Dlaczego szyny metra skrzypią?


Zanim odpowiem na to pytanie, chcę powiedzieć, że jest ono niezwykle ważne, ponieważ porusza problem hałasu. Z hałasem , a właściwie z hałasami, przyzwyczajamy się do nich, normalizujemy je i nie zdajemy sobie sprawy, jak bardzo są uciążliwe i jak ogromny stres powodują. Nie mówię tu tylko o tym sporadycznym hałasie, o szynach metra , o które pytasz, ale o wszystkich hałasach, których doświadczamy w życiu codziennym, dopóki ich nie znormalizujemy.
Hałas szyn, metra lub pociągów to hałas toczenia, czyli hałas pochodzący z chropowatości koła i szyny. Ta chropowatość jest źródłem dźwięku przenoszonego zarówno na koło, jak i szynę. Koło i szyna stają się drgającymi powierzchniami, które generują ten dźwięk.
Problem jest dobrze znany. Badano go od lat 70. i 80. XX wieku. Nie dotyczy on tylko metra; dotyczy również kolei, ponieważ oba rodzaje transportu mają tę samą konfigurację: metalowe koła i metalowe szyny. Nawet podkłady kolejowe – poprzecznice łączące szyny – mogą być wzbudzane przez te drgania i stać się elementami promieniującymi, co oznacza, że zamieniają drgania na fale dźwiękowe – właśnie ten dźwięk jest źródłem pytania.
Jest to dobrze przebadane i doskonale zmodelowane. Zaproponowano i wdrożono nawet pewne rozwiązania. Na przykład, hałas toczenia został znacznie zredukowany po wymianie hamulców szczękowych na tarczowe. Hamulce szczękowe opierają się na samej powierzchni koła, co zwiększa chropowatość powodującą problem, podczas gdy hamulec tarczowy nie oddziałuje na powierzchnię styku: dlatego jest znacznie cichszy.
Ulepszono również konstrukcję kół. Na przykład, mniejsze koła redukują hałas. Im mniejsza powierzchnia wibrująca, tym mniej hałasu generuje. Ponieważ jednak problem leży w połączeniu chropowatości koła i szyny, jest to bardzo trudny problem do rozwiązania, ponieważ chropowatość ta będzie zawsze obecna i bardzo trudno ją zmodyfikować.
Jeśli zmniejszymy rozmiar koła, a nawet szyny, zmniejszymy powierzchnię promieniowania, a tym samym moc promieniowania – generowane przez nie fale dźwiękowe – będzie niższa. Dlatego nowsze pociągi są zazwyczaj cichsze, ponieważ zawierają te drobne ulepszenia.
Metro ma dodatkowy problem oprócz kolei: przebiega w tunelu, co pogarsza sytuację, ponieważ tunel jest przestrzenią o wysokim pogłosie: wzmacnia wszystkie dźwięki wytwarzane przez pociąg, zarówno hałas toczenia, o który pytasz, jak i wszelkie inne. Z tego powodu hałas szyn jest w metrze znacznie głośniejszy niż na otwartej stacji kolejowej.
Soledad Torres Guijarro posiada doktorat z inżynierii telekomunikacyjnej i jest profesorem na Uniwersytecie w Vigo . Jej badania koncentrują się na przetwarzaniu sygnałów audio i akustyce.
Pytanie wysłane e-mailem przez Lukę Péreza Lazkoza (12 lat).
Koordynacja i pisanie: Victoria Toro .
Nosotras Respondemos to cotygodniowe konsultacje naukowe, sponsorowane przez program L'Oréal-Unesco „Dla Kobiet w Nauce” oraz Bristol Myers Squibb , które odpowiadają na pytania czytelników dotyczące nauki i technologii. Na te pytania odpowiadają naukowcy i technolodzy, członkowie AMIT (Stowarzyszenia Kobiet Naukowców i Technologów). Pytania prosimy przesyłać na adres [email protected] lub za pomocą hashtagu #nosotrasrespondemos.
Porady udzielane w tej klinice mają charakter ogólny i nie zastępują porady lekarskiej. W razie pytań dotyczących konkretnego problemu prosimy o skonsultowanie się z lekarzem.
EL PAÍS