地鐵高架線環(huán)境振動(dòng)和噪聲特點(diǎn)及其傳播規(guī)律研究

摘 要：為研究城市軌道交通高架橋線路環(huán)境振動(dòng)與環(huán)境噪聲特點(diǎn)及其傳播規(guī)律，選取穿越居民區(qū)域典型高架橋線路段為研究對(duì)象，通過測(cè)試列車運(yùn)行經(jīng)過此線路段時(shí)車內(nèi)振動(dòng)和噪聲、沿線地面振動(dòng)和周邊環(huán)境噪聲及沿線建筑物外環(huán)境噪聲等，系統(tǒng)地研究了列車通過高架橋沿線，車內(nèi)車外環(huán)境振動(dòng)和環(huán)境噪聲的頻譜特性及其分布，使用函數(shù)回歸擬合進(jìn)一步研究其振動(dòng)和噪聲的衰減規(guī)律。研究結(jié)果表明：車內(nèi)噪聲、沿線周邊環(huán)境噪聲和沿線建筑物外環(huán)境噪聲主要頻率分布區(qū)間分別為：200～1 250Hz、20～1 000Hz和500～1 600Hz，列車輪軌滾動(dòng)噪聲及橋梁振動(dòng)輻射噪聲為主要噪聲源；車內(nèi)振動(dòng)主要頻率范圍在1 000Hz以下，低頻結(jié)構(gòu)振動(dòng)對(duì)車內(nèi)噪聲的貢獻(xiàn)不可忽視；高架橋沿線地面振動(dòng)和周邊環(huán)境噪聲隨距離的增加而呈指數(shù)衰減。研究結(jié)果對(duì)城市軌道交通高架橋線路的分析和測(cè)試評(píng)價(jià)及減振降噪具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；高架橋；環(huán)境振動(dòng)；環(huán)境噪聲；振動(dòng)衰減

中圖分類號(hào)：F259.22；U211.3；TB53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.14.018

文章編號(hào)：1002-3100（2024）14-0092-07

Research on the Characteristics of Environmental Vibration and Environmental Noise of Metro Elevated Lines and Their Propagation Laws

（1. School of Urban Rail Transit， Shanghai University of Engineering Science， Shanghai 201620， China; 2. Shanghai Composite Material Science amp; Technology Co.，Ltd.， Shanghai 201112， China）

Abstract： In order to study the characteristics of environmental vibration and environmental noise of urban rail transit on viaducts， a typical metro elevated line in central residential area has been selected to carry out on-site noise and vibration measurements under normal traffics. The measurements include ground vibration and noise near the viaduct and the noise just outside the buildings， as well as in-car noise and vibration. The spectral characteristics of noise and vibration have been systematically studied to obtain features of attenuation. The results show that the main frequency ranges of rolling noise， noise near the viaduct and noise outside the building are 200～1 250Hz， 20～1 000Hz and 500～1 600Hz， respectively. Rolling noise and viaduct noise radiation are the main noise sources. The main frequency range of in-car vibration is below 1 000 Hz; low frequency noise and vibration near the viaduct decrease exponentially with the increase of distance. The results may provide some reference to evaluate the noise and vibration control for metro lines on viaducts.

Key words： urban rail transit; viaduct; environmental vibration; environmental noise; vibration attenuation

0 引 言

隨著城市現(xiàn)代化的快速發(fā)展，高架橋周圍的建筑物也越來越多，不斷增長(zhǎng)的地鐵建設(shè)需求與居民生活質(zhì)量之間存在矛盾。地鐵引起的環(huán)境噪聲和振動(dòng)對(duì)周邊地區(qū)居民的日常生活造成了干擾[1-3]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者從理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)兩方面對(duì)地鐵引起的噪聲和振動(dòng)進(jìn)行了大量研究。Sanayei等[4]研究發(fā)現(xiàn)，地面和建筑物的峰值振動(dòng)水平通常在20 ～ 60 Hz頻率范圍內(nèi)，地鐵振動(dòng)的低頻影響引起了更多的關(guān)注。袁揚(yáng)等[5]以北京地鐵某曲線段為主要研究對(duì)象，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了距離線路中心線100m范圍內(nèi)的振動(dòng)特性，并采用時(shí)頻域方法對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。Sanayei等[4]測(cè)試了運(yùn)行列車經(jīng)過波士頓區(qū)域鐵路時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)情況，并分析了地鐵列車振動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境振動(dòng)的影響特性。鄒超等[6]測(cè)試了廣州地鐵3號(hào)線廈滘車輛段咽喉區(qū)的直線段和曲線段，并分析了列車運(yùn)行時(shí)對(duì)周邊地面振動(dòng)的影響規(guī)律，最后建議在進(jìn)行減振設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)先考慮降低振動(dòng)的低頻成分。李小珍等[7]通過測(cè)試分析得出地面振動(dòng)主要分布在低頻區(qū)間，且豎向分量遠(yuǎn)大于水平向。羅憶等[8]通過研究橋墩周邊地面測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)速度幅值的傳播與衰減，發(fā)現(xiàn)梁端測(cè)線上各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度隨距離衰減呈明顯非線性，隨列車速度變化顯著。

綜上所述，很多學(xué)者在不同區(qū)段（曲線段、直線段、橋墩周邊等）對(duì)地鐵引起的噪聲和振動(dòng)特性或?qū)χ苓叚h(huán)境的影響以及傳播規(guī)律進(jìn)行了研究，但較少涉及到對(duì)高架橋線路及周圍居民樓的環(huán)境振動(dòng)和噪聲特性及傳播規(guī)律的研究。本文為研究高架線路段對(duì)居民區(qū)環(huán)境振動(dòng)和環(huán)境噪聲的影響，以穿越居民區(qū)域典型高架橋線路段為研究對(duì)象，測(cè)試地鐵列車運(yùn)行經(jīng)過此線路時(shí)車內(nèi)振動(dòng)和噪聲、地面振動(dòng)和噪聲及周圍建筑物噪聲等，分析環(huán)境噪聲和環(huán)境振動(dòng)特點(diǎn)研究其傳播規(guī)律，不僅可以給減振降噪設(shè)計(jì)提供一定的依據(jù)，還對(duì)乘客和居民的健康評(píng)估有一定的參考價(jià)值。

1 環(huán)境振動(dòng)與環(huán)境噪聲評(píng)價(jià)

1.1 軌道交通環(huán)境振動(dòng)特點(diǎn)及評(píng)價(jià)

列車運(yùn)行時(shí)由于對(duì)軌道的沖擊作用產(chǎn)生振動(dòng)，通過軌道基礎(chǔ)、隧道或橋梁基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)傳遞到周圍土層，再由土層向周圍傳播，激勵(lì)附近地下結(jié)構(gòu)或地面建筑物產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。交通環(huán)境振動(dòng)及防治措施的研究范圍為低頻，振幅小于 1 mm，速度小于 1 mm/s，加速度小于幾十個(gè)μg，因此可用振動(dòng)加速度級(jí)來評(píng)價(jià)交通振動(dòng)影響。

從國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2631/1－1997[9]和國(guó)標(biāo)GB 10070－1988《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》[10]等標(biāo)準(zhǔn)中可知，振動(dòng)加速度級(jí) 為：。 （1）

式中，a為振動(dòng)加速度有效值，單位是m/s2；為基準(zhǔn)加速度，根據(jù)GB 50894－2013《機(jī)械工業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》[11]規(guī)定，取1×10-6m/s2。

由于文中列車運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)是對(duì)于周圍環(huán)境中鄰近建筑物內(nèi)人體舒適度而言的，因此采用垂向計(jì)權(quán)加速度級(jí)作為分析指標(biāo)，即 Z 振級(jí)，Z 振級(jí)計(jì)算公式如下。

（2）

式中，為第個(gè)三分之一倍頻程中心頻帶的加速度級(jí)，計(jì)算公式如上式（1），Δi為相應(yīng)中心頻率處的 Z 計(jì)權(quán)因子。

1.2 軌道交通環(huán)境噪聲特點(diǎn)及評(píng)價(jià)

國(guó)內(nèi)外學(xué)者一致認(rèn)為，100km/h以下的中低速列車的噪聲以中低頻率成分為主，車內(nèi)及車外噪聲主要是車輪在鋼軌上高速滾動(dòng)產(chǎn)生的滾動(dòng)聲。列車噪聲是隨著車輛的運(yùn)行而傳播的，受聲點(diǎn)的位置不同，噪聲的聲壓級(jí)也會(huì)不同，而高架橋的設(shè)計(jì)會(huì)使列車噪聲更容易向外傳播。

為了模擬人耳聽覺對(duì)噪聲的響應(yīng)，對(duì)于城市軌道交通環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)采用等效A聲壓級(jí)作為評(píng)價(jià)量，記作，單位為分貝（dB），計(jì)算公式如下：

（3）

式中，是噪聲瞬時(shí)A計(jì)權(quán)聲壓，單位為Pa；是基準(zhǔn)聲壓，取20μPa。

2 環(huán)境振動(dòng)與噪聲測(cè)試及數(shù)據(jù)分析

2.1 測(cè)試背景

測(cè)試地點(diǎn)選擇在高架橋線路的兩個(gè)站點(diǎn)之間的某斷面進(jìn)行；線路軌道結(jié)構(gòu)為普通整體道床，普通減振扣件，鋼軌為60kg/m，測(cè)試地段線路為直線段；線路運(yùn)行車輛為A型車，6節(jié)編組，車廂長(zhǎng)23.54m，線路正線運(yùn)營(yíng)速度大約60km/h；高架橋梁結(jié)構(gòu)為兩片預(yù)制簡(jiǎn)支箱梁，雙箱單室，在高架橋線路對(duì)應(yīng)居民樓側(cè)影響范圍，在橋梁側(cè)面安裝有3.5m高的單側(cè)直立式聲屏障；居民樓為11層的剪力墻結(jié)構(gòu)，距高架橋線路約50m，居民樓與高架橋線路中間有30m左右的綠化帶，測(cè)試點(diǎn)周圍環(huán)境如圖1所示。

2.2 車內(nèi)振動(dòng)噪聲測(cè)試

車內(nèi)振動(dòng)和噪聲測(cè)試采用NI/USB6216采集儀，PCB480E09信號(hào)調(diào)理器，振動(dòng)加速度傳感器為L(zhǎng)C0142A三向加速度計(jì)（靈敏度：1 000mV/g，量程：±5g，頻率范圍：0.3～2 000Hz（±10%）），噪聲測(cè)試采用PCB377B02麥克風(fēng)聲傳感器（量程：146dB，頻帶20～20 000Hz），依據(jù)GB14892－2006《城市軌道交通列車噪聲限值和測(cè)量方法》[12]相關(guān)規(guī)范將振動(dòng)加速度計(jì)和麥克風(fēng)安裝在運(yùn)行列車車廂中間位置進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)列車運(yùn)行經(jīng)過斷面時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，至少保證15s以上的有效數(shù)據(jù)。測(cè)點(diǎn)布置位置如圖2所示。

2.3 沿線建筑物外環(huán)境噪聲測(cè)試

在近高架橋居民樓一側(cè)的樓梯窗戶外布置噪聲測(cè)點(diǎn)，高層住宅分別測(cè)試1.5層（M6）、4.5層（M7）、7.5層（M8）、10.5層（M9）和頂樓（12層）（M10）的位置（如圖3（a）所示）。噪聲測(cè)試采用PCB377B02麥克風(fēng)聲傳感器，PCB480E09信號(hào)調(diào)理器，NI/USB6216采集儀在建筑物窗外進(jìn)行，當(dāng)運(yùn)行列車經(jīng)過測(cè)試斷面采集及記錄數(shù)據(jù)，與車內(nèi)振動(dòng)噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)采集同時(shí)進(jìn)行。

2.4 沿線周邊環(huán)境噪聲測(cè)試

在高架橋下及沿線周邊的環(huán)境噪聲測(cè)試采用NI SCXI-1000DC/1600采集模塊及SCXI-1531信號(hào)適配模塊，PCB377B02麥克風(fēng)聲傳感器，測(cè)點(diǎn)在距軌道中心線0m（M1）、7.5m（M2），15m（M3）、30m（M4）和60m（M5）位置布置，麥克風(fēng)距地面1.5m高，高架橋沿線周邊環(huán)境噪聲測(cè)點(diǎn)如圖3所示。

2.5 沿線地面振動(dòng)測(cè)試

沿線地面振動(dòng)及周邊環(huán)境噪聲測(cè)量采用同一套采集系統(tǒng)，地面測(cè)試的振動(dòng)傳感器為L(zhǎng)C0173-0.5三向加速度計(jì)（靈敏度：10 000mV/g，量程：±0.5g，頻率范圍：0.1～300Hz（±10%）），高架橋立柱振動(dòng)采用PCB393A03加速度傳感器（靈敏度：

1 000 mV/g，量程：±5g，頻響范圍：0.5～2 000Hz）。

依據(jù)GB 10071-1988《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)測(cè)試方法》[13]地面測(cè)試在上行線（東測(cè)）軌道中心正下方0m（A1）垂向和橫向，及距軌道中心分別為7.5m（A2）的垂直方向和橫向、15m（A3）垂直方向和橫向、30m（A4）垂直方向，同時(shí)測(cè)試高架橋兩個(gè)立柱（A5、A6）垂直方向和橫向。高架橋沿線地面振動(dòng)測(cè)點(diǎn)如圖 3所示，列車上行線方向運(yùn)行線路為靠近居民樓一側(cè)（東側(cè)），另一側(cè)為列車下行線方向運(yùn)行線路，如圖3（b）所示。

3 環(huán)境振動(dòng)與噪聲測(cè)試結(jié)果分析

選擇列車經(jīng)過斷面時(shí)車內(nèi)振動(dòng)和噪聲、沿線地面振動(dòng)和周邊環(huán)境噪聲與沿線建筑物樓頂噪聲進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，選取列車經(jīng)過斷面10s的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行三分之一倍頻程分析，根據(jù)GB 14892—2006《城市軌道交通列車噪聲測(cè)量限值和測(cè)量方法》[12]規(guī)定的測(cè)量及數(shù)據(jù)處理方法，為保證數(shù)據(jù)的真實(shí)有效選擇上下行線各多組測(cè)試進(jìn)行算數(shù)平均。

為了確保振動(dòng)和噪聲測(cè)試信號(hào)的有效性，排除背景振動(dòng)及背景噪聲的干擾，特別是測(cè)試過程中附近路面交通的干擾，本次測(cè)試振動(dòng)和噪聲信號(hào)在選取的列車通過測(cè)試斷面過程的信噪比不低于10dB。圖 4（a）是典型的地面振動(dòng)加速度在列車經(jīng)過前、經(jīng)過中和經(jīng)過后的時(shí)域信號(hào)，圖4（b）是典型的環(huán)境噪聲聲壓在列車經(jīng)過前、經(jīng)過中和經(jīng)過后的時(shí)域信號(hào)，可以看出信號(hào)滿足分析信噪比要求，振動(dòng)信噪比在30dB左右，噪聲在20dB左右。

3.1 車內(nèi)振動(dòng)噪聲測(cè)試結(jié)果分析

車內(nèi)振動(dòng)和噪聲的三分之一倍頻程圖如圖5所示，為了比較車內(nèi)噪聲和因車廂振動(dòng)引起的噪聲輻射，對(duì)車內(nèi)噪聲采用A計(jì)權(quán)，由于結(jié)構(gòu)振動(dòng)引起的噪聲的聲功率W與結(jié)構(gòu)的振動(dòng)速度v的平方成正比，如式（4）所示。

（4）

式中，是空氣密度，是聲在空氣里的傳播速度；是與輻射面的材料和形狀等有關(guān)結(jié)構(gòu)聲輻射系數(shù)；是輻射面積；lt;v2gt;是結(jié)構(gòu)表面振動(dòng)速度平方空間平均值；因此對(duì)振動(dòng)分析采用振動(dòng)速度級(jí)。圖5（a）—（c）是未進(jìn)行計(jì)權(quán)的車內(nèi)振動(dòng)噪聲頻譜圖，分析時(shí)為了方便對(duì)比分析結(jié)構(gòu)振動(dòng)對(duì)輻射噪聲的主要貢獻(xiàn)頻率范圍，找到真正影響噪聲的振動(dòng)來源，我們保證了振動(dòng)和噪聲在頻率結(jié)構(gòu)和計(jì)權(quán)的一致性，對(duì)車內(nèi)振動(dòng)采用等效A計(jì)權(quán)振動(dòng)速度級(jí)，這樣可避免不等效相關(guān)的振動(dòng)頻率分量與噪聲分量產(chǎn)生誤判。圖5（d）和（e）是進(jìn)行了A計(jì)權(quán)的車內(nèi)振動(dòng)噪聲頻譜圖，車內(nèi)噪聲總聲壓級(jí)和振動(dòng)速度總振級(jí)如表 1所示。

由圖5（d）和（e）可知，正常運(yùn)營(yíng)車內(nèi)噪聲主要在200～1 250 Hz范圍，車內(nèi)振動(dòng)采用速度級(jí)A計(jì)權(quán)后，可明顯看出車內(nèi)底板垂直方向振動(dòng)主要頻率范圍為100～1 000 Hz，橫向160～1 000 Hz；結(jié)合表1分析可知，在測(cè)試線路地段，車內(nèi)噪聲等效總聲級(jí)在72～75dB（A），車內(nèi)底板垂直方向振動(dòng)速度級(jí)為87dB左右，橫向振動(dòng)速度級(jí)為75dB左右，底板垂直方向振動(dòng)高于橫向振動(dòng)12dB左右；上行線車內(nèi)噪聲和振動(dòng)高于下行線，噪聲和振動(dòng)的主要峰值均發(fā)生在中心頻率315 Hz和400 Hz，車內(nèi)噪聲相差2～4 dB（見圖5（d）），垂直方向振動(dòng)峰值相差4～5 dB（見圖5（e））。

由于測(cè)試是對(duì)線路同一區(qū)間軌道在同一時(shí)間段的不同車輛進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，排除車輛車速及載荷情況的明顯區(qū)別，對(duì)于同一結(jié)構(gòu)的高架線路相同的軌道結(jié)構(gòu)（道床板、扣件、鋼軌等），可推測(cè)在測(cè)試區(qū)間上下行線鋼軌不平順性的區(qū)別是引起上行線車內(nèi)振動(dòng)噪聲區(qū)別的原因之一。

3.2 沿線建筑物外環(huán)境噪聲測(cè)試結(jié)果分析

高架橋沿線建筑物外環(huán)境噪聲測(cè)試在距線路60m的位置，基本對(duì)應(yīng)居民樓近線路一側(cè)靠外墻處，樓頂層大約高出軌面20m，距地面36m，頂樓和樓層樓梯窗外噪聲測(cè)試結(jié)果如圖6和表2所示。

從圖6可以看出，樓頂和樓層噪聲集中在高頻范圍500～1 600 Hz，以輪軌滾動(dòng)噪聲為主。從表2可知，下行線方向行車時(shí)樓頂噪聲聲壓級(jí)比上行線方向行車時(shí)的噪聲高6.3 dB；而上行線樓頂噪聲聲壓級(jí)比地面高2.4dB；下行線樓頂噪聲聲壓級(jí)比地面高9.5 dB。不同樓層，隨樓高的增加噪聲也增加，上行線每增加三層噪聲增加3.1 dB，而下行線每增加三層噪聲增加1.1 dB，上行線增加幅度大于下行線，同時(shí)，隨樓層的增加上行線與下行線的區(qū)別增大，除1.5層外，從4.5層的1.6 dB、7.5層的3.6 dB、10.5層的5.3 dB到頂層的6.3 dB。由于上行線軌道在居民樓側(cè)安裝有聲屏障，有限的聲屏障高度范圍內(nèi)上行線反射區(qū)域角度大于下行線的角度，所以聲屏障對(duì)高層樓層的噪聲隔聲效果比低層要差。

3.3 沿線地面振動(dòng)噪聲測(cè)試結(jié)果分析

列車經(jīng)過斷面時(shí)，列車不同運(yùn)行方向，距高架橋不同距離測(cè)點(diǎn)的環(huán)境噪聲（距地面高度1.5m）和地面振動(dòng)頻譜圖如圖7所示。

在測(cè)試地段，由于高架橋在上行線外側(cè)（居民樓側(cè)）安裝有聲屏障，橋下及橋側(cè)面噪聲測(cè)試點(diǎn)的聲學(xué)環(huán)境不對(duì)稱，因而在距軌道中心0m、7.5m及15m的噪聲近場(chǎng)測(cè)試橋梁噪聲輻射基本會(huì)主導(dǎo)主要噪聲源，峰值頻率范圍在50～1 000 Hz比較明顯（見圖7（a）和圖7（d））；30m及60m遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲除了橋梁噪聲外輪軌滾動(dòng)噪聲的貢獻(xiàn)會(huì)突出，峰值頻率范圍在200～1 600Hz。地面垂直方向和橫向振動(dòng)主要集中在50～63Hz，其中地面橫向振動(dòng)在8 Hz也出現(xiàn)了一個(gè)共振峰，下行線地面噪聲在250 Hz出現(xiàn)共振峰。

在列車運(yùn)行狀態(tài)下，高架橋側(cè)環(huán)境噪聲在距線路中心線30～60 m的聲壓級(jí)在62～64 dB。噪聲水平在不同測(cè)試位置隨著離線路中心線距離的增加而降低（見表3），總體上在近場(chǎng)的噪聲水平下行線運(yùn)行噪聲高于上行線運(yùn)行1～2 dB左右；下行線衰減量大于上行線，上行線噪聲衰減量約為5.6dB，下行線噪聲衰減量約9.1dB。總體來看，在同一測(cè)點(diǎn)的垂直方向振動(dòng)加速度普遍大于橫向；近場(chǎng)的振動(dòng)水平上行線高于下行線2～4dB左右（見表4），且上行線的衰減量大于下行線，上行線垂直方向的振動(dòng)衰減量約為13 dB，下行線垂直方向的振動(dòng)衰減量約為10 dB。從表5可以看出，列車經(jīng)過斷面時(shí)下行線立柱的振動(dòng)始終大于上行線立柱的振動(dòng)，但當(dāng)列車上行線方向運(yùn)行時(shí)，上下行立柱振動(dòng)差值較小，垂直方向振動(dòng)差值約為3 dB，橫向振動(dòng)差值小于1 dB。當(dāng)列車下行線方向運(yùn)行時(shí)，上下行立柱振動(dòng)差值較大，垂直方向振動(dòng)差值約為5 dB，橫向振動(dòng)差值大于1 dB。

3.4 沿線地面振動(dòng)及環(huán)境噪聲傳播規(guī)律

圖8是高架橋線路沿線周邊環(huán)境噪聲總聲壓級(jí)和振動(dòng)加速度總振級(jí)隨距離的變化規(guī)律（其中黑點(diǎn)為不同車測(cè)試數(shù)據(jù)，紅點(diǎn)為測(cè)試均值），對(duì)數(shù)據(jù)采用不同的函數(shù)回歸擬合，發(fā)現(xiàn)采用指數(shù)函數(shù)擬合回歸性較好。

從圖8（a）和（d）可看出，噪聲在距離線路中心線30m內(nèi)衰減較快，環(huán)境噪聲水平在不同測(cè)試位置隨著離線路距離的增加而降低，結(jié)合表3來看在近場(chǎng)的噪聲水平下行線運(yùn)行噪聲高于上行線運(yùn)行1～2dB左右；下行線衰減量大于上行線，上行線噪聲衰減量約為5.6dB，下行線噪聲衰減量約9.1dB；從擬合結(jié)果來看下行線擬合系數(shù)大于上行線（下行線衰減率大于上行線）；其主要區(qū)別在于0m和7.5m處，下行線的總聲壓級(jí)大于上行線，這主要是因?yàn)樵跍y(cè)試地段，高架橋在上行線外側(cè)（居民樓側(cè)）安裝有聲屏障，橋下及橋側(cè)面噪聲測(cè)試點(diǎn)的聲學(xué)環(huán)境不對(duì)稱。從圖8（b）和（e）可看出，地面垂直方向振動(dòng)在距離振源7.5 m內(nèi)衰減較快，地面振動(dòng)水平在不同測(cè)試位置隨著離線路距離的增加而降低，且下行線衰減率略大于上行線；從圖8（c）和（f）可看出，地面橫向振動(dòng)也在距離振源7.5 m內(nèi)衰減較快；整體來看，地面垂直方向振動(dòng)比橫向振動(dòng)明顯且垂直方向衰減量大于橫向，高架橋沿線地面振動(dòng)和周邊環(huán)境噪聲隨距離的衰減率，均表現(xiàn)為下行線高于上行線。

4 結(jié) 語

通過測(cè)試某高架橋線路斷面環(huán)境振動(dòng)和環(huán)境噪聲，分析其振動(dòng)和噪聲的三分之一倍頻程結(jié)果，得出其特點(diǎn)及其傳播規(guī)律結(jié)論如下。

第一，正常運(yùn)營(yíng)車內(nèi)噪聲主要在1/3倍頻程200～1 250 Hz范圍內(nèi)，以輪軌滾動(dòng)噪聲為主；車內(nèi)底板垂直方向振動(dòng)主要頻率范圍為100～1 000 Hz，橫向160～1 000 Hz。

第二，橋梁振動(dòng)輻射的噪聲主要頻率范圍大約在50～1 000 Hz，輪軌滾動(dòng)噪聲及橋梁輻射噪聲為主要貢獻(xiàn)；高架橋沿線地面振動(dòng)主要頻率范圍為50～63 Hz；沿線周邊環(huán)境噪聲和地面振動(dòng)水平在不同測(cè)試位置隨著離線路距離的增加呈指數(shù)衰減，由于上行線外側(cè)（居民樓側(cè)）安裝有聲屏障，橋下及橋側(cè)面噪聲測(cè)試點(diǎn)的聲學(xué)環(huán)境不對(duì)稱使得環(huán)境噪聲在下行線的衰減率大于上行線，垂直方向振動(dòng)在下行線衰減率略大于上行線。

第三，沿線建筑物樓頂和樓層外環(huán)境噪聲主要集中在高頻范圍500～1 600 Hz，主要以輪軌滾動(dòng)噪聲為主；隨著樓層的降低，噪聲水平下降；有限的聲屏障高度范圍內(nèi)上行線反射區(qū)域角度大于下行線的角度，聲屏障對(duì)低層樓層的噪聲隔聲效果優(yōu)于高層。

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收稿日期：2023-11-16

基金項(xiàng)目：中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)科技開發(fā)資助項(xiàng)目（L2021G005）

作者簡(jiǎn)介：韓雅婧（1998—），女，河南洛陽人，上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院碩士研究生，研究方向：交通運(yùn)輸；顧曉菡（1981—），本文通信作者，女，上海人，上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院，講師，博士，研究方向：軌道交通振動(dòng)噪聲與波磨控制。

引文格式：韓雅婧，顧曉菡，石峻銘，等．地鐵高架線環(huán)境振動(dòng)和噪聲特點(diǎn)及其傳播規(guī)律研究[J]．物流科技，2024，47（14）：92-97，156.