1、城市軌道交通噪聲控制方法及其對策研究1前言城市軌道交通噪聲污染是個非常復雜的問題。它與車輛噪聲、輪軌噪聲、軌道構造、路基、橋梁構造、車輛運行速度以及周邊環境都有親密關系,解決城市軌道交通噪聲問題是一個綜合的系統工程。本文針對北京城市鐵路地面軌道交通線噪聲產生的根本規律、噪聲影響程度的評估方法,從理論上進展了研究;對不同道路構造類型、不同車速和行駛方向產生的噪聲,進展了現場實測,獲得了關于軌道交通噪聲理論計算所需要的重要參考數據。根據理論計算結果及消聲設備的消聲原理和性能特點,提出了北京城市鐵路地面軌道交通線噪聲控制對策。按所提出的控制方法在北京城市鐵路地面軌道交通線沿線施行后,其噪聲值完全控制

2、在國家有關噪聲標準范圍內,降噪效果到達了預期的目的。2城市軌道交通噪聲的理論計算與實測分析影響城市軌道交通噪聲輻射大小的因素很多,但最重要的有兩個,一是列車自身的噪聲輻射,這主要由列車的牽引噪聲(主要取決于電機噪聲)、空調噪聲以及車體的噪聲輻射;另一個是輪軌噪聲,這主要來源于輪軌的摩擦、撞擊以及輪軌的阻尼特性、路基、道床等因素。本文主要針對輪軌噪聲進展研究。2.1城市軌道交通噪聲的理論計算根據聲傳播理論,軌道交通噪聲可看作為一不相干的有限長的線聲源。根據不相干有限長線聲源的理論,垂直間隔 線聲處的聲強i為:2.2北京城市軌道交通噪聲的計算與分析北京城市鐵路是北京市第一條地面輕軌交通線,全長41

3、k,沿途有許多居民住宅區,屬于環境噪聲敏感地段。2.2.1列車7.5處軌道交通噪聲值l0值確實定根據軌道交通噪聲計算式(6),需要提供車速為60k/h時間隔 鋼軌7.5處列車的a計權噪聲級l0,而該值通常需要由實驗確定。城市鐵路道路構造一般有三種類型:地面線路、高路堤線路和高架線路,本研究重點選擇了具有這三種不同道路構造類型特點的軌道交通噪聲情況進展了現場實測。噪聲實測值分別見圖一、圖二、圖三。由圖可知:軌道交通道路構造不同,其噪聲輻射程度也不同,以地面線路最低,高架線路最高;隨著車速的增加,噪聲輻射程度呈增加的趨勢;距鋼軌的間隔 越遠,噪聲輻射程度越校考慮到車速不同,輻射噪聲不同的影響因素,

4、通常在計算平均輻射噪聲值時,取5570k/h之間測量值的平均值,作為相當于車速為60k/h、間隔 鋼軌7.5處的列車軌道交通噪聲基準值l0。本研究綜合上列三圖的實測結果,對車速為60k/h、間隔 鋼軌7.5處不同線路構造的軌道交通噪聲基準值l0取值如下:地面線路:l0=84.6dba(實測平均值)85dba(基準值)高路堤線路:l0=89.2dba(實測平均值)89dba(基準值)高架線路:l0=91.6dba(實測平均值)92dba(基準值)另外,對于不同車速,由于r=7.5處的實際測量值與基準噪聲值的偏向也不一樣,因此在計算軌道交通噪聲時需要對車速修正。2.2.2軌道交通噪聲衰減與間隔 增

5、加的關系表2給出了軌道噪聲隨間隔 衰減的實測值與基準噪聲值l0的比較,從而使經過間隔 修正后的噪聲值更接近實測值。圖四為軌道交通噪聲衰減與間隔 增加的關系。由圖可見,隨著間隔 的增加,軌道噪聲的影響大幅度下降,當遠離鋼軌120時,軌道交通噪聲的影響已被衰減了12dba。2.2.3軌道交通噪聲的頻率特性由高路堤段上、下行線實測的軌道交通噪聲頻譜圖(圖五、六)可看出,軌道交通噪聲具有兩個明顯的峰值,一個在低頻,一個在中頻。低頻主要在5063hz,中頻主要在5001000hz。本研究,主要針對5002000hz頻率段的軌道交通噪聲,進展控制對策及其方法研究。3城市軌道交通噪聲控制對策3.1城市軌道交

6、通噪聲控制的主要措施(1)合理規劃。通常線路的選擇既要考慮充分發揮城鐵交通的作用和經濟利益,同時也要盡量避開居民集中的地區,例如美國芝加哥的城鐵就修建在高速公路的中間,間隔 公路兩旁的建筑物很遠,其噪聲影響顯然低于公路交通噪聲。在城市開展規劃中,居民住宅和醫院、學校等噪聲敏感建筑物應遠離地鐵,以防止遭受噪聲的影響。(2)開展低噪聲車輛。車輛噪聲是軌道交通重要的噪聲源,它主要由電機、風扇、壓縮機和車體本身的振動產生。因此開發低噪聲電機和低噪聲風扇產品,做好壓縮機的隔聲和消聲器,進步車體的隔聲、利用阻尼和隔振技術降低車體的輻射噪聲,是降低城市車輛交通噪聲的有效措施,采取這些措施后,可使車輛本身的噪

7、聲至少降低10dba。(3)降低輪軌噪聲。輪軌噪聲是軌道交通噪聲的一個主要噪聲源。它主要是由車輪與鐵軌的撞擊和摩擦產生。降低輪軌噪聲主要措施包括給車輪和鐵軌加阻尼材料,橡膠車輪,短軌換長軌,以減少接縫,降低鐵軌本身的振動,給車輪加裙邊等。采取這些措施后,也可使輪軌噪聲降低810dba。(4)修建聲屏障。當聲波在傳播的途徑中遇到障礙物時,會產生輻射,有相當一局部聲音能量被反射回來,只有局部聲能繞過障礙物傳到另一邊,從而使噪聲得到降低。因此聲屏障是降低傳播途中聲能量的重要措施。(5)建筑物隔聲。在許多情況下,當環境條件受到限制,也可考慮建筑物隔聲,特別是門窗的隔聲是主要的措施,一般的隔聲量也能到達

8、2030dba。(6)綠化減噪。綠化減噪措施是一種生態降噪的措施。通常100的林帶,約有10dba的降噪效果,因此在條件容許的環境下,可以和聲屏障結合起來,既起到吸聲的效果,又可以美化環境。3.2城市鐵路聲屏障工程施行及效果評估3.2.1聲屏障的原理聲屏障是設于噪聲源和受保護噪聲敏感點之間的聲學障板,是用來降低噪聲對噪聲敏感點局部環境污染的重要措施之一。當交通噪聲遇到聲屏障后產生反射,只有局部聲能越過聲屏障頂端繞射到其反面,在反面形成聲影區。聲屏障設計的根本原那么是使受聲點(噪聲敏感區)處于聲影區內,即聲屏障可以阻擋聲源的直達聲,使繞射聲盡量減少為原那么。聲屏障繞射的聲衰減取決于噪聲的聲程差和

9、聲源的噪聲頻率。聲程差越大,聲衰減越大。聲程差和受聲點離聲屏障的間隔 以及聲屏障材料的聲學性能等因素有關。聲屏障越高,聲源和受聲點離聲屏障越近,那么聲程差越大。有限長度的聲屏障還應同時考慮屏障長度方向兩端的繞射聲衰減。此外,噪聲的頻率越高,繞射的聲衰減也越大。聲屏障的設計目的值即為聲屏障的插入損失。通常,城市鐵路列車編組為4節列車,每列車輛總長約100,每列車相當于一個流動的線聲源,保護噪聲敏感點的聲屏障的長度大于列車的長度,因此在計算聲屏障的插入損失時采用無限長線聲源的計算方法。3.2.2北京城市鐵路交通噪聲聲屏障控制措施為使噪聲控制做到技術和經濟合理,北京城鐵吸收了國內外先進的技術,在聲屏

10、障的構造形式和材質等方面做了重點研究。聲屏障的構造形式。按噪聲敏感地帶與線路的實際關系及隔聲要求,將全線的聲屏障設計為三種形式,即全封閉式、半封閉式和直立式。聲屏障的吸聲局部為ha-s型吸聲板或波浪吸聲板,透明局部為夾膠玻璃或耐力板。波浪吸聲板內部吸聲材料采用無緘憎水玻璃布包裹離心玻璃棉,隔聲指數st30;夾膠玻璃構造的兩外側玻璃厚5,中間為0.76厚的膠膜,隔聲指數st30;耐力板采用透明耐光板,隔聲指數st25。全線共設置單側聲屏障6.4k,全封閉聲屏障756,總計432492。3.2.3聲屏障降噪處理方案圖七為典型段的城市軌道交通噪聲控制聲屏障外觀圖。表3列出了聲屏障的形式、點位、屏障高

11、度及長度。3.2.4施行效果評估通過北京市環境保護監測中心對建成的聲屏障效果的抽查監測,結果說明被保護的敏感點目的白天城鐵交通噪聲均低于?交通干線兩側白天70dba的環境噪聲標準?,各敏感點的等效聲壓級在56.2dba-66.2dba的范圍內。平均降噪效果根本到達了預期的目的,特別是全封閉的聲屏障的降噪效果可達30dba以上(見表4)。4結論北京城市鐵路的聲屏障工程是首次對軌道交通噪聲傳播的規律及治理進展了理論的討論和實際的應用,結果說明聲屏障示范工程是成功的。軌道交通不同道路構造的噪聲輻射程度不同,以地面線路最低,高架線路最高。在車速為60k/h、間隔 鋼軌7.5處不同線路構造的軌道交通噪聲基準值l0取值如下:地面線路:l0=84.6dba(實測平均值)85dba(基準值)高路堤線路:l0=89.2dba(實測平均值)89dba(基準值)高架線路:l0=91.6dba(實測平均值)92dba(基準值)當間隔 很遠時,噪聲隨間隔 的衰減是符合點聲源的衰減規律的,即間隔 增加一倍,衰減約6dba。城市鐵路的聲屏障工程減噪效果明顯,敏感點的噪聲平均下降了近10dba,到