快速轨道交通系统的轮轨噪声控制 噪声，特别是高频轮轨尖叫噪声，给快速轨道交通系统带来了许多问题。轮轨噪声的产生主要取决于轨道－车辆的匹配和运行状况。研究表明，曲线区段的轮轨尖叫噪声85％是由于车轮踏面在曲线上滑动摩擦所致。这些滑动摩擦引起的高频振动经过车轮辐板传播而产生尖叫噪声。 日本地铁和通勤铁路的轮轨噪声，主要是由于在曲线上轮缘与钢轨、轮缘背部与护轨接触、车轮擦伤、钢轨波磨所致。尖叫噪声多发生在半径≤160m的窄轨铁路（1067mm）。在引入轨顶水雾降噪系统之前，曾经使用水来降低轮轨噪声，但同时带来了排水问题，并导致线路翻浆冒泥、线路几何状态恶化。后来也用油脂来降噪，但也带来了车轮擦伤和钢轨波磨问题。 在美国匹茨堡轻轨铁路，小半径曲线多，坡度大。最小曲线半径25m，坡度高达9％。在这样的曲线上，左右车轮在内外轨上的位移差高达5.5m，加之该轻轨网1587mm的宽轨距和2100mm固定轴距、实心车轴的刚性转向架，通过曲线时，使得车轮必须在外轨上滑动以弥补内外轮的滚动位移差。这种滑动造成车轮产生高达100dB甚至更高的高频尖叫噪声。此前，曾经使用过吸声毯来解决轮轨尖叫噪声问题，但没有成功。也曾经使用过喷水系统，但由于锈蚀问题，也失败了。 轨顶水雾降噪系统的研究始于美国20世纪90年代中期，该系统在钢轨顶面喷出微米级的薄雾，水蒸发后，在轮轨表面形成干燥的薄膜。该薄膜不同于传统的润滑剂，它可产生0.35的摩擦系数，而传统的油脂润滑剂仅产生0.21的摩擦系数。轨顶水雾降噪系统可以利用既有路旁供水设施，节约资金。 为检验美国Kelsan技术公司研制的这个系统的降噪效果，日本都市运输管理局在1条坡度3％、半径160m的轻轨线路曲线上进行了试验（图1）。试验结果表明，未使用该系统前，可明显听到轮轨踏面接触、轮缘与钢轨接触、轮缘背部与护轮轨接触而产生的3种声音。使用该系统后，轮缘与外轨接触产生的3.15kHz高频尖叫噪声由78.7dB降到了69.8dB, 降低了8.9dB；轮缘背部与护轨接触产生的6.3kHz高频尖叫噪声由72.6dB降到了63.1dB，降低了9.5dB（图2）。
美国匹茨堡地铁地面线路有一段半径91～183m、坡度8％的曲线，混凝土平交道口处在曲线的中部，临近有多撞公寓。在安装轨顶水雾降噪系统前，该区段的噪声高达100dB以上。安装系统之后，噪声已降到80dB，粘着牵引力并未降低（图3）。
纽约地铁系统在小半径曲线区段和车站附近亦安装了该系统，噪声已由95～100dB降低到75～80dB。纽约世贸大厦站曲线半径仅35m，噪声高达115～120dB安装该系统后，噪声已降低到85dB。在“9.11”事件之后，重装了该系统，噪声继续得到有效控制，噪声控制区段也由152m增加到了450m。 尽管系统的使用是否会使钢轨磨耗减少的结论尚未得出，但轮轨横向力却大幅度降低。 用测力轮对对该系统进行的轮轨横向力测试结果表明，该系统可减少一半的轮轨横向力。在北美的不列颠哥伦比亚铁路（现由加拿大国营铁路经营）、伯林顿北方圣菲、诺福克南方、联合太平洋等几条重载铁路中的试验也表明了同样的结果，曲线上的轮轨横向力最多可降低50％，但并没有降低粘着牵引力和制动力。美国东部快速轨道交通系统也在不断收集相关的试验数据。 目前，在日本已安装有30台路旁轨顶水雾降噪系统。经过4年的使用，证明降噪效果良好，曲线区段的粘着牵引力亦没有降低。为了防止浪费，该系统还安装有雨天开关装置。尽管系统运行良好，但日本铁路已着手试验车载轨顶水雾降噪系统，这样可使所有的曲线区段的噪声得到控制。 水雾降噪系统的试验和应用结果表明，在轮轨接触面形成的薄膜可保持轮轨间的摩擦系数，这使得在没有降低轮轨粘着牵引力和制动力的情况下，降低了由于轮轨滑动摩擦引起的振动和尖叫噪声。依照系统的使用情况不同，降噪效果一般在10～15dB，好的可达20dB。参考文献1Controlling Wheel Squeal OnRapid Transit Systems. Interna-tional Railway Journal.2004(10)
