城市軌道交通高架線噪聲源強(qiáng)取值研究

劉海東，王 豪，楊培盛，趙燕娜

城市軌道交通高架線噪聲源強(qiáng)取值研究

劉海東，王 豪，楊培盛，趙燕娜

（濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250101）

隨著車輛噪聲規(guī)范的不斷完善及鋼軌打磨技術(shù)的成熟，車輛系統(tǒng)噪聲及輪軌噪聲有明顯改善。濟(jì)南軌道交通R1號(hào)線環(huán)評(píng)報(bào)告參考北京地鐵13號(hào)線的監(jiān)測結(jié)果，采用93dB作為噪聲源強(qiáng)的合理性有待驗(yàn)證。為了使噪聲源強(qiáng)取值更加科學(xué)，能夠更經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行城市軌道交通高架線降噪方案設(shè)計(jì)，依靠專業(yè)的測試機(jī)構(gòu)，按照環(huán)評(píng)導(dǎo)則中要求的測試方案對(duì)南京機(jī)場線（S1線）以及寧天城際（S8線）高架線進(jìn)行噪聲源強(qiáng)實(shí)地測試，修正后得出的噪聲源強(qiáng)最大值為85 dB。因此，93 dB作為噪聲源強(qiáng)參考取值已經(jīng)不再適用。R1號(hào)線按照85 dB進(jìn)行設(shè)計(jì)，將節(jié)省降噪措施造價(jià)約3 000萬。

軌道交通; 高架線；噪聲源強(qiáng)；環(huán)境評(píng)價(jià)；降噪

1 研究背景

濟(jì)南市軌道交通R1號(hào)線是濟(jì)南西部城區(qū)一條南北向軌道交通線。線路南起池東站，北至演馬莊西站，全長26.1 km，其中高架線長約16.2 km，過渡段長約0.2 km，地下線長約9.7 km，全線共設(shè)置11座車站，7座高架站，4座地下站（見圖1）。

設(shè)計(jì)最高速度為100 km/h，初、近、遠(yuǎn)期車輛編組分別為4、4、6，供電方式為1 500 V接觸網(wǎng)供電，高架線采用U型梁結(jié)構(gòu)，軌道類型為預(yù)應(yīng)力長枕式整體道床，采用小阻力扣件（WJ-2A）。

根據(jù)環(huán)評(píng)導(dǎo)則，噪聲源強(qiáng)是指按照類比測量法，由布置在距外軌中心線7.5 m，軌面標(biāo)高以上1.5 m處的傳聲器，收集到的列車通過時(shí)的等效聲級(jí)（見圖2），是環(huán)評(píng)報(bào)告中進(jìn)行噪聲預(yù)測的基礎(chǔ)值[1]。在城市軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，噪聲源強(qiáng)取值不正確不僅會(huì)直接影響噪聲預(yù)測結(jié)果的可靠性和選取環(huán)保措施的合理性，而且會(huì)影響后期竣工驗(yàn)收工作的順利完成。因此，在環(huán)評(píng)階段選取正確、合理的噪聲源強(qiáng)至關(guān)重要。環(huán)評(píng)導(dǎo)則中闡述了聲環(huán)境評(píng)價(jià)中噪聲源強(qiáng)數(shù)據(jù)選取的方法：一級(jí)評(píng)價(jià)采用類比測量法確定噪聲源強(qiáng)，二級(jí)評(píng)價(jià)主要根據(jù)調(diào)查資料及參閱相關(guān)文獻(xiàn)資料確定噪聲源強(qiáng)，在實(shí)際工作中，城市軌道交通噪聲的環(huán)境影響評(píng)價(jià)等級(jí)一般為一級(jí)評(píng)價(jià)，因此噪聲源強(qiáng)采用類比測量法確定[2]。

圖1 濟(jì)南軌道交通R1號(hào)線

圖2 高架線噪聲源強(qiáng)測點(diǎn)示意圖

濟(jì)南軌道交通R1號(hào)線環(huán)評(píng)報(bào)告建議噪聲源強(qiáng)值取93 dB[3]。該噪聲源強(qiáng)取值是按照類比法參考北京地鐵13號(hào)線測試數(shù)據(jù)。該線于2002年開通，至今已有15年。近年來，新發(fā)布的列車噪聲標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，如“列車在露天地面水平直線區(qū)段自由場內(nèi)，碎石道床無縫長鋼軌軌道上，以60 km/h速度運(yùn)行時(shí)，在車外距軌道中心7.5 m，距軌面高度1.5 m處，測得的連續(xù)等效噪聲值不大于80 dB（A）”[4]“地鐵高架線司機(jī)室內(nèi)、客室內(nèi)的噪聲限值為75 dB（A）”[5]。軌道平順度標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格[6-7]，鋼軌打磨技術(shù)也更加成熟[8-10]，輪軌噪聲已較北京13號(hào)線改善不少。同時(shí)，近幾年國內(nèi)高架線路噪聲源強(qiáng)取值多在84～90 dB。因此，采用93 dB作為噪聲源強(qiáng)值，已經(jīng)過于保守，將大大增加高架線降噪措施的工程量及造價(jià)。在這種情況下，對(duì)國內(nèi)工況相近的高架線路進(jìn)行噪聲源強(qiáng)現(xiàn)場測試，具有較強(qiáng)的必要性。

2 測試方案

2016年12月19—20日，濟(jì)南軌道交通集團(tuán)物資管理部組織山東省環(huán)科院、山東省分析測試中心、北京城建院等單位對(duì)南京地鐵機(jī)場線（S1線）、寧天城際線（S8線）進(jìn)行噪聲源強(qiáng)測試，測試過程嚴(yán)格按照環(huán)評(píng)導(dǎo)則中關(guān)于類比法進(jìn)行噪聲源強(qiáng)測試的要求，傳聲器距離高架線路的高度（距軌面以上1.5 m）和水平位置（距外軌中心線7.5 m）通過升降機(jī)來控制（見圖3）。現(xiàn)場測試情況如下。

圖3 現(xiàn)場測試情況

2.1 南京機(jī)場線（S1線）測試方案

南京地鐵機(jī)場線（S1線）橋梁采用U型梁，車輛為6B編組，供電方式為接觸網(wǎng)供電，軌道形式為承軌臺(tái)式整體道床，設(shè)計(jì)最高速度為100 km/h，除車輛編組與濟(jì)南R1號(hào)線不同，其他對(duì)噪聲源強(qiáng)影響較大的因素（軌道結(jié)構(gòu)、行車速度、供電方式、橋梁結(jié)構(gòu)等）基本一致。

測點(diǎn)情況（見圖4）：測點(diǎn)位于機(jī)場線（S1線）翔宇路北站以北約450 m丁字路口，背景噪聲54 dB，列車通過速度約80 km/h。由升降機(jī)控制傳聲器位于外軌中心線7.5 m，軌頂面以上1.5 m處，背景噪聲低于被測聲源的噪聲級(jí)10 dB以上，且列車運(yùn)行速度超過75%最高運(yùn)行速度，完全符合技術(shù)導(dǎo)則要求。

圖4 南京機(jī)場線（S1線）測點(diǎn)

2.2 寧天城際線（S8線）測試方案

南京地鐵寧天城際線（S8線）橋梁采用箱型梁，梁上裝有護(hù)欄板，車輛為4B編組，供電方式為接觸網(wǎng)供電，軌道形式為承軌臺(tái)式整體道床，設(shè)計(jì)最高速度為100 km/h，除橋梁形式較濟(jì)南R1號(hào)線不同，其他對(duì)噪聲源強(qiáng)影響較大的因素（車輛編組、行車速度、軌道結(jié)構(gòu)、供電方式等）基本一致。

測點(diǎn)情況（見圖5）：測點(diǎn)位于寧天城際線（S8線）長蘆站以北約600 m，千人計(jì)劃化學(xué)化工研究院門口，背景噪聲67 dB，列車通過速度約75 km/h。由于外軌中心線7.5m處上空有電線，因此由升降機(jī)控制傳聲器位于外軌中心線6.2 m，軌頂面以上1.5 m處，背景噪聲低于被測聲源的噪聲級(jí)10 dB以上，且列車運(yùn)行速度達(dá)到75%最高運(yùn)行速度，完全符合環(huán)評(píng)導(dǎo)則要求。

圖5 南京寧天城際（S8線）測點(diǎn)

3 測試結(jié)果及分析

3.1 南京機(jī)場線（S1線）測試結(jié)果

依據(jù)環(huán)評(píng)導(dǎo)則的要求，現(xiàn)場進(jìn)行了5次測試，每次采樣時(shí)長約為8 s，均在線路上行一側(cè)，測試結(jié)果如表1所示。

表1 南京機(jī)場線測試結(jié)果

3.2 寧天城際線（S8線）測試結(jié)果

依據(jù)環(huán)評(píng)導(dǎo)則的要求，現(xiàn)場進(jìn)行了5次測試，每次采樣時(shí)長約為5 s，均在線路下行一側(cè)，測試結(jié)果如表2所示。

表2 南京寧天城際線測試結(jié)果

3.3 測試結(jié)果分析

由南京地鐵機(jī)場線（S1線）的實(shí)測數(shù)據(jù)可以看出，噪聲源強(qiáng)最大為77.9 dB；寧天城際（S8線）由于受測試條件限制，在距離線路更近的情況下，測得最大噪聲源強(qiáng)為82.1 dB。對(duì)比兩次測試結(jié)果，并考慮了一定的余量，采用82.1 dB作為本次測試的最大噪聲源強(qiáng)值。由于南京機(jī)場線（S1線）、寧天城際（S8線）高架線分別采用了U型梁和箱形梁結(jié)構(gòu)，U梁腹板和箱梁護(hù)欄板均能起到一定的降噪作用，上述兩個(gè)測點(diǎn)距軌面標(biāo)高1.5 m，均處于聲影區(qū)。因此，測得的噪聲源強(qiáng)值應(yīng)參考文獻(xiàn)[2]的研究成果進(jìn)行修正，最終結(jié)果為85 dB，遠(yuǎn)低于93 dB。

而北京13號(hào)線采用箱形梁裸梁結(jié)構(gòu)（沒有護(hù)欄板），這是導(dǎo)致南京機(jī)場線和寧天城際噪聲源強(qiáng)的測試結(jié)果遠(yuǎn)低于93 dB的原因之一。但隨著城市軌道交通環(huán)保要求的不斷提高，采用U梁腹板及護(hù)欄板來降噪，已經(jīng)為多數(shù)地鐵建設(shè)單位所接受。因此，綜合考慮南京機(jī)場線、寧天城際的測試結(jié)果及環(huán)保要求的不斷提高，93 dB作為目前及后續(xù)城市軌道交通高架線噪聲源強(qiáng)參考值已不再適用。

結(jié)合濟(jì)南軌道交通R1號(hào)線，將測得的噪聲源強(qiáng)值代入到噪聲預(yù)測公式，并進(jìn)行降噪方案設(shè)計(jì)，得出的降噪措施為采用1.8 km半封閉聲屏障，比采用93 dB噪聲源強(qiáng)時(shí)減少1.2 km全封閉聲屏障的設(shè)置，預(yù)計(jì)節(jié)省降噪措施造價(jià)約3 000萬元。

4 結(jié)論

通過對(duì)南京機(jī)場線（S1線）及寧天城際（S8線）高架線噪聲源強(qiáng)實(shí)地測試，得出以下結(jié)論：

1）隨著車輛噪聲規(guī)范的不斷完善及軌道打磨技術(shù)的成熟，環(huán)評(píng)報(bào)告中建議高架線采用93 dB的噪聲源強(qiáng)值有些保守；

2）噪聲源強(qiáng)取值高低對(duì)城市軌道交通高架線降噪措施（聲屏障、隔聲窗等）的工程造價(jià)影響較大，選擇一個(gè)合理的取值有利于在滿足降噪功能的同時(shí)，降低工程造價(jià)。

5 展望

建議對(duì)國內(nèi)城市軌道交通高架線進(jìn)行廣泛的調(diào)研及測試，通過數(shù)據(jù)分析，得出一個(gè)具有指導(dǎo)意義的高架線噪聲源強(qiáng)取值，并隨著車輛制式、軌道結(jié)構(gòu)、橋梁型式及供電方式等的發(fā)展不斷進(jìn)行更新，可為后續(xù)高架線的環(huán)評(píng)及降噪方案設(shè)計(jì)提供借鑒。

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[4] 地鐵車輛通用技術(shù)條件: GB 7928—2003[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2006: 4.

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Code for Design of Metro : GB 50157—2013[S]. Beijing: China Construction Industry Press, 2014: 45-52.

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LIU Yueming, LI Jianyong, CAI Yonglin, et al. Current state and development trend of rail grinding technology[J]. China railway science, 2014, 35(4): 29-37.

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ZHOU Liangjie. Study of rail grinding profile[D]. Chengdu:Southwest Jiaotong University, 2010.

（編輯：郝京紅）

Discussion on the Intensity of Noise Source of Urban Rail Transit

LIU Haidong, WANG Hao, YANG Peisheng, ZHAO Yanna

(Jinan Rail Transit Group, Jinan 250101)

As the noise standard of metro vehicles has improved and the rail-grinding technology has become more advanced, the wheel rail-deduced noise has considerably improved. According to the environmental impact assessment report of rail transit line R1, Jinan city, the noise source intensity of an elevated line is 93 dB, which is based on the test of Beijing metro line 13, which has been in operation since 2002, and is tested using the analogy method. However, the rationality of this value needs to be verified. To make the design of the noise reduction measures of the urban rail transit elevated line more reasonable and economical based on a rational noise source value, a professional testing organization was established, in accordance with the technical guidelines for environmental impact assessment of urban rail transit, to test the noise source intensity of the Nanjing Airport Line (Line S1) and Ningtian intercity elevated line (Line S8), and the revised maximum source value was 85 dB. Therefore, 93 dB is inappropriate as the noise source intensity of an elevated line. According to the 85-dB noise source intensity, the noise reduction measures of line R1 will save about 30 million yuan in cost.

rail transit; elevated line; noise source intensity; environmental impact assessment; noise reduction

U231

A

1672-6073(2018)02-0098-04

10.3969/j.issn.1672-6073.2018.02.016

2017-05-23

2017-08-15

劉海東，男，碩士，研究員，從事城市軌道交通機(jī)電設(shè)備相關(guān)理論與技術(shù)的研究，lhdoing@qq.com

王豪，男，碩士，工程師，從事城市軌道交通軌道及聲屏障相關(guān)理論與技術(shù)的研究，whjntrack@qq.com

國家住建部課題（2016-R1-010）；山東省住建廳課題（2017-R1-026）