铁路声屏障声学构件的抗疲劳性能检测

随着我国铁路运输事业的持续发展，我国在铁路建设与运营领域的技术更是取得了突飞猛进的进步，实现了多次大提速。铁路交通极大缩短了区域之间的距离，给区域交流和人们的生产生活带来诸多便利，但同时，也有一些负面影响，噪声污染就是其中一个方面。

 

众所周知，铁路系统的噪声不仅与铁路建设技术有关，同时也和行驶车速具有很大关系。普通铁路虽然行驶速度慢，但由于技术原因，其轮轨系统噪声较为突出；而我国高速铁路运行时速高达300km/h以上，虽然轮轨系统噪声有较大改善，但由于车速较快，空气动力噪声又成为主要的铁路噪声。

 

 

为降低噪声的影响，通常会用到声屏障，尤其是铁路线路穿过居民住宅、学校、医院等对噪声污染较为敏感的地点时，铁路两侧都普遍采取设置声屏障措施。加上声屏障具有装配式施工、安装效率高、易维护保养等特点，在铁路运营系统中发挥着至关重要的作用。

 

检测的必要性

铁路声屏障是建于铁道线路两侧用以降低列车运行噪声对声环境产生影响的构筑物，而真正发挥隔声、吸声作用的，是其中的声屏障声学构件。但在列车运营过程中，对声屏障声学构件质量也是一种考验。

 

列车经过声屏障时引起周围空气压力突变，形成一个瞬态脉冲，能在极短的时间内相继出现交替的正、负压力，这一压力波随即会作用于声屏障表面。若列车以更高的速度行驶，则此脉冲风压还会变的更大，且在设计使用寿命期，声屏障需承受的列车脉动风压作用高达数百万次，严重威胁铁路两边声屏障的结构安全和正常使用。如果声屏障遭受疲劳破坏，不仅直接带来严重损失，还可能因此导致铁路无法正常运营，给各相关方带来更大的损失。

 

 

抗疲劳性能是控制声屏障产品在一定速度、一定对数通过列车使用年限内安全的重要指标，因此，在声屏障设计阶段，应合理地评估列车通过时产生的脉动压力以及其他多种载荷作用下的疲劳性能，使产品能够满足使用场景下对抗疲劳性能的要求。为保证产品质量，应采用科学的方法对声屏障声学构件进行抗疲劳性能测试，及时淘汰掉不能满足性能要求的产品。

 

抗疲劳性能检测

《铁路声屏障声学构件》（TB/T 3122-2019）中明确要求“列车设计运行速度200km/h以上的铁路线上的声屏障声学构件应进行抗疲劳试验”。虽然声屏障声学构件承受的横向荷载主要有列车气动力荷载和自然风荷载，但考虑到自然风荷载为偶发，抗疲劳试验荷载取列车气动力荷载。

 

为防止做无用功，一定要注意对于试样的选择，以常见的铁路插板式金属声屏障为例，抗疲劳性能试样应从吸声性能、隔声性能试验合格的试样中随机抽取一块；试验过程中应注意设备的调试与试样的正确安装，确保声学构件整单元均衡受力。

 

 

抗疲劳试验时，按照不同材质、运营流量和运行速度计算疲劳载荷，采用疲劳试验机在正弦循环载荷下、振动频率4 Hz、进行4×10⁶次疲劳循环试验。在按照规定试验方法进行疲劳试验后，声屏障声学构件不应发生内外结构损坏，如：裂缝、面板破损、黏结失灵以及五金件松动等功能障碍的现象。

 

通过抗疲劳试验，可以科学判断声屏障构件在交变载荷作用下的疲劳强度，找到发生疲劳断裂的限值，根据试验所得数据分析判断产生疲劳的原因，为声屏障的安全使用提供科学的数据支撑。