普速鐵路與高速鐵路輻射噪聲對比分析

孫文娟

（安徽新華學院信息工程學院 安徽合肥 230088）

引言

高速鐵路由于客運量大、效率高等優點被認為是目前最重要的交通運輸方式之一[1]，在許多國家已經運行了將近50年。然而，高速鐵路列車所帶來的環境成本不可忽視，特別是噪聲污染，如氣動噪聲和輪軌噪聲，已成為一個突出的環境問題[2-3]。

高速列車車外噪聲聲源分布位置遍布列車各個關鍵位置，且聲源為寬頻噪聲。劉蘭華[2]在大量高速鐵路輻射噪聲現場試驗研究的基礎上，獲得了我國高速鐵路橋梁線路和路基線路分別在200-300km/h及300-350km/h速度區間下的噪聲源強特性變化規律，探討了不同速度區間噪聲源強與速度的變化機理。

本文在已有研究的基礎上，對比分析了普通鐵路與高速鐵路的輻射噪聲，并通過計算其1/3倍頻程的噪聲能量分布比，得到了普通鐵路與高速鐵路的噪聲能量分布頻譜特性，為后續噪聲降低措施的研究提供了一些思路。

1 高速鐵路列車運行輻射噪聲源分析

高速鐵路產生的噪聲與其他軌道交通的輻射噪聲具有相似性，但是由于高速列車的運行速度更高，其輻射的噪聲具有不同的特征和規律。

輪軌噪聲、氣動噪聲和牽引噪聲是高速鐵路外部產生的主要噪聲來源[1-2]。普通鐵路由于運行速度比高速鐵路要低，其列車車外輻射噪聲也要明顯低于高速鐵路，普通鐵路與高速鐵路在典型運行速度（普通列車：80 km/h，高速鐵路：300 km/h）下的1/3倍頻程A計權聲壓級[2]對比如圖1所示。

圖1 普速鐵路與高速鐵路頻譜對比

由圖1可知，普通鐵路與高速鐵路在典型運行速度下的噪聲峰值都集中在低頻段，分析其主要原因在于線路扣件間距以及轉向架定距等部件的特征頻率。但兩者的頻譜特性也存在明顯的差異性，普通鐵路在100Hz左右的低頻部分噪聲值較大，高速鐵路則呈現明顯的寬頻分布特性。

2 普速鐵路與高速鐵路噪聲能量比分析

為了分析普通鐵路與高速鐵路噪聲的頻率特性，并排除聲壓級的影響，計算了1/3倍頻帶譜的噪聲能率，計算公式如下[4]：

式中，j為頻率點，SPL(j)為頻率j的聲壓級，E(j)為噪聲能量的相對值(無量綱量)，E(j)為噪聲能量的平均百分比(%)。

根據公式(1)和公式(2)，普通鐵路和高速鐵路每個頻率的聲壓級被轉換成每個頻率的噪聲能量百分比。圖2顯示了普通鐵路和高速鐵路的平均噪聲能量百分比與頻率的關系。

圖2 普通鐵路和高速鐵路的平均噪聲能量百分比

圖2 的結果顯示，高速鐵路噪聲能量占比最高的頻率為3150Hz，占比為3%，而普通鐵路噪聲每個頻率的噪聲能量百分比基本持平，沒有能量特別突出的頻率點。

結語

本文對比分析了普通鐵路與高速鐵路的輻射噪聲，發現兩者的頻譜特性存在明顯的差異性；并得到了普通鐵路與高速鐵路每個頻率的噪聲能量百分比，得到了具有一定指導性的結論。