城市軌道交通車站站臺噪音的評價與分析

陳云莎 夏麗莎 黃瑞 許二芳 夏進江

摘 要：城市軌道交通帶來快捷、方便、綠色出行的同時，其噪聲問題也為出行帶來了隱患，能否正確、科學地評價我國現存車站噪聲并將噪聲控制在允許范圍內已成為關鍵。本篇論文以上海某地鐵線路為例，在大量采集噪聲數據的基礎之上結合車站環境與車站形式等因素對軌道交通噪聲評價標準、評價結果進行探討，并提出噪聲防治措施。

關鍵詞：軌道交通；噪聲；評價

近年來，我國城市軌道交通正構織一張覆蓋面廣的快速交通出行網，截至2013年末全國有16個城市建成軌道交通線路長度2213公里，35個城市在建軌道交通線路長度2760公里。城市軌道交通作為城市的大動脈，在帶動城市經濟發展，實現快捷、方便、綠色出行等方面的貢獻不容小覷，但隨之而來的噪聲等污染問題成為了新焦點，尤其是站臺噪聲和車廂噪聲帶來的隱患。發表在紐約醫學院出版的《城市衛生雜志》上的一項對紐約公交系統噪聲級的調查顯示公眾對地鐵噪聲級的接觸可能會超出世衛組織（WHO）和美國環境保護署（EPA）制定的標準。只要接觸紐約公交系統現存的噪音30分鐘，便可能導致噪聲性聽損。因此，解決城市軌道交通所帶來的噪聲問題亟不可待。

1 國內外噪聲評價標準

1.1 國外噪聲評價標準

目前，國際上還沒有一套標準的城市軌道交通噪聲的評價方法和指標，各國都獨自制定各有特色的標準。由于發展城市軌道交通較早，日本、歐洲發達國家和美國在噪聲預測方面研究較為全面。德國的Schall03，英國的CoRTN，日本的以1980年日本鐵道綜合技術研究所石井子安的預測而延伸開來的預測方法，美國于2005年發布的《聯邦公共交通工程噪聲、振動環境影響評價標準》。如表1所示，各國的研究方法實則類似，其數學模型大同小異，僅僅差異于參數、影響因素等。

表1 部分國家軌道交通噪聲評價標準/dB（A）

1.2 國內噪聲評價標準

我國在這方面所制定出的標準有《城市區域環境噪聲標準》（GB 3096-82）、《鐵路邊界噪聲限值及其測量方法》（GB 12525-90）和《城市軌道交通車輛噪聲限值和測量方法》（GB 14892-2006）等，見表2和表3。

就城市軌道交通車站站臺噪聲，我國頒布了《城市軌道交通車站站臺聲學要求和測量方法》（GB 14227-2006），其對地鐵和輕軌車站列車進、出站時站臺上噪聲等效聲級Leq規定了最大容許限值。

表2 城市區域環境噪聲標準表/dB（A）

2 城市軌道交通噪聲評價

2.1 A聲級LpA

人耳對聲音強弱的感覺，不僅同聲壓有關，而且同頻率有關。根據等響曲線的特點，把高、中、低不同響度的聲音，分別給以不同的頻率計權A、B和C，建立測得的分貝值與人耳主觀響度感覺的關系。

長期經驗中，A聲級能較好地反映人對噪聲的主觀感覺，因而在噪聲測量中，A 聲級被用作噪聲評價的主要指標。

2.2 等效聲級

在規定的時間內，某一連續穩態聲的A計權聲壓，具有與時變噪聲相同的均方A計權聲壓，則這一連續穩態聲級就是此時變噪聲的等效聲級。其公式為：

式中：LAeq·T-等效聲級，單位為分貝（dB）；t2-t1-規定的時間間隔，單位為秒（s）；pA（t）-噪聲瞬時A計權聲級，單位為帕（Pa）；po-基準聲壓（？滋Pa）

當A計權聲壓用A聲級LpA表示時，計算公式為：

在實際測量中往往不是連續取樣，而是離散取樣，如果在整個測量時段內有n個A聲級值，則將上式中的積分改為求和：

式中：LpAi-第i個A聲級測量值，相應時間間隔為Ti。

2.3 背景噪聲修正系數

測量時站臺的背景噪聲應低于被測噪聲10dB以上，否則應按表4進行修正。差值小于5dB時應重新測量。

表4 背景噪聲修正值

3 數據測量、評價結果及分析

以上海某地鐵線路為例，對各站臺噪聲進行離散取樣并根據評價中所提到的公式和修正值處理數據（見表5）。

以周邊環境來劃分站臺，可分為下列6種情況：（1）大客流、與大鐵路接軌站，噪聲分貝值在70-80分貝范圍；（2）住宅小區站，噪聲分貝在60-70分貝范圍；（3）三、四號線共線段站，噪聲分貝在70分貝左右；（4）受四輪交通、大鐵路影響明顯的車站，噪聲分貝在70分貝以上；（5）周邊施工影響的車站，噪聲分貝因個別情況而定。（6）地下車站，噪聲分貝在72分貝左右。

隨著地鐵時代如約而至，車站站臺的噪聲更會影響到周圍環境。以區域中心商圈為主的大中城市，將新增更多地鐵商業模式。雖在地鐵線路規劃時已盡量減少車站周圍的敏感點，但日新月異的地鐵商業模式等情況仍會導致出現變故。因此，站臺噪聲不應只考慮站臺內部噪聲，同時也應關注對周圍環境的影響。

表5中確立了降噪目標值，主要從以下3個方面考慮。

（1）周邊環境因素

羅錕的《城市軌道交通噪聲預測方法》中提到敏感點為18層建筑，位于7+500處，距離高架橋外側軌道中心線10m。高架橋軌面高度為19.2m。假設一層高3.3m，那么敏感點應該位于高于軌面36.9m，距離外側軌道中心線10m處。考慮到聲源與敏感點關系并參考表1-2中城市區域內的噪聲標準，公式如下：

式中：L'Aeq-敏感點的等效聲級，單位為分貝（dB）；LAeq-車站站臺的等效聲級，單位為分貝（dB）；V-每小時列車通過量

簡化后得到：

此外，根據噪聲級別的不同，對人的影響也不同。30-40dB屬于比較安靜的正常環境；50-70dB會影響睡眠、休息和正常生理功能；70～90dB干擾談話，造成心煩意亂，精神不集中，影響工作效率，甚至導致事故發生；90dB及以上嚴重影響聽力和導致其他疾病的發生。

（2）晝夜因素

參考表2中數值，夜間標準噪聲的限值要比晝間標準的限值低10dB。夜間的要求高于晝間，降噪目標值以夜間為主。

（3）車站形式因素

參考表3中數值，地下車站比地上車站高8dB。

4 車站站臺噪聲防治措施

4.1 制動噪聲

制動尖叫是制動剎車最主要的噪聲，制動尖叫由剎車片和制動盤摩擦引起，在一個或多個共振頻率下發生，主要來源于制動盤。

目前，鐵路機車車輛普遍采用的制動方式為閘瓦制動。閘瓦是一種瓦狀制動塊，在制動時能夠抱緊車輪踏面，并通過摩擦使車輪停止轉動。在閘瓦制動過程中車輪踏面會產生大量的摩擦熱能，這些熱能消散的快慢往往用以評價制動效果的好壞。由于列車行駛速度較高，摩擦接觸面積的大車輪溫度會在短時間內急劇升高，導致鑄鐵閘瓦熔化，長此以往踏面出現波浪形磨耗，由此加劇了輪軌噪聲。縱然使用相對更為先進的合成閘瓦也無法解決此類問題。于是，盤形制動應運而生。它是在車軸上或在車輪輻板側面裝設制動盤，用制動鉗將合成材料制成的兩個閘片緊壓在制動盤側面。同樣是通過摩擦產生制動力把列車動能轉變成熱能來使列車停止運行，卻能夠將熱量快速耗散。這種制動形式的閘片不與車輪直接接觸，減輕了車輪的負荷，延長車輪使用壽命。且制動平穩，幾乎沒有制動噪聲。除此之外，還可按制動要求選擇最佳“摩擦副”調節散熱性能。雖然盤形制動也有消耗牽引功率等不足，但相比鑄鐵閘瓦制動可降低輪軌噪聲達8dB（A），采用在制動組件上添加減振裝置這種措施后可降低噪聲達20dB（A）。而這一值可以完全滿足表5中的理論降噪值。

4.2 吸聲處理

控制車站噪聲的另一個重要處理方法是吸聲。吸聲處理主要是裝設一定量的吸聲材料。吸聲材料裝設于站內各廳室內部，能有效可以縮短廳室的混響時間。其主要原理是通過減少廳室內人群噪聲和車輛制動、啟動噪聲在墻壁上的反射能量，減少室內噪聲。其對減少工作人員和乘客對噪聲的煩惱度，營造更加舒適的車站環境方面有著顯著作用；吸聲材料也可裝設于站臺、雨棚等處，能有效減弱列車進、出站噪聲的反射強度，改善站臺內部噪聲和對周圍環境的影響。

參考文獻

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*通訊作者：陳云莎。