城市軌道交通二次輻射噪聲監測分析及減緩措施

宋楚洋

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武昌 430063）

1 二次輻射噪聲的影響及國內現行標準

二次輻射噪聲是指軌道交通運營期間輪軌間的振動經軌道結構、地層及建筑結構傳遞至建筑物內引起建筑結構振動而誘發的噪聲。城市軌道交通運營引發的建筑結構二次輻射噪聲除了影響人們正常生活、工作和學習之外，還會對人體健康產生危害。我國現行標準對地鐵運營引起的室內二次輻射噪聲頻率范圍的規定較為一致，《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》（JGJ/T 170—2009）及《環境影響評價技術導則 城市軌道交通》（HJ 453—2018）認為引起室內二次輻射噪聲的頻率范圍為16～200Hz。

2 二次輻射噪聲評價標準及評價指標

2.1 二次輻射噪聲評價標準

《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》（JGJ/T 170—2009）依照軌道交通沿線建筑的不同區域分類，規定了相應的最大A 聲級的限值，具體見表1。《聲環境質量標準》（GB 3096—2008）按照不同區域的使用功能和環境質量要求，將聲環境功能區進行分類，具體如表2 所示，并根據不同聲功能區的功能特點規定了最大A 聲壓級的限。

表1 室內二次輻射噪聲限制dB（A）

表2 聲環境功能區域分類

2.2 二次輻射噪聲評價指標

基于人耳的特殊性，在生活中人耳接收到聲音以后，主觀上對響度的感覺與聲音的強度并非正比關系，更接近指數關系。因此，為了方便研究，在聲學上普遍采用對數標度來衡量聲壓和聲強等聲學指標。

2.2.1 A 計權聲壓級

人耳感受到的聲音的“強度”不僅近似正比于聲音強度的對數，還與聲音的頻率有關。對于擁有相同聲強的兩種頻率的聲音，人耳感受到的“強度”是不同的，說明人耳對不同頻率聲音的靈敏度不同。聲音的頻率越高，人耳的靈敏度越高。為了權衡人耳的主觀感受帶來的差異，聲學上對不同頻段的聲音進行計權處理。在研究結構二次輻射噪聲時，常用A 計權網絡曲線進行計權。A 計權聲壓級的定義為：

式（1）中：LPA為A 計權聲壓級,（dB）；LPi為1/3 倍頻程譜對應頻段的聲壓級,(dB)；Δi為1/3 倍頻程譜中心頻率對應的A 計權修正值,(dB)。

2.2.2 等效A 聲壓級

等效A 聲壓級用于評價城市軌道交通引起的建筑物室內的二次輻射噪聲水平。其定義為：

式（2）中：LAeq為晝間或夜間的等效A 聲壓級,(dB)；n為測試期間通過的列車數量；LAE,i為第i 列列車通過時的二次輻射噪聲聲壓級,(dB)。

3 軌道交通引起建筑物二次輻射噪聲的實測案例（廈門地鐵3 號線）

3.1 廈門軌道交通現狀

截至2023 年6 月，廈門軌道共計開通運營3 條線路，包括廈門地鐵1 號線、廈門地鐵2 號線、廈門地鐵3 號線首通段，其中首條線路廈門地鐵1 號線于2017年12 月31 日開通初期運營。廈門地鐵3 號線（廈門火車站至蔡厝站段）于2021 年6 月25 日開通初期運營，是廈門城市中心向東放射的軌道交通骨干線，構建了本島與翔安區的快速跨海連接通道，連接思明、湖里和翔安三個區，起于思明區廈門火車站，止于翔安區蔡厝，正線全長為26.5km，共設置21 座車站，設計速度為80km/h，車輛類型為6B。

3.2 此次測試點情況及測試方法

測試主要在廈門地鐵3 號線安兜站至坂尚站附近的居民住宅中進行，該住宅位于枋湖北二路右側，距離廈門地鐵3 號線最近距離約為37.5m，軌道采用DTVI2 型扣件，無減振措施。根據《廈門市聲環境功能區劃》該區域執行2 類區標準。

該監測點位于建發養云2 幢C 單元1 層住宅臥室內（見圖1），房屋2 幢C 單元1 層住宅至道路邊界線距離為37.5m。根據監測條件等統籌安排晝間與夜間間隔一周進行（晝間監測在前）。

圖1 測試點布設圖

在測量前關閉好門窗，為了避免室內一階駐波對測量信號的影響，測量位置一般選在離墻壁1.5m 處，聲傳感器離地板的高度控制在1.2～1.6m。在測量時室內保持安靜，關閉電冰箱、風扇等產生噪聲的聲源，避免人為噪聲及其他噪聲對測量信號的干擾。采樣頻率選為512Hz，連續采樣1h，對于軌道交通引起的振動，應至少測量5 次振動事件。

3.3 監測結果分析

對建發養云開展入戶監測，晝間與夜間間隔一周進行（晝間監測在前）。在2 棟樓C 單元1 層住宅面向馬路臥室開展監測工作，監測點位于臥室中心,距離北側窗臺0.8m、南側墻體1.2m、西側墻體1.4m、東側墻體0.6m。此次監測時長1h，約2～6min 通過一趟列車。將受外界干擾的數據剔除后，選擇10 組具有代表性的測試數據進行評價。

倍頻程分析：1/3 倍頻程速度級隨著頻率的增加先增大后減小，在63Hz 處出現峰值，且不同房間的1/3倍頻程速度級峰值與房間至振源水平距離具有顯著的關系，距離越小，峰值越大。聲壓級的1/3 倍頻程曲線也表現出和速度級相似的規律，即整體趨勢呈現出隨頻率的增加先增大后減小，在63Hz 處存在峰值。

通過對晝間監測數據結果進行分析可知，監測點位在不受地鐵影響的情況下，晝間二次結構噪聲的背景值為23～25dB（A），數值較小，背景噪聲狀況良好；當列車經過時，近軌產生的二次結構噪聲為34.9～44.2dB（A），波動值較大；通過對監測結果進行平均可知，監測點位二次結構噪聲為39.2dB（A）。具體如表3 所示。

表3 晝間測試結果一覽表

通過對夜間監測數據結果進行分析可知，監測點位在不受地鐵影響的情況下，夜間二次結構噪聲的背景值為19～21dB（A），數值較小，背景噪聲狀況良好；當列車經過時，近軌產生的二次結構噪聲為27.6～36.8dB（A），波動值較大；通過對監測結果進行平均可知，監測點位二次結構噪聲為30.1dB（A）。具體如表4 所示。

表4 夜間測試結果一覽表

根據《城市軌道交通引起建筑物振動與二次輻射噪聲限值及其測量方法標準》（JGJ/T 170—2009）中二次輻射噪聲限制相關內容,此次監測結果達標,但晝間和夜間部分數據波動較大。入戶監測典型波形圖如圖2 所示。

圖2 入戶監測典型波形圖

3.4 二次輻射噪聲的影響因素

3.4.1 監測點位影響因素

辜小安和田春芝研究了二次輻射噪聲的影響因素，發現影響室內二次輻射噪聲的因素有建筑物的力學性質及室內二次輻射噪聲的分布[1]；儲益萍進一步研究發現二次輻射噪聲和結構振動具有一定的相關性，并且這種相關性與建筑結構的形式、窗戶面積、房間開間的面積等因素有關[2]。

3.4.2 軌道交通工況影響因素

（1）車輛輪軌影響因素

結合晝間及夜間監測結果，晝間2 次監測數值超過限值標準，夜間1 次監測數值較其余監測數值增量超過6dB（A）。根據運營公司相關數據可知，晝間測試時間段通過該測試斷面的車輛共計23 趟，其中2 次監測數值超過限值標準的分別為9 號與17 號列車；夜間測試時間段通過該測試斷面的車輛共計20 趟，其中1 次監測數值較其余監測數值增量超過6dB（A）的為36 號列車。根據運營公司車輛運營記錄，上述3 臺列車均為2021 年首批投入運營的車輛，上次維護時間為2022 年12 月，近期暫未進行旋輪及輪軌的維護保養。

（2）通過監測點的速度影響因素

結合晝間及夜間監測結果，晝間及夜間通過監測點的速度與二次輻射噪聲監測數值關系如表5、表6 所示。

表6 夜間測試結果與速度關系表

根據表5、表6 監測數據可知，通過該監測點的平均速度為40km/h，晝間2 次數值超過限值標準，夜間1 次監測數值較其余監測數值增量超過6dB（A）對應的速度高于平均速度，通過監測點的速度對監測數值有一定影響。

（3）軌道影響因素

經研究表明，良好的輪軌條件可降低振動5～10dB。根據兩次監測間隔的一周內該區間段運營維護記錄可知，運營公司在一周間隔時間內對該區間上行及下行軌道進行了打磨和涂油防護，以保證其良好的運營工況。通過對兩次監測數據進行對比可知，鋼軌經打磨和涂油防護后，二次輻射噪聲降低3～5dB（A）。

4 結論

通過對廈門地鐵3 號線臨近小區進行監測分析得出以下結論：第一，二次輻射噪聲監測數值受監測點墻壁尺寸及建筑物力學性質等因素影響；第二，地鐵引起的室內二次輻射噪聲主要受地鐵車輛輪軌光滑程度、對應區間軌道的打磨維護程度和通過監測點的速度等因素影響；第三，通過打磨軌道、車輛輪軌定期維護保養、控制運營時速可有效降低敏感點由地鐵引起的室內二次輻射噪聲。