摘　要:以既有(you)城(cheng)市(shi)軌道(dao)交通噪聲(sheng)(sheng)實測數(shu)據(ju)及森(sen)林小火車(che)隔聲(sheng)(sheng)屏(ping)試驗數(shu)據(ju)為基(ji)礎,利用聲(sheng)(sheng)學相(xiang)似律,分析了城(cheng)市(shi)軌道(dao)交通噪聲(sheng)(sheng)源特性(xing)及不同類型隔聲(sheng)(sheng)屏(ping)降噪效果,并將研究成果運用于(yu)武漢市(shi)軌道(dao)交通一號(hao)線一期(qi)工(gong)程的(de)噪聲(sheng)(sheng)控制(zhi)工(gong)程設計,實際測量表明(ming),試驗結(jie)果與(yu)實際工(gong)程結(jie)果基(ji)本吻合(he),設計達(da)到了預期(qi)目(mu)標。

關鍵詞:軌道交(jiao)通　隔聲屏(ping)　研究(jiu)　設計

1 概述

武漢市(shi)軌道交通(tong)一(yi)號(hao)線一(yi)期(qi)工(gong)程(cheng)(cheng)從(cong)宗關至黃浦(pu)路,全長10余公里,采(cai)用全高架橋梁形式貫穿武漢市(shi)鬧市(shi)區(qu),沿(yan)(yan)線環境(jing)敏感點眾(zhong)多。軌道交通(tong)運(yun)營后(hou),不可(ke)避(bi)免(mian)地對沿(yan)(yan)線環境(jing)造成(cheng)不同(tong)程(cheng)(cheng)度的影響,沿(yan)(yan)線高層建筑(zhu)的部分樓層大多數將超(chao)標,噪聲控制設(she)計(ji)是武漢市(shi)軌道交通(tong)工(gong)程(cheng)(cheng)設(she)計(ji)的重點和難點。

為配合武漢(han)(han)市(shi)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)交通(tong)(tong)(tong)工(gong)程(cheng)設(she)(she)計(ji),鐵(tie)道(dao)第四(si)勘察設(she)(she)計(ji)院(yuan)對本工(gong)程(cheng)列了專題科研項(xiang)目,研究項(xiang)目以既有城市(shi)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)交通(tong)(tong)(tong)噪(zao)(zao)聲(sheng)實測數據及森林小火車(che)隔聲(sheng)屏(ping)試(shi)(shi)驗數據為基礎,并利(li)用聲(sheng)學相似律,研究了武漢(han)(han)市(shi)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)交通(tong)(tong)(tong)列車(che)噪(zao)(zao)聲(sheng)源特性(xing)及噪(zao)(zao)聲(sheng)控制(zhi)設(she)(she)防值、軌(gui)(gui)(gui)道(dao)交通(tong)(tong)(tong)噪(zao)(zao)聲(sheng)環境影響范圍及程(cheng)度(du)研究、不同類(lei)型隔聲(sheng)屏(ping)的(de)降噪(zao)(zao)效(xiao)果(guo)試(shi)(shi)驗、提出了武漢(han)(han)市(shi)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)交通(tong)(tong)(tong)噪(zao)(zao)聲(sheng)控制(zhi)工(gong)程(cheng)設(she)(she)計(ji)方案(an),并成功地(di)運用于武漢(han)(han)市(shi)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)交通(tong)(tong)(tong)的(de)隔聲(sheng)屏(ping)設(she)(she)計(ji)。

2 城市軌道交通噪聲源特性及環境影響測量分析

2.1 城市軌道(dao)噪聲源特(te)性

不同(tong)車(che)輛在國內既有軌道交通(tong)上運(yun)行的噪(zao)聲源(yuan)特性測量結(jie)果見表1。

天津地鐵以及上(shang)海(hai)明(ming)珠線的噪(zao)聲(sheng)頻譜特性見圖1。

根據(ju)CJ/T5021~1995《輕軌(gui)交通(tong)車輛通(tong)用(yong)技術條(tiao)件(jian)》中的規定,車輛以70km/h速(su)度運行時,距軌(gui)道(dao)中心線7.5m處,車輛噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)不得超過82dBA。但從上(shang)述資料可(ke)以看(kan)出,車輛以70km/h速(su)度運行時,距離軌(gui)道(dao)中心線7.5m處,車輛噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)均(jun)超過或(huo)接(jie)近90dBA,峰值(zhi)出現在500HZ~600HZ處,63~4000HZ頻(pin)譜范圍內聲(sheng)(sheng)級均(jun)超過75dBA,所以武漢市城市軌(gui)道(dao)交通(tong)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)控(kong)制(zhi)工程的設防值(zhi)選擇為90dBA。

2.2 城市軌道交(jiao)通噪(zao)聲(sheng)環境(jing)影響測量分析

為了分析武漢(han)市城市軌(gui)道交(jiao)通噪聲環境(jing)影響的范圍和程度(du),對既有的城市高架軌(gui)道交(jiao)通線進行(xing)了噪聲測(ce)(ce)(ce)量,測(ce)(ce)(ce)量區段的橋高約8~10m,距橋梁中心(xin)線為20m處,列車運(yun)行(xing)噪聲瞬(shun)時值測(ce)(ce)(ce)量結果(guo)見(jian)表2。

從表2可以看出,城市高架軌道交通的(de)噪(zao)聲(sheng)(sheng)隨高度的(de)變化(hua)明顯變化(hua),在(zai)6層(ceng)以下及16層(ceng)以上(shang)相對于中(zhong)間樓層(ceng)小,呈明顯的(de)蝶形分布(bu)。在(zai)距橋梁中(zhong)心線為20m的(de)建筑(zhu)處,列車運(yun)行噪(zao)聲(sheng)(sheng)的(de)瞬(shun)時值基(ji)本都(dou)超過90dBA,8-12層(ceng)甚至超過95dBA,預計隨著車速的(de)提(ti)高環(huan)境噪(zao)聲(sheng)(sheng)會進一步提(ti)高。

2.3 輪軌噪聲與橋(qiao)梁振動二(er)次輻射噪聲測量分析

測量(liang)點(dian)距橋(qiao)梁中心(xin)線(xian)為10m處,列車(che)運行噪聲瞬(shun)時值測量(liang)結果見表3,在測點(dian)與軌道(dao)之(zhi)間(jian)設置了約4m高直立式(shi)隔(ge)聲屏。

從表3看出,列車在遠軌離測量(liang)點(dian)的(de)軌道(dao)上運行(xing)時的(de)噪聲(sheng)超過(guo)90dBA,但在靠近(jin)測量(liang)點(dian)的(de)軌道(dao)上運行(xing)時的(de)噪聲(sheng)卻小于(yu)90dBA,這說明聲(sheng)屏(ping)障對近(jin)軌的(de)降噪效果好(hao)于(yu)遠軌。

同時(shi)從表(biao)3還可以(yi)看出,對(dui)于(yu)(yu)(yu)在(zai)靠近(jin)測量點的(de)(de)(de)軌(gui)道上運行的(de)(de)(de)列車噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng),在(zai)高于(yu)(yu)(yu)橋(qiao)(qiao)面的(de)(de)(de)5樓(lou)(lou)(lou)窗(chuang)外測量值(zhi)為86.3dBA,而(er)在(zai)3樓(lou)(lou)(lou)窗(chuang)外卻達到89.2dBA,測量數(shu)據顯示在(zai)此(ci)測點處,聲(sheng)(sheng)(sheng)屏障(zhang)對(dui)5樓(lou)(lou)(lou)窗(chuang)的(de)(de)(de)降(jiang)噪(zao)效果(guo)好(hao)于(yu)(yu)(yu)3樓(lou)(lou)(lou),這顯然與(yu)聲(sheng)(sheng)(sheng)屏障(zhang)在(zai)低(di)處的(de)(de)(de)降(jiang)噪(zao)效果(guo)好(hao)于(yu)(yu)(yu)高處的(de)(de)(de)理論不(bu)一(yi)致,造成這種不(bu)一(yi)致的(de)(de)(de)原因在(zai)于(yu)(yu)(yu):高架軌(gui)道交通(tong)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)主要由輪軌(gui)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)和(he)橋(qiao)(qiao)梁(liang)振動二(er)次輻射(she)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)兩部分組成,而(er)聲(sheng)(sheng)(sheng)屏障(zhang)只(zhi)能降(jiang)低(di)輪軌(gui)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng),而(er)對(dui)橋(qiao)(qiao)梁(liang)振動二(er)次輻射(she)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)并無(wu)作用。由于(yu)(yu)(yu)3樓(lou)(lou)(lou)測點距(ju)橋(qiao)(qiao)梁(liang)更近(jin),受橋(qiao)(qiao)梁(liang)振動二(er)次輻射(she)噪(zao)聲(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)影響大于(yu)(yu)(yu)5樓(lou)(lou)(lou),由此(ci)造成聲(sheng)(sheng)(sheng)屏障(zhang)在(zai)3樓(lou)(lou)(lou)處的(de)(de)(de)降(jiang)噪(zao)效果(guo)差于(yu)(yu)(yu)5樓(lou)(lou)(lou)。

由此可以(yi)推斷,城(cheng)市軌道交(jiao)通噪(zao)聲(sheng)在橋(qiao)面(mian)以(yi)上部(bu)分,輪(lun)軌噪(zao)聲(sheng)是(shi)最主要的(de)噪(zao)聲(sheng)源(yuan),而(er)在橋(qiao)面(mian)以(yi)下(xia)部(bu)分,橋(qiao)梁振動二次輻射噪(zao)聲(sheng)的(de)貢獻則不可忽視(shi),由于它(ta)的(de)影響隔聲(sheng)屏的(de)降噪(zao)效(xiao)果而(er)大幅度下(xia)降了(le)。

3 隔聲屏降噪效果模型試驗研究

隔(ge)聲(sheng)屏(ping)(ping)在實(shi)際軌(gui)道線(xian)路(lu)上進行試驗(yan),其結果(guo)不(bu)僅(jin)直觀,而且可靠,但1∶1的(de)屏(ping)(ping)障試件制作(zuo)和實(shi)際車(che)輛運行費用的(de)投資(zi)較大(da),很難進行多種形式的(de)隔(ge)聲(sheng)屏(ping)(ping)降噪(zao)效果(guo)比較試驗(yan)。經多次研討和比較,最后選(xuan)擇森林公園游覽小火(huo)車(che)線(xian)路(lu)作(zuo)為試驗(yan)路(lu)軌(gui),其火(huo)車(che)外尺寸、軌(gui)道寬度和實(shi)際軌(gui)道近(jin)似為1∶2,所(suo)以隔(ge)聲(sheng)屏(ping)(ping)試驗(yan)采用1∶2縮(suo)比模型試驗(yan)。根據試驗(yan)結果(guo),利用聲(sheng)學相似律(lv)推(tui)測實(shi)際隔(ge)聲(sheng)屏(ping)(ping)的(de)降噪(zao)效果(guo)。

3.1 隔(ge)聲屏模型試(shi)驗研究的理論基礎

聲(sheng)(sheng)(sheng)學縮比模(mo)型試驗是建立在聲(sheng)(sheng)(sheng)學相(xiang)似性法則基(ji)礎上的,即當ka相(xiang)同(tong)(tong)時(shi),表現出相(xiang)同(tong)(tong)的聲(sheng)(sheng)(sheng)學規律。其中:k=f/ck為(wei)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)數、f為(wei)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)頻(pin)率、c為(wei)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)速(su)度、a為(wei)環境的幾何尺寸。

根(gen)據k0a0=k1a1的要求,結合城市軌道交通(tong)實(shi)(shi)際寸(cun)尺(chi)(chi)與森(sen)林公園小火車的尺(chi)(chi)寸(cun)基本(ben)為(wei)2∶1的實(shi)(shi)際情況,本(ben)次試驗采用2∶1縮比試驗,即(ji)所有的試驗模型及環境參(can)數均(jun)按2∶1縮比制作及布置。即(ji)時(shi)模型試驗在頻率為(wei)f、幾(ji)何尺(chi)(chi)寸(cun)為(wei)a處的降(jiang)噪效果,相(xiang)當于實(shi)(shi)際環境中在頻率為(wei)f/2、幾(ji)何尺(chi)(chi)寸(cun)為(wei)2×a處的降(jiang)噪效果。

3.2 隔(ge)聲屏模型試驗

隔(ge)聲屏(ping)模(mo)型(xing)試驗(yan)共進行了設置T型(xing)隔(ge)聲屏(ping)、直立式隔(ge)聲屏(ping),倒L式隔(ge)聲屏(ping)、大型(xing)折(zhe)板式隔(ge)聲屏(ping)等二十余(yu)種隔(ge)聲屏(ping)降(jiang)噪(zao)效(xiao)果模(mo)型(xing)試驗(yan),根據試驗(yan)結果,城市軌道(dao)交通(tong)采用不同類(lei)型(xing)的(de)隔(ge)聲屏(ping)的(de)降(jiang)噪(zao)效(xiao)果詳見(jian)表4。

4 武漢市軌道交通隔聲屏設計

由(you)于武漢(han)市(shi)軌(gui)道交通(tong)全線噪聲(sheng)敏感點均較(jiao)(jiao)為集中,并且設計(ji)階段列車噪聲(sheng)指標尚不明確,為了能在軌(gui)道交通(tong)運營后,既能當(dang)列車噪聲(sheng)較(jiao)(jiao)高時(shi)能設置降噪效(xiao)果較(jiao)(jiao)好(hao)的大型折板式隔聲(sheng)屏,又(you)能防止因(yin)噪聲(sheng)防治措施(shi)過當(dang),而造成(cheng)的不必要的浪費,本(ben)次隔聲(sheng)屏設計(ji)采取(qu)了如下工程措施(shi):

(1)按照(zhao)要求選擇(ze)低噪聲(sheng)車輛(liang),噪聲(sheng)控制(zhi)工(gong)程車輛(liang)噪聲(sheng)設(she)防(fang)值為(wei):在距(ju)軌道中(zhong)心線7.5m處為(wei)90dBA;

(2)對環境(jing)敏感(gan)點(dian)相對集中的區(qu)段初(chu)期設(she)置(zhi)雙側或單側大(da)型折(zhe)板(ban)式(shi)(shi)隔(ge)(ge)(ge)聲(sheng)(sheng)屏,對環境(jing)敏感(gan)點(dian)比較集中的區(qu)段初(chu)期設(she)置(zhi)直立(li)式(shi)(shi)隔(ge)(ge)(ge)聲(sheng)(sheng)屏,其余(yu)區(qu)段結合電纜(lan)支架設(she)置(zhi)高(gao)度為1.7m的倒L式(shi)(shi)隔(ge)(ge)(ge)聲(sheng)(sheng)屏,并預(yu)留設(she)置(zhi)大(da)型折(zhe)板(ban)式(shi)(shi)隔(ge)(ge)(ge)聲(sheng)(sheng)屏條件;

(3)全線(xian)(xian)未(wei)設置大型折板式隔聲屏、且為(wei)直線(xian)(xian)的區段,線(xian)(xian)路中間設置高度為(wei)1.6m的T型隔聲屏;

(4)運(yun)營(ying)后,根據噪聲(sheng)環(huan)境影響情況(kuang),確定何時安裝(zhuang)預留部分(fen)的隔(ge)聲(sheng)屏;

(5)環境敏(min)感點(dian)相對集中(zhong)的(de)區段采取了設置減(jian)振道(dao)床及無縫線路等工程措(cuo)施。

5 武漢市軌道交通隔聲屏實際效果測量分析

武漢市軌道交通隔(ge)(ge)聲(sheng)屏(ping)(ping)(ping)于2003年底(di)完成(cheng)并投入運(yun)營(ying),全(quan)線共設置倒(dao)L式8011延(yan)米、直立(li)式隔(ge)(ge)聲(sheng)屏(ping)(ping)(ping)1624延(yan)米、雙側或(huo)單(dan)側大型(xing)折板式隔(ge)(ge)聲(sheng)屏(ping)(ping)(ping)1392延(yan)米、T型(xing)隔(ge)(ge)聲(sheng)屏(ping)(ping)(ping)5048延(yan)米,工(gong)程(cheng)總投資約4千(qian)萬元,不(bu)同形式隔(ge)(ge)聲(sheng)屏(ping)(ping)(ping)見(jian)下面照片。

為了考(kao)察武(wu)(wu)漢市軌道(dao)交通一號線一期工程的噪(zao)聲(sheng)控制工程的降(jiang)噪(zao)效(xiao)果,對武(wu)(wu)漢市軌道(dao)交通列車運行噪(zao)聲(sheng)進行了實際(ji)測量,測量包括綜合降(jiang)噪(zao)效(xiao)果測量及大型(xing)折板式(shi)隔(ge)聲(sheng)屏插入損失測量。

5.1 綜合(he)降噪效果測(ce)量結果分析

在設置了(le)大型(xing)折板式隔聲屏的輕(qing)軌高(gao)架橋旁的市二中教工宿(su)舍的1、3、5樓(lou)設置噪聲測量點,測量布點見圖2。

在測量(liang)現場(chang)發現,輕(qing)(qing)(qing)軌(gui)(gui)列車(che)(che)的(de)(de)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)小于(yu)道路(lu)上公交車(che)(che)的(de)(de)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng),無(wu)法直接測量(liang)出輕(qing)(qing)(qing)軌(gui)(gui)運(yun)行(xing)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)的(de)(de)等效聲(sheng)級(ji)(ji),為了排(pai)除(chu)背景噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)的(de)(de)干(gan)擾(rao),決定在各測量(liang)點(dian)(dian)同時(shi)測量(liang)列車(che)(che)通過(guo)時(shi)的(de)(de)瞬時(shi)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng),再(zai)根據(ju)輕(qing)(qing)(qing)軌(gui)(gui)的(de)(de)車(che)(che)流量(liang)、車(che)(che)速及(ji)列車(che)(che)通過(guo)時(shi)間(jian)計(ji)(ji)算出各測點(dian)(dian)的(de)(de)等效聲(sheng)級(ji)(ji)。根據(ju)市(shi)二中教工宿舍處(chu)輕(qing)(qing)(qing)軌(gui)(gui)列車(che)(che)運(yun)行(xing)瞬時(shi)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)的(de)(de)測量(liang)結(jie)果,結(jie)合武漢軌(gui)(gui)道交通的(de)(de)車(che)(che)長、車(che)(che)速、車(che)(che)流及(ji)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian),測量(liang)的(de)(de)瞬時(shi)聲(sheng)級(ji)(ji)及(ji)計(ji)(ji)算出的(de)(de)輕(qing)(qing)(qing)軌(gui)(gui)運(yun)行(xing)噪(zao)(zao)(zao)聲(sheng)等效聲(sheng)級(ji)(ji)見(jian)表5。

5.2 大(da)型折板式隔聲屏插入損失測量結果分析

在設(she)置及不(bu)設(she)置大型折(zhe)板式(shi)(shi)隔聲(sheng)屏(ping)的(de)輕軌(gui)高架橋旁的(de)銀河小(xiao)區的(de)5樓設(she)置噪聲(sheng)測量(liang)點,同時測量(liang)列車(che)通過時的(de)瞬時噪聲(sheng),得(de)出在設(she)置及不(bu)設(she)置大型折(zhe)板式(shi)(shi)隔聲(sheng)屏(ping)時列車(che)運行瞬時噪聲(sheng)的(de)差值,由此得(de)出大型折(zhe)板式(shi)(shi)隔聲(sheng)屏(ping)插入(ru)損失,測量(liang)布(bu)點見圖3。

根據銀(yin)河小區(qu)處輕軌(gui)列車運(yun)(yun)行(xing)瞬時(shi)噪聲的測量結果,結合(he)軌(gui)道交(jiao)通的車長(chang)、車速(su)、車流及(ji)運(yun)(yun)行(xing)時(shi)間,測量的瞬時(shi)聲級及(ji)計算出(chu)銀(yin)河小區(qu)的輕軌(gui)運(yun)(yun)行(xing)噪聲等(deng)效(xiao)聲級見表6。

5.3 輕軌降噪效果測量分析結論

根據輕軌運行噪聲測量(liang)及分析(xi),可得出如下結論:

(1)在(zai)設置了大型折板式(shi)隔聲屏的(de)區段,輕(qing)軌交(jiao)通列車(che)運行產生(sheng)的(de)環境噪(zao)聲晝夜均可達到國家規(gui)定(ding)的(de)環境標準;

(2)大型折板式隔(ge)聲屏(ping)的(de)(de)實際插(cha)入(ru)損失(shi)為(wei)12.3dBA,與研究(jiu)報(bao)告的(de)(de)預測結果完全(quan)符(fu)合。

(3)采取了(le)本(ben)次研究提出的(de)降噪(zao)(zao)措施(shi),沿線有10余所學校、兩家大型醫院,以及數個(ge)受噪(zao)(zao)聲影響較(jiao)為(wei)嚴(yan)重的(de)居民集中區晝間基本(ben)達標、夜(ye)間也接近環境(jing)(jing)標準;其(qi)它區段由于噪(zao)(zao)聲環境(jing)(jing)影響下(xia)降了(le)2-8dBA,軌道(dao)交通噪(zao)(zao)聲對環境(jing)(jing)影響的(de)程(cheng)度已(yi)經大為(wei)緩解。而這些噪(zao)(zao)聲控制(zhi)工程(cheng)措施(shi)的(de)投資約(yue)為(wei)4000多萬元,其(qi)環境(jing)(jing)效益是(shi)非(fei)常顯著的(de)。

6 其它問題說明

城(cheng)市(shi)高架軌道交通噪聲(sheng)由兩大部分(fen)組成(cheng),輪軌噪聲(sheng)及列車運行引起的橋梁振(zhen)動(dong)二(er)(er)次(ci)輻(fu)(fu)射噪聲(sheng),隔聲(sheng)屏(ping)只(zhi)能降低輪軌噪聲(sheng)發(fa)生作(zuo)用(yong),而對橋梁振(zhen)動(dong)二(er)(er)次(ci)輻(fu)(fu)射噪聲(sheng)不起作(zuo)用(yong),對于列車運行引起的橋梁振(zhen)動(dong)二(er)(er)次(ci)輻(fu)(fu)射噪聲(sheng),本次(ci)設計在(zai)環境(jing)敏(min)感點(dian)相對集中的區段采取了設置減振(zhen)道床及無縫線路等工(gong)程(cheng)措(cuo)施(shi)。

 
參考文獻
[1]《武漢市軌道交通噪聲控制工程研究-研究報告》.鐵道第四勘察設計院技術文件,2001年
[2]趙松齡.噪聲的降低與隔離.同濟大學出版社
 

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