發布時間:2023-10-11 17:27:10
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇電磁輻射傳播途徑,期待它們能激發您的靈感。
近些年來,由于無線電廣播、無線移動通信以及電視、雷達、遙感等事業的普及與發展,不僅射頻設備大幅增加,[1]其功率也呈現逐級增大的趨勢,造成人類生存的大氣中電磁輻射大幅增加,很多場所已達到能危害人類健康的邊限。電磁輻射也成為繼大氣污染、水污染和噪音污染后的第四污染[2]。而且由于電磁輻射無形、無色、無味,且可以穿透物質,因此電磁污染的危害更應該引起人們的警惕。
1 電磁輻射源的種類
電磁污染源可以分為天然和人為兩類電磁污染源。前者是由自然現象引起的,歷史由來已久,比如雷電、太陽黑子活動的磁爆、黑體放、銀河系恒星爆發等都能產生電磁輻射。
當今世界的電磁污染主要來源于人為電磁輻射污染。人為電磁污染源一般可分為三類,(一)脈沖放電:切斷電路的大電流時產生的火花放電,類似于天然電磁污染中的雷[4]電,比如輝光、弧光放電 以及火花放電等。(二)工頻場源:無輻射電磁波,但在附近有較強的電磁場,以大功頻輸電線路產生的電磁污染為主,比如變壓器、發電機、交流高電壓輸電線等。(三)射頻場源:射頻電磁波是非電離輻射,其輻射總功率正比于電磁波頻率的平方,頻率越高輻射電磁波的能量越大。
2 電磁輻射污染的傳播途徑
一般電磁輻射污染的傳播途徑可以歸結為三類。
(1)導線傳播,根據集總電路理論,電路中的能量實際上是以電磁波的形式在電路附近的空中傳播的,所謂電磁能通過導線進行傳播只是一種近似的說法。
(2)空間輻射,電氣與電子設備的工作過程類似于一個發射天線,向空間輻射電磁能。這種輻射也分兩種,其中電磁能傳播以電磁感應方式為主作用于附近的人體,稱為近[2]區場,比如微波爐、電磁爐、射頻電熱器、氦弧焊機、計算機、轉換開關以及各種醫療理療、檢測器械等。另一種是以空間放射方式施加于人體,稱為遠區場,比如無線對講機、電臺和電視臺的發射機、雷達、衛星通信裝置等。
3 電磁輻射的危害根據中華人民共和國電磁輻射防護規定(GB8702-88)[1,3]8h,電磁輻射防護限值的基本限值為:職業照射在每天工作期間內,任意連續 6min 按全身平均的比吸收率(SAR)應小于 0.1W/kg。公眾照射在一天 24h 內,任意連續 6min 按全身平均的比吸收率(SAR)應小于0.02w/kg。根據中華人民共和國標準 GB16203-1996《作業場所工頻電場衛生標準》規定“作業場所工頻電場強度 8h 最高容許量為5kV/m”;根據電力行業標準 DL/T799.7-2002 規定“0.1mT 作為作業場所工頻磁場的最高容許量”。對高頻射頻波和甚高頻電磁波等還有專門的衛生標準限值。[4]鑒于此,電磁輻射污染的防護 要注重這些方面:輻射場強、頻率、輻射作用時間與作用周期、與輻射源的間距、作業現場環境溫度和濕度、受體性別與年齡以及適應與積累作用等。
4 了解我們身邊的電磁輻射污染
1)X 射線,X 射線雖然穿透能力強,但如果控制 X 射線量在較小的容許范圍內,則影響不大。2)微波爐,所有的微波爐都使用2.45GHz 的微波,其正前方65cm 的地方,可測出 10mGS 的電磁波輻射,距離 2m 開外,測到 1mGS。3)電磁爐,其灶面以上十公分處電磁波強度約840mGS,距離100 公分處電磁波的強度仍有 4.5mGS,遠高于安全標準。4)電熱毯,其電磁輻射強度一般大于100mG。4)電吹風,1200W 電吹風 15cm 開外電磁輻射值 50mG。5)電動剃須刀,其中交流式剃須刀在電源啟動時,在距離剃須刀刃 3cm 處,最大電磁輻射值15000mG。5)電腦,電腦顯示器和主機是電腦輻射最大的兩個部件。經常使用電腦的建議每工作一小時休息十五分鐘,每周工作不超過 32 小時。6)手機,電磁波發生源開始一個波長之內被稱作“邊近界”,當手機貼在耳朵上時,頭部正好處在“邊近界”區域,且手機信號剛接通時,輸出功率最大,輻射也最大,建議距離人體2.5cm 處[5]。7)電視機,保持與電視機的距離為視屏尺寸乘以 6。
參考文獻:
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【關鍵詞】電磁兼容;電磁干擾源;地線干擾;pcb
1.引言
眾所周知,研究電磁兼容主要研究三個方面,電磁干擾源,擾對象,傳播途徑等等[1]。pcb作為元器件的載體,他的性能將直接影響設備的好壞。只有這三要素同時滿足時,電磁干擾才能發生。所以要解決電磁干擾問題時,必須對癥下藥,消除其中某個因素,就可以達到抑制電磁干擾的效果。
2.印制電路板的電磁環境分析
電磁輻射由空間中的電能量和磁能量兩部分組成,如正在發射訊號的射頻天線所發出的移動電荷,便會產生電磁能量。從電磁頻譜來看,電磁輻射包括低頻電磁輻射和高頻電磁輻射。兩者之間還有無線紫外光、紅外線、電波、可見光和微波等。電磁輻射干擾對于電路板正常工作是不可估量的。
3.3 接地在電路板中設計的應用
(1)盡量減小地線阻抗。減小地線阻抗的一個有效辦法是將多根導線并聯。例如當兩根導線并聯時,其總電感L為:式中:,分別為兩根導線的自感;為兩根導線間的互感。
(2)正確選擇單點、多點或混合接地。當信號工作頻率小于1MHz時,可以采用單點接地。并聯單點接主要應用在低頻電路中,但是導線過多。串聯單點接地主要用在對同類電路或相互干擾較少的電路。多點接地主要適用于高頻電路多點接地。混合接地結合了單點接地和多點接地的特性,將設備低頻部分就近單點接地,高頻部分采用多點接地。
為此,可以針對不同的信號頻率及干擾性質,根據系統的結構和功能,采用相應的接地方式,將接地、屏蔽及濾波等措施結合使用。
利用Ansoft Designer對其進行分析,對其E場分布圖和近場H 場分布圖進行分析可知:發現其存在比較嚴重的電磁干擾,主要是由于元器件的不合理布局造成的。
因此我們需要從新考慮布局。所以在設備研制初始階段就開展預測分析和設計,并全面規劃實施。把電磁兼容性設計和可靠性設計與產品的基本功能結構設計同時進行,并行開展,在具體的工作中結合實際進行合理的應用。
參考文獻
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【關鍵詞】變頻器;干擾;抑制
隨著科技的發展,變頻器以節電、節能、可靠、高效的特性應用于工業控制的各個領域中,同時因其良好的調速、節能性能在鉆井設備中也得到了廣泛使用。但隨之所帶來的系統電磁干擾(EMI)日益嚴重,相應的抗干擾設計技術已變得越來越重要。變頻器系統的干擾有時能直接造成系統硬件損壞,有時雖不能損壞系統的硬件,但常使微處理器的系統程序運行失控,導致控制失靈,造成設備和生產事故。
1 變頻調速系統的干擾源
電磁干擾也稱電磁騷擾,是以外部噪聲和無用信號在接收中所造成的電磁干擾,通過電路傳導和以場的形式傳播的。變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載,它所產生的諧波會對同一電網的其他電子、電氣設備產生諧波干擾。另外,變頻器的逆變器大多采用PWM技術,當工作于開關模式并高速切換時,產生大量耦合性噪聲。因此,變頻器對系統內其他的電子、電氣設備來說是電磁干擾源。
變頻器能產生功率較大的諧波,對系統其他設備干擾性較強,其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的,主要分電磁輻射、傳導、感應耦合。
(1)電磁輻射
變頻器若非處在一個全封閉的金屬外殼內,它即可通過空間向外輻射電磁波,其輻射場強取決于干擾源的電流強度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發射頻率。變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載,它所產生的諧波對接入同一電網的其它電子、電氣設備產生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術,當根據給定頻率和幅值指令產生預期的和重復的開關模式時,其輸出電壓和電流的功率譜是離散的,且帶有與開關頻率相應的高次諧波群。高載波頻率和場控開關器件的高速切換所引起的輻射干擾相當突出。當變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞,則輻射強度與干擾信號的波長有關,當孔洞的大小與電磁波的波長接近時,會形成干擾輻射源向四周輻射,輻射場中的金屬物體還可能形成二次輻射,同樣,變頻器外部的輻射也會干擾變頻器的正常工作。
(2)傳導
上述電磁干擾除了通過與其相連的導線向外部發射,也可通過阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路,與輻射干擾相比,其傳播的路程可以很遠。比較典型的傳播途徑是:接自工業低壓網絡的變頻器所產生的干擾信號將沿著配電變壓器進入中壓網絡,并沿著其它配電變壓器最終又進入民用低壓配電網絡,使接自民用配電母線的電氣設備成為遠程的受害者。
(3)感應耦合
感應耦合是介于輻射與傳導之間的第三條傳播途徑,當干擾源的頻率較低時,干擾的電磁波輻射能力相當有限,而該干擾源又不直接與其它導體連接,但此時的電磁干擾能量可通過變頻器的輸入、輸出導線與其相鄰的其他導線或導體產生感應耦合,在鄰近導線或導體內感應出干擾電流或電壓。感應耦合可以由導體間的電容耦合的形式出現,也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現,這與干擾源的頻率以及與相鄰導體的距離等因素有關。
根據電磁性的基本原理,形成電磁干擾須具備電磁干擾源、電磁干擾途徑、對電磁干擾敏感的系統等三個要素。為防止干擾,其總原則是抑制和消除干擾源、切斷干擾對系統的耦合通道、降低系統對干擾信號的敏感性。具體措施如下:a)隔離:指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來,使它們不發生電的聯系。在變頻調速傳動系統中,通常是在電源和放大器電路之間的電源線上采用隔離變壓器以免傳導干擾,電源隔離變壓器可應用噪聲隔離變壓器。b)濾波:為減少電磁噪聲和損耗,在變頻器輸出側可設置輸出濾波器;為減少對電源的干擾,可在變頻器輸入側設置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設備,可在電源線上設置電源噪聲濾波器,以免傳導干擾。c)屏蔽:屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法,通常變頻器本身用鐵殼屏蔽,不讓其電磁干擾泄漏。輸出線最好用鋼管屏蔽,特別是以外部信號控制變頻器時,要求信號線盡可能為20m以內,且信號線采用雙芯屏蔽,并與主電路及控制回路完全分離,不能放于同一配管或線槽內,周圍電子敏感設備線路也要求屏蔽。為使屏蔽有效,屏蔽罩必須可靠接地。d)接地:實踐證明,接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段,良好的接地方式可在很大程度上抑制內部噪聲的耦合,防止外部干擾的侵入,提高系統的抗干擾能力。變頻器的接地方式有多點接地、一點接地及經母線接地等幾種形式,要根據具體情況采用,要注意不要因為接地不良而對設備產生干擾。e)正確安裝:變頻器對安裝環境要求較高,一般變頻器使用手冊規定溫度范圍為最低溫度-10℃,最高溫度不超過50℃;變頻器的安裝海拔高度應小于1000m,超過此規定應降容使用;變頻器不能安裝在經常發生振動的地方,對振動沖擊較大的場合,應采用加橡膠墊等防振措施;不能安裝在電磁干擾源附近;不能安裝在有灰塵、腐蝕性氣體等空氣污染的環境;不能安裝在潮濕環境中,如潮濕管道下面,應盡量采用密封柜式結構,并且要確保變頻器通風暢通,確保控制柜有足夠的冷卻風量,其典型的損耗數一般按變頻器功率的3%來計算柜中允許的溫升值。安裝工藝要求:確保控制柜中的所有設備接地良好,應該使用短、粗的接地線連接到公共地線上;安裝布線時將電源線和控制電纜分開,如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉,應成90°交叉布線;使用屏蔽導線或雙絞線連接控制電路時,確保未屏蔽之處盡可能短,條件允許時應采用電纜套管。
2 變頻器控制系統設計與應用中注意的問題
(1)在設備排列布置時,應注意將變頻器單獨布置,盡量減少可能產生的電磁輻射干擾。在實際工程中應盡量將容易受干擾的弱電控制設備與變頻器分開。
(2)變頻器電源輸入側可采用容量適宜的空氣開關作為短路保護,由于變頻器內部有大電容,其放電過程較為緩慢,頻繁操作將造成過電壓而損壞內部元件。
(3)控制變頻調速電機啟/停通常由變頻器自帶的控制功能來實現,否則,頻繁的操作可能損壞內部元件。
(4)除了控制系統與變頻器之間必須的控制線外,盡量減少變頻器與控制系統不必要的連線,以避免傳導干擾。
(5)應注意限制最低轉速。在低轉速時,電機噪聲增大,電機冷卻能力下降,若負載轉矩較大或滿載,可能燒毀電機。確需低速運轉的高負荷變頻電機,應考慮加大額定功率,或增加輔助的強風冷卻。
3 結束語
通過以上對變頻器運行過程中存在的干擾問題的分析,提出了解決這些問題的實際方法。隨著新技術和新理論不斷在變頻器上的應用,存在的這些問題有望通過變頻器本身的功能和補償來解決。隨著工業現場和社會環境對變頻器要求的不斷提高,變頻器的EMC問題一定會得到有效解決。
【參考文獻】
關鍵詞:礦用電力機車;電源;電磁干擾;抑制措施;
前言
由于鋰離子蓄電池技術的成熟,能量密度和使用安全性的提高,在很多行業都得到廣泛應用,隨著鉛酸電池在煤礦的停止使用,在礦業領域以鋰離子蓄電池為動力的機車也成為礦用機車發展的唯一方向。隨著2012年5月相關標準的頒布,部分產品在煤礦的實際應用中發現礦用電動車和車載設備都存在比較嚴重電磁干擾。而鋰離子蓄電池本身在使用過程中存在爆炸、自燃等風險需要電池管理系統對鋰離子蓄電池進行實時管控,因此提高礦用車載鋰離子蓄電池電源和與之關聯的動力裝置的整體抗電磁干擾能力,對煤礦井下安全生產具有極為重要的意義[1-2]。本文針對在煤礦井下電磁環境復雜條件下,為礦用動力機車電動力系統可靠運行,采取相應的改進措施。
1礦用動力機車電動力系統組成
礦用機車動力系統主要包括:鋰離子蓄電池組、集成發動機啟動器、發動機、礦用電池管理系統(BMS),直流開關電源(DC-DC),如圖1所示。電力機車用開關電源本身就是一個大的電磁干擾源,同時煤礦井下環境相對封閉,也充滿了各種高壓電氣設備和變頻器設備,各種輻射的疊加,造成了較為復雜的電磁環境。通過對礦用電力機車的一種———無軌膠輪車各部件單獨工作狀態的測試分析發現,開關電源和驅動電機為環境的主要干擾源,而電池管理系統主要負責整個系統的動力和對電池的安全管理,是最需要進行電磁保護的模塊[3-4]。
2井下電磁干擾分析
2.1開關電源的干擾機理
礦用電力無軌膠輪車開關電源的主要干擾方式為:高頻電流回路中容易產生極大的di/(dt),形成浪涌電流,誘發磁場輻射源對空間形成磁場輻射;各級電壓變化的節點,特別在車輛啟停和突然加速階段會產生極高的du/(dt),整個電路中以傳導的方式對電池管理系統造成干擾并對周圍環境進行輻射干擾[5]。
2.2發動機控制器
發動機控制器采用的是脈沖寬度調制方式對礦用電力無軌膠輪車發動機進行控制,同開關電源啟動一樣會產生很大的高頻脈沖信號,其具有很大的du/(dt)。當邏輯電路給驅動電機提供一個高電平的控制信號時,半導體材料開關的集電極和發射極電壓近似為0,即當邏輯電路給驅動電壓提供一個低電平的控制信號時,半導體材料開關的集電極和發射極電壓近似為Ud,當發動機控制器不斷動作,必然會伴隨一個瞬時的上升和下降時間,集電極和發射極之間就會形成一個近似梯形的脈沖電壓,如圖2所示,梯形波電壓幅值越大即集電極和發射極之間幅頻特性的幅值越大,當控制器件產生較大的du/(dt)時,通過電纜中的寄生電容產生共模干擾電流,ic(t)=Cdudt該共模干擾產生電磁干擾在頻率一般分布在幾千赫茲到約三十兆赫茲之間。
2.3發動機
目前礦用電力無軌膠輪車的主要動力為ISG電機,該種電機的電流幅值和頻率隨著路況、車速以及輸出功率頻繁變化,其電機轉速與三向電流頻率之間的關系為:(1)P為ISG電機對數,通常電機對數為4;礦用電力無軌膠輪車啟動階段電機轉速約為700~900r/min,在機車不同工況行駛階段電機轉速約為900~3500r/min,其中任一相電流A的表達式為:f(t)=f(t+kT)(2)傅里葉級數展開為:式中第一項為直流分量,第二項以后為基波分量和其他高次諧波。隨著工況及車載電源的不同,礦用電動機車電源輸入端的電流通常在60A~200A之間變化,頻率范圍在45~200Hz之間,同時根據式(3)諧波電流的幅值隨諧波次數疊加而快速減小,因此6次以后的諧波對周圍電磁輻射可基本忽略,所以礦用電動機車發動機及相應的動力電纜上產生的主要是低頻電磁干擾[6]。
3電磁干擾解決方案
各種可能產生電磁場的設備對周圍形成的干擾都需要具備三個要素:干擾源、干擾傳播路徑和易擾的敏感設備,這三個要素任何一個要素得到抑制,整個電磁兼容效果都會得到改善。由于煤礦井下生產特殊環境的限制,在相對狹小封閉的空間內有大量的高壓電氣和變頻器設備并且在現有技術水平下不會有太大改變,所以只能接受外部干擾源的客觀存在,而解決干擾的方式就是通過結構、材料、電氣電路等的改進削弱干擾的傳播途徑和加強對敏感設備的保護,同時抑制自身內部的干擾源的產生。(1)優化傳播途徑中的干擾,首先改進屏蔽體結構,在裝配面涂導電膠并編制金屬絲線增加對干擾源的屏蔽能力;通過設計多個穿腔端子的方式使普通信號和相對高頻信號通過不同的穿腔端子實現各隔爆腔之間的通訊,并配置屏蔽電纜增加接地點,使信號間相互隔離,該種方法可以較好的解決礦用電動機車發動機所產生的低頻干擾。(2)增強易擾敏感設備的抗干擾能力,在各個易擾敏感模塊的電源端并入適量的電容,旁路開關電源和電機啟動帶來的高頻干擾,必要時加入電源濾波模塊隔離輸出的干擾信號。
4結論
經過對已取得煤礦安標的礦用電力無軌膠輪車整體電控系統電磁兼容性重新設計,礦用電力無軌膠輪車電控系統的工作穩定性,電源管理系統的抗干擾能力和發動機等動力模塊的干擾抑制能力得到有效的提高。針對在礦用井下環境礦用電力無軌膠輪車的試驗和數據分析,為豐富提高礦用電力機車的電磁兼容性優化設計,進一步完善行業檢驗方法的起草、檢驗有效性閥值的選取提供理論依據、行業標準的制定提供理論依據。
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當車輪通過鋼軌接頭、道岔、車輪踏面擦傷和剝離在鋼軌上運行時由于沖擊而產生的噪聲。三是摩擦噪聲(或尖嘯聲),車輛通過小半徑曲線和道岔時產生的頻率較高的刺耳的“吱吱”聲。在曲線區段,盡管車輪踏面有一定錐度,車輛仍然不能以純滾動運行,要產生局部的橫向蠕動,即所謂“卡滯—滑動效應”,結合車輪和軌道的振動響應,從而形成一種高音調強烈刺耳的尖嘯聲。了解噪聲源(即噪聲的發源地)、途徑(即噪聲是如何進行傳送的)、接受點(即聽見噪聲的人所處的位置)就可以有針對性地尋求降低噪聲的措施和途徑,對現存噪聲進行防護,最大限度地減少對人體造成的損害。2)噪聲源強蘇州軌道交通一號線營運期間,列車通過時產生的噪聲和路邊噪聲疊加,對沿線環境將產生較大影響;地下線路隧道出入口的噪聲以及風亭噪聲將影響局部聲環境;其它還有車輛段和變電所噪聲等。各類噪聲源強見表1和表2。另外,各種施工機械、運輸車輛等將形成較強的噪聲源,聲級可達76~90dB(A),在居民住宅集中區、學校等噪聲敏感區施工時,都會產生噪聲污染。
1)振動的產生與傳播機理軌道交通振動主要是由車輪與鋼軌的相互作用而產生,行駛中的列車。通過輪軌接觸點引起鋼軌周期性的上下振動,再從道床傳入地面,這是軌道的一種基本振動;當車輪經過鋼軌接縫處或鋼軌表面出現磨損時,車輪撞擊這些不連續部位就會在垂直速度上產生瞬時變化,這一變化可導致輪軌接觸點激發出巨大的力,從而激勵車輛和鋼軌振動,這是一種沖擊振動。軌道交通列車在地下行駛時,將會引起隧道振動,這種振動能通過地下土壤傳送到軌道交通附近的建筑物內,將再次引起結構物的振動(如圖1所示)。這種振動干擾不僅對地鐵沿線民宅、學校和醫院產生不良影響,而且可能對沿線基礎較差的建筑物造成損害。振動波在土介質中的傳遞過程,其作用機理及傳播特性與地震基本相同。這些振動波遇到自由界面時,在一定條件下重新組合,形成一種彈性表面波,隨著離振源距離的不同,它們之間的能量也在改變。地面段的地表振動是列車行駛時輪軌相互撞擊產生振動圖1地鐵振動產生與傳播示意的直接結果。輪軌撞擊以振動的方式傳向道床,再經道床傳向大地。列車行駛在高架橋上,輪軌撞擊造成的振動向軌枕、道床及各種構件傳遞振動能量,從而激發跨梁和墩臺也發生振動,并通過橋墩引起地表振動向外傳播。2)振動源強隧道振動的強弱主要取決于隧道的結構與重量、行車速度、輪軌表面磨損程度及隧道周圍的地層狀況。據調查,隧道加重一倍,其振動可減小5dB;車輪表面磨損嚴重時,能使隧道振動增加10dB,并使高頻振動成分增加。經測試,隧道底面的最大振動級發生在250Hz附近,由于隧道周圍地層對高頻振動的吸收,所測得的地表振動頻率以63.5Hz為最高。蘇州地鐵軌下振動源強類比國內已建成地鐵振動源強給出(見表3)。地下線在車速為45km/h,距線路1m處Z振級為85dB;地面線在碎石道床條件下,車速為45m/h,距線路1m處Z振級為100dB。
蘇州軌道交通一號線電磁輻射發生源分為固定污染源、流動污染源和通信系統電磁輻射污染源。1)固定污染源固定污染源主要是蘇州樂園站和星明街站附近的兩座主變電站(110kV/35kV)。2)流動污染源列車受電弓在接觸網的導線上滑動時,由于接觸電阻的變化產生電平相對穩定的頻帶很寬的無線電干擾電波;由分離開的一系列脈沖產生連續噪聲,該脈沖系列的出現是隨機的,其周期也有長有短,這類噪聲是在一般正常運行速度下產生的,此類成份隨速度的提高而增加;因振動或接觸導線有不光滑的地方,滑板和接觸導線之間經常出現部分接觸不良并形成火花放電,產生孤立的脈沖干擾電波。滑板與接觸導線間的射頻干擾電流沿接觸網傳播并向空間輻射,其電磁輻射的影響將隨列車的運動、其地點變換和時間而變化。3)通信系統電磁輻射污染源蘇州軌道交通一號線無線通信系統對周圍環境的電磁輻射污染影響主要是450~460MHz或806~821MHz頻段、150/280MHz頻段和900MHz/1800MHz頻段的電磁波輻射。2.4景觀環境蘇州市是著名的歷史文化名城和國家重點旅游城市,其建筑物具有鮮明的江南水鄉特色。蘇州古城坐落在水網之中,街道依河而建,水陸并行,建筑臨水而造,前巷后河,小巧秀美,形成“小橋、流水、人家”的獨特風貌。如何將散布于城市中的車站和風亭等建筑物,尤其是建于公園等旅游點和風景點附近的建筑物和周圍景觀和諧地統一起來,也是本工程的主要環境問題之一。地鐵風亭、聲屏障等建筑物如設計不當,將造成景觀障礙,從另一個角度看,若這些建筑物的設計能反映蘇州江南水鄉的風俗民情特點,將建筑物融入所處環境中,亦能形成新的城市景觀小品,起到美化城市的效果。
主要環境問題防控對策
1噪聲污染防治措施
降低噪聲、減小振動主要是通過衰減振源、避免結構共振、隔離傳播途徑、吸聲等方法進行,應根據不同的防治目標確定最佳的防治措施。3.1.1聲源治理措施對于軌道交通系統來說線路防振降噪和機車防振降噪兩個方面是有一定限度的,從振源及聲源進行控制是根本途徑。為此,蘇州軌道交通一號線從規劃設計上著手,采取了下列控制聲源的措施。全線正線、出入段線、試車線鋪設無縫線路,可有效降低列車運行噪聲源強。在風亭風機的風道中設置片式消聲器,平均降噪量按20~25dB設計,風亭口排放噪聲按《城市區域環境噪聲標準》控制;選用低噪聲冷卻塔,風口朝向背離敏感建筑。合理布置車輛段的高噪聲設備和車間的位置,并采取必要的消聲減振措施。3.1.2設置聲屏障城市軌道交通噪聲傳播的主要媒介是空氣。控制噪聲傳播途徑的基本原理是在噪聲傳播過程中,在聲源和接受點之間設置聲屏障,可明顯干涉聲波傳播,避免聲直達,使受聲點只接受透射聲和繞射聲,并可利用屏障本身所具有的吸音性能在傳播途徑中消耗聲能量,以降低接受點的聲能強度。根據環評報告所確定的噪聲敏感區,蘇州軌道交通一號線聲屏障設計范圍為靈天路至車輛段兩側以及試車線西側的居民樓。結合沿線的敏感建筑物高度、距離線路的位置、列車聲源的位置及噪聲標準要求,采用直立式全封閉聲屏障。其中5.5m高的聲屏障,從下部往上3.0~4.0m部分設置為透明部分,其余為吸聲板,頂部為透明耐力板(抗紫外線聚碳酸酯板)。聲屏障吸聲部分采用波浪型吸聲板,顏色和周圍環境相協調,使軌道交通噪聲聲源通過聲屏障兩側端輻射或繞射至受聲點的聲級值比通過聲屏障頂端繞射后到達受聲點的聲級值低10dB(A)以上。根據有關部門測量結果,蘇州一號線投入運行后,敏感地段噪聲都沒有超標。
2振動污染防治措施
2.1振動源減緩措施蘇州軌道交通一號線設計針對軌道的振動源、振動路徑采取了減振及隔振處理,使列車在運行中引起的振動得到有效的衰減,滿足環保要求,體現了地鐵“以人為本”的設計理念。①鋼軌接頭是產生輪軌沖擊的主要因素之一,全線正線、出入段線、試車線采用重型鋼軌無縫線路和雙層橡膠墊板的彈性分開式扣件,以減少輪軌間的沖擊,起到減振、減噪的作用,可以達到一定減振效果。②為減小梁軌作用力,在梁端,扣件的軌下墊板采用復合膠板;在梁中部,扣件的軌下墊板采用普通橡膠墊板。③根據環保要求,采取分級減振措施。一般減振地段(減振要求<5dB)采用彈性減振扣件,較高減振地段(減振要求<10dB)采用軌道減振器扣件減振。④控制軌道不平順是降低輪軌之間振動與噪聲的有效措施,加強軌道不平順管理,制定嚴格的養護維修計劃,定期對鋼軌頂面不平度進行打磨、車輪鏇圓,使軌面平順,輪軌接觸良好,以減少振動和噪聲。測試結果表明:鋼軌打磨后,在振動頻率為8~100Hz范圍內,振動水平下降4~8dB,站臺上的振動水平下降5~15dB。2.2軌道減振措施蘇州軌道交通一號線為了軌道減振,采取了下列措施:①軌道專業的減振措施以敏感點所在功能區標準為依據;②本工程預測振動超標值不大,對環評預測的控保建筑,采用軌道減振器扣件可降低振動10dB左右;③對所在功能區,按1類標準預計白天振動超標的地區采用軌道減振器扣件降低振動、固體聲的影響;④兩線交叉地段的減振問題是各城市軌道交通網絡化建設之后帶來的新問題,為避免兩線間的相互振動空腔放大作用,減小兩線間的振動相互干擾,減少兩結構之間的動荷載傳遞,應采取軌道減振器扣件減振。2.3全線減振措施①道岔采用可焊接的9號曲線型尖軌道岔,消除接頭;②對鋼軌頂面不平度進行打磨,使軌面平順,輪軌接觸良好,以減少振動和噪音;③小半徑曲線鋼軌側面涂油,不僅可減少鋼軌側面磨耗,也可減少由摩擦和不均勻磨耗引起的輪軌振動與噪聲;④軌道施工時,嚴格控制施工技術標準,對軌道進行經常性的養護維修,保持其良好狀態,保證列車運行平穩。蘇州軌道交通一號線設計采用軌道減振器扣件減振,可以使軌道交通沿線基本達到1類居民、文教區標準。采用軌道減振器扣件減振的軌道長度為單線13742m。對沿線有較高減振和特殊減振地段,分別采用了軌道減振器扣件和鋼彈簧浮置板道床減振。
3電磁輻射污染防治措施
①主變電站110kV高壓進線采用地下電纜,考慮土壤及電纜自身絕緣的屏蔽作用,可有效防止高壓輸電線的電磁輻射影響;②變電站采用戶內型,變電設備置于室內,房屋建筑可以屏蔽一部分電磁輻射,避免陰雨天的高壓放電;③高架線路接觸網接頭盡量避免設置在居民住宅附近,以降低受電弓離線打火對居民電視收視效果的影響。
4綠化及景觀優化設計