采取防噪墻、隔聲窗等措施，并對(duì)受害人進(jìn)行聽(tīng)力防護(hù)或補(bǔ)償。
德國(guó)柏林的中央車(chē)站位于施普雷河河畔，毗鄰德國(guó)總理府和議會(huì)大廈，是柏林的交通樞紐。因其體形巨大，造型輕巧別致，已成為柏林繼帝國(guó)議會(huì)大廈和勃蘭登堡門(mén)后的第三座地標(biāo)型建筑。
為了減少振動(dòng)的影響，車(chē)站內(nèi)線路均采用無(wú)砟軌道，鋼軌下面鋪設(shè)緩沖墊，在道床下鋪設(shè)了彈簧功用的減振層。緩沖墊能減少鋼軌對(duì)混凝土道床的沖擊，同時(shí)也能防止鋼軌斷裂；減振層能有效降低列車(chē)運(yùn)行振動(dòng)對(duì)車(chē)站結(jié)構(gòu)的影響。
為降低鐵路噪音影響，車(chē)站在無(wú)砟軌道上方的軌道兩側(cè)和中間鋪設(shè)了一層吸音板，用于吸收列車(chē)運(yùn)行噪音。線路兩邊都設(shè)有隔音墻，可以將列車(chē)的輪軌噪音限定在單獨(dú)的空間內(nèi)。吸音板一方面可以減輕聲波的反射，同時(shí)也能吸附列車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的鐵屑。為防止列車(chē)在站內(nèi)發(fā)生脫軌翻車(chē)，設(shè)計(jì)人員還在靠近站臺(tái)的鋼軌旁加裝了防側(cè)翻鋼軌。
在德國(guó)，許多線路的軌道上都安裝了鋼軌阻尼器，用以降低地鐵車(chē)輛的輪軌振動(dòng)輻射噪聲。德國(guó)的ICE高鐵列車(chē)的車(chē)輪上就安裝了一種調(diào)諧共振阻尼器，能有效地降低車(chē)輪振動(dòng)輻射噪聲，降噪效果可達(dá)5~8dB。
在德國(guó)諸多減振降噪措施中，彈性車(chē)輪是其中比較典型的代表。彈性車(chē)輪不僅能降低軌道車(chē)輛振動(dòng)與噪聲，提升車(chē)輛運(yùn)行品質(zhì)，延長(zhǎng)車(chē)輛使用壽命，還可以減小輪軌間的沖擊與磨耗，降低軌道損壞與大地振動(dòng)傳遞率。
德國(guó)曾在第一代ICE1型高速列車(chē)上采用過(guò)彈性車(chē)輪，但1998年，由慕尼黑開(kāi)往漢堡的ICE發(fā)生了脫軌慘劇，造成了重大的人員傷亡。盡管出現(xiàn)了這一特大事故,但研究人員指出，不能因此斷言彈性車(chē)輪不適用于城市輕軌車(chē)輛。相反，應(yīng)投入更多的精力去研究，使其成為一種安全有效的軌道車(chē)輛車(chē)輪形式。
而在彈性車(chē)輪的研制中較為著名的則是德國(guó)波鴻交通技術(shù)有限公司生產(chǎn)的Bochum 54、Bochum 84型彈性車(chē)輪和瑞典生產(chǎn)的SAB型彈性車(chē)輪。
Bochum 84型彈性車(chē)輪依據(jù)Bochum 54的設(shè)計(jì)原理改進(jìn)而成，由輪轂、輪心、彈性元件及可卸環(huán)組成，其中壓環(huán)與輪心是錐形壓裝配合。輪心上設(shè)有注油孔，用高壓油泵注入高壓油即可拆卸。
SAB型彈性車(chē)輪輪心與輪毅的彈性連接采用許多圓柱狀墊塊，鋼軌對(duì)走行部分的作用傳遞都通過(guò)橡膠進(jìn)而傳向車(chē)體，因其能降低輪軌通過(guò)小曲線時(shí)的尖嘯聲而得到廣泛應(yīng)用。但SAB型彈性車(chē)輪在工作過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)螺栓松動(dòng)的情況，因此德國(guó)專利提出了一種改進(jìn)方法，即取消螺栓連接，在輪心和壓環(huán)之間使用鎖緊定位環(huán)定位橡膠元件和輪轂。
法英：研產(chǎn)兼顧
軌道交通噪聲通常具有寬帶特性，頻率范圍在0.0Hz~60kHz之間，其中對(duì)環(huán)境影響大的頻率在0.1Hz~1.0kHz范圍內(nèi)。因此，不同的國(guó)家分別采用不同的技術(shù)進(jìn)行減振降噪。
一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，特別是高速鐵路技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，如以德國(guó)和法國(guó)為代表的歐洲國(guó)家，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，均已取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。
法國(guó)的輕軌車(chē)輪中鑲有一層彈性硬橡膠，軌道下設(shè)有彈性墊層，因而車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)。當(dāng)列車(chē)以70公里/小時(shí)的速度行駛時(shí)，車(chē)廂內(nèi)噪聲只有68dB。
軌道結(jié)構(gòu)主要由鋼軌、扣件及軌下基礎(chǔ)組成。根據(jù)振動(dòng)理論，輪軌之間的振動(dòng)噪聲與軌道各部件的質(zhì)量、剛度以及結(jié)構(gòu)阻尼密切相關(guān)。
彈性支承塊式無(wú)碴道床軌道是一種低振動(dòng)（LV）軌道結(jié)構(gòu)。一些國(guó)家采用的支承塊式混凝土整體道床，由于只有扣件彈性墊板一個(gè)減振環(huán)節(jié)，其減振效果并不理想。
但如在扣件墊板和支承塊下各設(shè)置一層橡膠墊，便能大大降低軌道整體支承剛度，顯著提高軌道的減振降噪性能。該種結(jié)構(gòu)能使輪軌動(dòng)力在鋼軌上經(jīng)過(guò)分配后傳到軌下膠墊得到第一次減振，再經(jīng)過(guò)支承塊傳到其下的膠墊進(jìn)行第二次減振。這樣，振動(dòng)的高頻成分及其幅值在得到了相當(dāng)?shù)乃p后才傳遞給基礎(chǔ)。
該技術(shù)應(yīng)用在了法國(guó)巴黎的地鐵線上。由于這幾條地鐵線會(huì)通過(guò)在巴士底獄的新歌劇院，歌劇院方面認(rèn)為地鐵車(chē)輛的噪聲和振動(dòng)會(huì)對(duì)劇場(chǎng)的演出產(chǎn)生影響。為此，巴黎地鐵公司進(jìn)行了研究和試驗(yàn)，并會(huì)同歌劇院、巴黎聲學(xué)研究所共同進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。試驗(yàn)證明，在軌枕底部加了一層橡膠墊后，噪聲和振動(dòng)情況得到了明顯改善。
1994~1996年間，法國(guó)通過(guò)實(shí)施MONA、RONA和VONA科研項(xiàng)目，針對(duì)高速鐵路車(chē)輛（TGV）和軌道噪聲問(wèn)題研發(fā)了多種降噪技術(shù)，對(duì)TGV高鐵車(chē)輪形狀進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，在150公里/小時(shí)運(yùn)行速度下實(shí)測(cè)降噪3dB。同時(shí)還研制了車(chē)輪動(dòng)力吸振器和車(chē)輪隔聲屏，兩種降噪產(chǎn)品組合使用時(shí)降噪效果可達(dá)10dB，效果非常明顯。
在英國(guó)，聲學(xué)與振動(dòng)實(shí)力最強(qiáng)的當(dāng)屬英國(guó)南安普頓大學(xué)旗下——聲和振動(dòng)研究所（ISVR）。多年來(lái)，該研究所結(jié)合航空、運(yùn)輸?shù)榷喾矫娴陌l(fā)展，專注于聲和振動(dòng)領(lǐng)域的一切研究，在西歐、美國(guó)具有很大影響。
自1975年以來(lái)，以Richards教授為首的工業(yè)機(jī)械噪聲組開(kāi)展了機(jī)械噪聲控制的基本理論及其應(yīng)用的研究，在機(jī)械噪聲控制的一般原則、高損耗因子結(jié)構(gòu)的理論和實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)能量分析在機(jī)械噪聲控制中的應(yīng)用等基礎(chǔ)理論研究方面取得了重大突破性成果。這些成果成功解決了實(shí)際中的工業(yè)機(jī)械噪聲問(wèn)題，如沖床噪聲、落錘噪聲、礦用機(jī)械噪聲、壓縮機(jī)噪聲和發(fā)動(dòng)機(jī)罩噪聲等。
在軌道交通噪聲治理方面，英國(guó)的研究起步很早。早在上世紀(jì)80年代，約束阻尼層技術(shù)就已經(jīng)成功用于軌道車(chē)輛曲線嘯叫噪聲的降低，降噪效果可達(dá)到3dB。
此外，英國(guó)也非常注重有源控制技術(shù)的研究。這項(xiàng)技術(shù)主要用于控制低頻振動(dòng)噪聲，與傳統(tǒng)的無(wú)源噪聲控制方式互補(bǔ)性極強(qiáng)，具有低頻范圍效果好、體積小、對(duì)被控系統(tǒng)物理特性影響小、安裝設(shè)計(jì)方便，能適應(yīng)未知擾動(dòng)，以及系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)不確定性等優(yōu)點(diǎn)，為控制低頻噪聲開(kāi)辟了一個(gè)新的發(fā)展方向，成為振動(dòng)噪聲控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
作為“機(jī)敏”級(jí)攻擊型潛艇的主要設(shè)計(jì)研發(fā)單位，英國(guó)BAE系統(tǒng)公司在2008年1月與謝菲爾德大學(xué)正式簽署為期 5 年的合作協(xié)議，成立了主動(dòng)控制研究中心（CRAC），就提高潛艇的聲隱身能力聯(lián)合開(kāi)展技術(shù)研發(fā)。
目前，該研究中心的研究主要集中在選擇性阻尼、智能彈簧支座、六自由度主動(dòng)支座等方面，通過(guò)主動(dòng)阻尼技術(shù)、主被動(dòng)聯(lián)合控制方式的單自由度隔振裝置，和主動(dòng)隔振技術(shù)的創(chuàng)新與改進(jìn)，促進(jìn)新型減振降噪技術(shù)的研究�！�