北京市軌道交通房山線蘇莊大街站前隔聲屏障形式的選用

劉海成,龔鳳海,歐 炎,滕會麗

(北京綠創聲學工程設計研究院,北京 100080)

根據環評批復,北京市軌道交通房山線工程蘇莊大街站前聲屏障的設置里程為蘇莊大街站出入段線100～X(S)K0+330,全長430 m,該站以西為車輛段,本段里程在一期工程的主要使用功能為車輛進、出段線,車輛進出站頻繁。該段主要敏感點有：軌道北側西蘭島小區和南側的房山區老年醫院、佳世苑小區(圖1)。主要降噪措施為在軌道兩側設置隔聲屏障,隔聲屏障的形式為直立式或全封閉式,具體類型需根據相關國家標準并經聲學計算確定,聲學計算主要分為理論計算或采用專業噪聲分析軟件模擬,是達到環評要求的必要手段。

圖1 蘇莊大街站出入段線聲屏障設置位置(單位：m)

1 聲源特點

地鐵列車運行時主要噪聲源為車輛設備噪聲和列車運行產生的噪聲。

車輛設備噪聲包括牽引電機噪聲、齒輪箱噪聲、空壓機噪聲、空調制冷設備噪聲、電氣噪聲等,其中以牽引電機噪聲、齒輪箱噪聲和空調制冷設備噪聲為主。通常情況下,車輛設備噪聲較輪軌噪聲小,屬于隱性聲源；只有在采用輪軌噪聲抑制措施后,車輛設備噪聲才有可能成為軌道交通的主要噪聲源之一。

列車運行產生的噪聲是一種非穩態綜合噪聲,主要有：列車高速運行拖拽和推動空氣而產生的氣流噪聲；列車運行時因車輪不可避免的偏心、路軌不平等原因引起整個系統包括車廂的振動,振動引起碰撞而產生的噪聲；列車運行中“蛇形”,曲線外側輪轉動和滑行,加速、減速和直線段勻速運行時車輪的轉動和滑行,都會與路軌摩擦而引起的噪聲。

列車停站,列車運行的各種噪聲停止,此時主要的噪聲是列車空調系統的噪聲。

根據相關列車運行噪聲頻譜監測數據(速度48.54 km/h),所采用的列車運行(速度48.54 km/h)噪聲頻譜特性如表1和圖2所示,其聲壓級高達100 dB(A)。

表1 列車運行噪聲頻譜特性

從圖2中分析：列車在中速運行時,列車運行噪聲具有聲壓級高、頻帶寬、影響范圍廣等的特點,峰值出現在500 Hz左右,此頻帶傳播能力比較強,對隔聲降噪措施要求比較高。

圖2 地鐵列車運行噪聲頻譜

2 噪聲標準

本項目執行國家標準《聲環境質量標準》(GB3096—2008)，其環境噪聲限值如表2所示。

表2 環境噪聲限值 dB(A)

4類聲環境功能區：指交通干線兩側一定距離之內,需要防止交通噪聲對周圍環境產生嚴重影響的區域,包括4a類和4b類2種類型。4a類為高速公路、一級公路、二級公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市軌道交通(地面段)、內河航道兩側區域。

軌道南側房山區老年醫院和北側西蘭島小區室外應執行4a類標準,即晝間≤70dB(A),夜間≤55 dB(A)。

3 聲學計算過程

3.1 采用直立式聲屏障計算過程

敏感點房山區老年醫院及蘇蘭島小區對應聲學計算圖示如圖3所示。

圖3 敏感點聲學計算圖示(單位：mm)

按無限長線聲源,無限長隔聲屏障計算,各敏感點降噪效果見表3。

表3 不同高度隔聲屏障降噪量理論計算值 dB(A)

按無限長線聲源,有限長隔聲屏障進行修正,隔聲屏障的降噪效果如表4所示。

小結：根據以上計算結果,當隔聲屏障達到一定高度(一般屏障高度常采用5～8 m)以后,已經能大幅降低噪聲值,而再超過這一高度值,降噪效果提高不是很明顯。建議采用隔聲屏障高度為4.4 m(對西蘭島小區比3.4 m高屏障增加約1 dB降噪量,而對于5.4 m高屏障而言,降噪量增加不明顯)或3.4 m(現有直立式屏障高度),兩者都具有明顯的降噪效果。屏障安裝完畢后各敏感點噪聲值預期如表5、表6所示。

表4 不同高度隔聲屏障降噪效果 dB(A)

表5 隔聲屏障(高3.4 m)建完后各敏感點噪聲值 dB(A)

表6 隔聲屏障(高4.4 m)建完后各敏感點噪聲值 dB(A)

考慮到背景噪聲的影響,房山區老年醫院和西蘭島小區頂層室外晝間聲環境質量接近或基本達標,但距離夜間達標還有一定距離，因此,需對此段設立全封閉式隔聲屏障。

3.2 采用專業噪聲分析軟件預測結果

3.2.1 直立式聲屏障預測結果

安裝隔聲屏障后敏感點噪聲預測結果如圖4所示。

圖4 安裝直立式隔聲屏障后噪聲預測結果

3.2.2 全封閉式聲屏障預測結果

安裝隔聲屏障后敏感點噪聲預測結果如圖5所示。

圖5 安裝全封閉式隔聲屏障后噪聲預測結果

4 計算結果分析

(1)直立式聲屏障

采用直立式聲屏障無法滿足夜間繁盛點噪聲達標要求,采用一定高度的聲屏障后,可基本滿足晝間達標要求。

(2)全封閉式聲屏障

采用全封閉式聲屏障基本滿足夜間噪聲達標要求,敏感點基本處于屏障的中心對應區域。決定聲學效果的因素主要取決于屏障本身的綜合隔聲量(要求≥25dB(A))、固體聲傳遞和橋梁結構噪聲(列車通過高架橋時,因車輪和軌道表面不規則產生振動,并向橋梁各構件部位傳遞振動能,激發梁部、墩臺等振動,形成二次輻射噪聲)。

5 結語

通過計算和模擬,確定了本段聲屏障采用的類型。作為噪聲污染解決方案的必要手段,理論計算及專業噪聲分析軟件的模擬與環評工作相結合,將是一條合理高效解決噪聲污染問題的新方法。

參考文獻：

[1]馬大猷.噪聲與振動控制工程手冊[M].北京：機械工業出版社,2002．

[2]HJ/T 90—2004，聲屏障聲學設計和測量規范[S].

[3]杜戰軍，等.淺談公路交通噪聲的防治[J].河南交通科技報,1999(2).

[4]朱立鵬,馬申易.高架軌道交通聲屏障設計簡述[J].地下工程與隧道,2005(2)：14-16．