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1、城市轨道交通噪声控制方法及其对策研究1前言城市轨道交通噪声污染是个非常复杂的问题。它与车辆噪声、轮轨噪声、轨道结构、路基、桥梁结构、车辆运行速度以及周边环境都有密切关系,解决城市轨道交通噪声问题是一个综合的系统工程。本文针对北京城市铁路地面轨道交通线噪声产生的基本规律、噪声影响程度的评估方法,从理论上进行了研究;对不同道路结构类型、不同车速和行驶方向产生的噪声,进行了现场实测,取得了关于轨道交通噪声理论计算所需要的重要参考数据。根据理论计算结果及消声设备的消声原理和性能特点,提出了北京城市铁路地面轨道交通线噪声控制对策。按所提出的控制方法在北京城市铁路地面轨道交通线沿线实施后,
2、其噪声值完全控制在国家有关噪声标准范围内,降噪效果达到了预期的目标。2城市轨道交通噪声的理论计算与实测分析影响城市轨道交通噪声辐射大小的因素很多,但最重要的有两个,一是列车自身的噪声辐射,这主要由列车的牵引噪声(主要取决于电机噪声)、空调噪声以及车体的噪声辐射;另一个是轮轨噪声,这主要来源于轮轨的摩擦、撞击以及轮轨的阻尼特性、路基、道床等因素。本文主要针对轮轨噪声进行研究。2.1城市轨道交通噪声的理论计算根据声传播理论,轨道交通噪声可看作为一不相干的有限长的线声源。根据不相干有限长线声源的理论,垂直距离线声γ处的声强I为:2.2北京城市轨道交通噪声的计算与分析北京城市铁路是北京
3、市第一条地面轻轨交通线,全长41km,沿途有许多居民住宅区,属于环境噪声敏感地段。2.2.1列车7.5m处轨道交通噪声值L0值的确定根据轨道交通噪声计算式(6),需要提供车速为60km/h时距离钢轨7.5m处列车的A计权噪声级L0,而该值通常需要由实验确定。城市铁路道路结构一般有三种类型:地面线路、高路堤线路和高架线路,本研究重点选择了具有这三种不同道路结构类型特点的轨道交通噪声情况进行了现场实测。噪声实测值分别见图一、图二、图三。4由图可知:轨道交通道路结构不同,其噪声辐射水平也不同,以地面线路最低,高架线路最高;随着车速的增加,噪声辐射水平呈增加的趋势;距钢轨的距离越远,噪
4、声辐射水平越小。考虑到车速不同,辐射噪声不同的影响因素,通常在计算平均辐射噪声值时,取55~70km/h之间测量值的平均值,作为相当于车速为60km/h、距离钢轨7.5m处的列车轨道交通噪声基准值L0。本研究综合上列三图的实测结果,对车速为60km/h、距离钢轨7.5m处不同线路结构的轨道交通噪声基准值L0取值如下:地面线路:L0=84.6dBA(实测平均值)≈85dBA(基准值)高路堤线路:L0=89.2dBA(实测平均值)≈89dBA(基准值)高架线路:L0=91.6dBA(实测平均值)≈92dBA(基准值)另外,对于不同车速,由于r=7.5m处的实际测量值与基准噪声值的偏
5、差也不一样,因此在计算轨道交通噪声时需要对车速修正。2.2.2轨道交通噪声衰减与距离增加的关系表2给出了轨道噪声随距离衰减的实测值与基准噪声值L0的比较,从而使经过距离修正后的噪声值更接近实测值。图四为轨道交通噪声衰减与距离增加的关系。由图可见,随着距离的增加,轨道噪声的影响大幅度下降,当远离钢轨120m时,轨道交通噪声的影响已被衰减了12dBA。2.2.3轨道交通噪声的频率特性由高路堤段上、下行线实测的轨道交通噪声频谱图(图五、六)可看出,轨道交通噪声具有两个明显的峰值,一个在低频,一个在中频。低频主要在50~63Hz,中频主要在500~1000Hz。本研究,主要针对500~
6、2000Hz频率段的轨道交通噪声,进行控制对策及其方法研究。3城市轨道交通噪声控制对策3.1城市轨道交通噪声控制的主要措施(1)合理规划。通常线路的选择既要考虑充分发挥城铁交通的作用和经济利益,同时也要尽量避开居民集中的地区,例如美国芝加哥的城铁就修建在高速公路的中间,距离公路两旁的建筑物很远,其噪声影响显然低于公路交通噪声。在城市发展规划中,居民住宅和医院、学校等噪声敏感建筑物应远离地铁,以避免遭受噪声的影响。(2)发展低噪声车辆。车辆噪声是轨道交通重要的噪声源,它主要由电机、风扇、压缩机和车体本身的振动产生。因此开发低噪声电机和低噪声风扇产品,做好压缩机的隔声和消声器,提高
7、车体的隔声、利用阻尼和隔振技术降低车体的辐射噪声,是降低城市车辆交通噪声的有效措施,采取这些措施后,可使车辆本身的噪声至少降低10dBA。(3)降低轮轨噪声。轮轨噪声是轨道交通噪声的一个主要噪声源。它主要是由车轮与铁轨的撞击和摩擦产生。降低轮轨噪声主要措施包括给车轮和铁轨加阻尼材料,橡胶车轮,短轨换长轨,以减少接缝,降低铁轨本身的振动,给车轮加裙边等。采取这些措施后,也可使轮轨噪声降低8～10dBA。(4)修建声屏障。当声波在传播的途径中遇到障碍物时,会产生辐射,4有相当一部分声音能量被反射
