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1、城市轨道交通列车噪声预测模型研究摘 要 以已建立的城市轨道交通噪声预测模型为基础,提出改进的噪声预测模型。明确了各预测参数,采用对数回归关系确定了各影响因子与等效声级的关系。运用预测模型对长春轻轨噪声进行了预测。通过与实测结果进行比较,预测值与实际结果的误差<1dB(A),表明所提出的预测模型可精确反映长春轻轨的噪声级。关键词 城市轨道交通,噪声预测模型 消除噪声对环境产生的影响,已成为当前交通运输工程中紧迫的任务之一。本文提出了城市轨道交通噪声的预测模型。该模型适用于轮轨式轨道交通的地面线路和高架线路,包括地铁、城市铁路、轻轨和有轨电车,但不包括
2、磁浮线路。1噪声的评价指标为反映轨道交通噪声对环境的影响程度,需要有一个对噪声的评价指标。以下就常用的评价指标做简略介绍。1.1A声级(L)用响度来反映人耳对声音的主观感觉太复杂,于是在等响曲线中选了3条曲线,响度分别是40phon,70phon和100phon。按照这3条曲线的形状,设计出A、B、C3条计权网络,作为噪声测量仪器———声级计的组成部分,直接读出A声级、B声级、C声级。实际表明,不论声音强度是高还是低,A声级都可以较好地反映人耳对噪声的主观感觉,因为它对人耳不敏感的低频声衰减多些,而中频衰减少些,高频不衰减甚至有些放大。此外,在所有的评价方
3、法中,A声级同人耳的损伤程度也能对应得很好:A声级越高,损伤愈严重。因此用A声级可对声音大小进行测量、评价。1.2暴露声级(SEL)“暴露”代表单一列车通过时段内某一定点接收到的声能量总和,通常简记为“SEL”。暴露声级的数学表达式如下:式中:PA(t)为某时刻该噪声源在定点产生的瞬时A计权声压;Pref为参考声压,Pref=20μPa;LA(t)为t时刻在定点测得的A计权声级。在有效时间t1-t2内测点接收到的噪声能量可代表整个噪声过程在该点产生的能量。1.3等效连续A声级(Leq)等效连续A声级是指随时间变化的噪声级在测量时间T内与其能量相等的连续稳定
4、噪声级,其定义为:式中:Leq为等效连续A声级,dB(A);T为等效声级的计算时间;其余变量同上。在轨道交通噪声预测中,等效声级是指相同的运行条件下,同类型列车在某测点的等效声级Leq,常按下式进行计算:Leq=LSEL+10lgN-10lgT(4)4式中:N为时间T内通过的列车数量;LSEL为单一列车的暴露声级。可通过现场直接测量和模型计算两种方法确定列车的Leq。直接测量给出了既有线路噪声状况的精确数据,但在需要预测线路噪声(如设计新线路)时,该方法是行不通的。此时可模拟线路投入使用的情形,这就要求建立预测噪声级的数学模型。本文在研究国外成果的基础上,
5、借鉴近来相关技术的最新发展,提出更加准确反映噪声级与影响因素之间关系的改进模型,以更加精确地反映城市轨道交通列车运行噪声级。2城市轨道交通噪声预测模型预测模型的精确性取决于以下方面:噪声影响因子(或影响噪声级结果的物理参数)、影响因子的数量及量化它们对噪声影响时的精确程度。本文阐述的计算模型包括距离衰减、空气衰减、地形和声屏障衰减,以及列车流量、列车速度、列车编组、钢轨打磨及不平顺、机车和轨道使用时间等影响因子。对于轨道上运行的列车,其噪声级计算公式为[1]:式中:L′Aeq指参考点处的1h等效连续声级,参考点距轨道中心线7.5m,距轨面高1.5m;ΔLA
6、K是考虑地面反射、吸收引起的衰减,绿化林带衰减,有低密度建筑物地区的衰减,屏障与地形衰减,相毗邻的建筑区衰减,声音沿轨道全长传播时的衰减等因素的噪声级修正量。某些特殊情形下必须考虑修正量,见表1。3列车噪声级的预测预测计算中主要考虑车辆运行噪声。该声源可视为有限长运动线声源。L′Aeq可按下式计算:式中:m为每小时列车流量;p为常数,通过类比并参考欧洲电车噪声预测方法中的取值,取p=1.24;n为噪声影响因子数目;Fi为噪声影响因子,其中F1为列车速度因子,F2为轨道坡度因子,F3为钢轨不平顺因子,F′3为钢轨打磨因子,F4为列车使用时间因子,F5为轨道使
7、用时间因子,F6为列车编组状况因子。4噪声影响因子分析1)L′Aeq与列车流量的关系L′Aeq,m=10lgm1.24(7)式中:m为每小时经过轨道断面的列车数量,m∈[1,70]。2)L′Aeq与速度的关系列车速度与钢轨类型有关。这一因子与噪声级的关系为:L′Aeq,v=10lgF1=10lgvx(8)式中:v为列车速度,v∈[1,80];x为指数,通过查表确定。 3)L′Aeq与轨道坡度的关系4L′Aeq,s=10lgF2=10lg100.001s=0.01s(9)式中:s为轨道的纵向坡度,取0~60‰。4)L′Aeq与轨道不平顺及钢轨打磨的关系钢轨
8、不平顺与等效声级的关系如下:L′Aeq,l=10lgF3=10lg
