城市軌道交通高架線路噪聲源強(qiáng)測量方法

王巧燕,　李曉東，周興敏

(中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

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城市軌道交通高架線路噪聲源強(qiáng)測量方法

王巧燕,李曉東，周興敏

(中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

根據(jù)城市軌道交通高架線路的結(jié)構(gòu)特征和噪聲的輻射特性，分析環(huán)評(píng)技術(shù)導(dǎo)則中有關(guān)高架線路噪聲源強(qiáng)測試方法方面的不足。結(jié)合現(xiàn)場測試及導(dǎo)則預(yù)測模式，提出對(duì)測點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整，從而獲得更準(zhǔn)確的噪聲源強(qiáng)測量方法。

城市軌道交通；高架；噪聲源強(qiáng)；測點(diǎn)位置

0　引　言

在城市軌道交通環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，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、合理的源強(qiáng)至關(guān)重要。HJ 453—2008[1]中闡述了聲環(huán)境影響評(píng)價(jià)中源強(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)應(yīng)采用類比測量法確定。

現(xiàn)有規(guī)范對(duì)源強(qiáng)測量方法的描述較為簡單，并未對(duì)高架線路提出針對(duì)性的測量建議。對(duì)此，分析導(dǎo)則中源強(qiáng)測量方法存在的問題，提出調(diào)整測點(diǎn)位置的建議，并以某高架線路為例對(duì)測點(diǎn)位置調(diào)整前后的源強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，采用調(diào)整后測點(diǎn)測得的源強(qiáng)數(shù)據(jù)能更加準(zhǔn)確地預(yù)測敏感點(diǎn)的噪聲值。

1　城市軌道交通高架線路噪聲概述

軌道交通高架線路輻射的噪聲包括輪軌噪聲、車輛設(shè)備噪聲、空氣動(dòng)力噪聲及橋梁結(jié)構(gòu)噪聲。

1) 輪軌噪聲主要是由車輪和鋼軌相互接觸的過程中產(chǎn)生振動(dòng)引起的，其大小與車輪和鋼軌的粗糙度有關(guān)[2]。輪軌噪聲具有寬帶特性，主要以低中頻成分為主, 其峰值頻率集中在125～2 000 Hz[3]。

2) 車輛設(shè)備噪聲包括牽引系統(tǒng)噪聲和空調(diào)系統(tǒng)噪聲等，通常位于車廂底部。

3) 空氣動(dòng)力噪聲是由不穩(wěn)定的空氣氣流掠過列車產(chǎn)生的，隨著列車速度的提高而增大。其大部分聲能量集中在較低頻域。

橋梁結(jié)構(gòu)噪聲是由列車通過高架橋梁時(shí)車輪和軌道相互作用產(chǎn)生的振動(dòng)通過扣件、枕木和道砟傳遞到橋梁，激發(fā)高架橋的橋面、防撞墻和橋墩等各個(gè)構(gòu)件及聲屏障產(chǎn)生振動(dòng)引起的輻射噪聲。高架結(jié)構(gòu)噪聲的大小與高架橋結(jié)構(gòu)、彈性扣件及道床等有關(guān)。

城市軌道交通中列車的行車速度較低，一般為60～80 km/h?？諝鈩?dòng)力噪聲的影響較小，主要噪聲源為輪軌噪聲、車輛設(shè)備噪聲和橋梁結(jié)構(gòu)噪聲。其中，輪軌噪聲和車輛設(shè)備噪聲的聲源均位于車廂底部，通過空氣向外傳播；橋梁結(jié)構(gòu)噪聲主要通過高架結(jié)構(gòu)向外輻射。

2　高架線路噪聲源強(qiáng)測量方法及存在的問題

根據(jù)HJ 453—2008，高架線路噪聲源強(qiáng)的測量方法為：傳聲器應(yīng)距外軌中心線7.5 m，距軌面高1.5 m(以下簡稱參考點(diǎn))，測量車速及列車通過時(shí)段的等效聲級(jí)，取不少于5次算術(shù)平均值，測量時(shí)列車的運(yùn)行速度應(yīng)為最高設(shè)計(jì)運(yùn)行速度的75%或?qū)嶋H運(yùn)營線路的最高運(yùn)行速度，速度的波動(dòng)范圍應(yīng)<5%。測量時(shí)背景噪聲的聲級(jí)應(yīng)比被測聲源的噪聲級(jí)低10 dB以上。

導(dǎo)則中僅簡單闡述了測點(diǎn)位置、測量頻次、列車運(yùn)行工況及背景噪聲的控制，并未對(duì)測試環(huán)境條件進(jìn)行詳細(xì)說明。根據(jù)ISO 3095—2013[4]，測量源強(qiáng)時(shí)試驗(yàn)場地應(yīng)滿足自由場或半自由場的條件，聲音能充分自由傳播，因此為避開聲反射面的影響，傳聲器周邊50 m范圍內(nèi)應(yīng)無大的聲反射物，傳聲器附近不得有干擾聲場的障礙物。對(duì)于地面線路，一般可滿足測試條件；但是對(duì)于高架線路，由于其兩側(cè)通常有1 m高的防撞墻，會(huì)對(duì)輪軌噪聲和車輛設(shè)備噪聲產(chǎn)生一定的遮擋，因此無法滿足上述環(huán)境條件。防撞墻引起聲場的變化見圖1，由于參考測點(diǎn)位于防撞墻的聲影區(qū)，噪聲值明顯降低，而在防撞墻上方區(qū)域噪聲仍然可以自由傳播，因此選用參考測點(diǎn)的噪聲值作為源強(qiáng)測點(diǎn)并不符合實(shí)際情況。防撞墻的噪聲衰減量應(yīng)選用聲屏障模式予以修正，高架線路的噪聲源強(qiáng)應(yīng)為不包含防撞墻衰減的噪聲值。

a) 沒有防撞墻時(shí)聲場分布

b) 有防撞墻時(shí)聲場分布

3　高架線路噪聲源強(qiáng)測量調(diào)整建議

圖2為某高架線路的噪聲源強(qiáng)測點(diǎn)示意圖，該線路為箱梁結(jié)構(gòu)，外軌中心線距離防撞墻2.5 m，防撞墻高于軌面1 m。源強(qiáng)測點(diǎn)距離外軌中心線7.5 m，根據(jù)等比關(guān)系，建議測點(diǎn)設(shè)于軌面上方3 m處(N1點(diǎn))，以避開防撞墻聲影區(qū)的影響。

為研究高架線路的噪聲源強(qiáng)，對(duì)該線路的噪聲源強(qiáng)進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，在N1點(diǎn)和N2點(diǎn)設(shè)置2個(gè)測點(diǎn)，其中N2點(diǎn)位于導(dǎo)則中推薦的源強(qiáng)測點(diǎn)處(距離外軌中心線7.5 m，高于軌面1.5 m)?，F(xiàn)場測試照片見圖3。相關(guān)測試條件及測試結(jié)果見表1。根據(jù)測試結(jié)果，N1點(diǎn)的噪聲值比N2點(diǎn)高2.9 dB(A)。

4　實(shí)測源強(qiáng)驗(yàn)證分析

采用導(dǎo)則模式及不同的實(shí)測源強(qiáng)數(shù)據(jù)對(duì)敏感點(diǎn)的噪聲(列車通過時(shí)的噪聲值)進(jìn)行預(yù)測，將預(yù)測結(jié)果與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析(見表2)。通過對(duì)比可知，選用N1點(diǎn)處的噪聲源強(qiáng)得到的預(yù)測值與實(shí)測值差距較小，為1.3 dB(A)；選用N2的噪聲源強(qiáng)得到的預(yù)測值與實(shí)測值差距較大，為4.2 dB(A)。因此，建議高架線路選用N1點(diǎn)處的噪聲源強(qiáng)，即將測點(diǎn)位置調(diào)整至距離外軌中心線7.5 m，高于軌面3 m處。

圖2　高架噪聲源強(qiáng)測點(diǎn)示意圖

圖3　現(xiàn)場測試照片

測點(diǎn)編號(hào)測點(diǎn)位置A聲級(jí)dB(A)相關(guān)條件N1距外軌中心線7.5m,高于軌面3m85.2N2距外軌中心線7.5m,高于軌面1.5m82.3 箱梁結(jié)構(gòu),60kg/m鋼軌,整體道床,B型車,5節(jié)編組,車速70km/h

表2　計(jì)算結(jié)果與測試結(jié)果對(duì)比分析

5　結(jié)　語

現(xiàn)有的環(huán)評(píng)技術(shù)導(dǎo)則對(duì)城市軌道交通高架線路噪聲源強(qiáng)測量方法的描述較為簡單，測點(diǎn)位置的選取未考慮高架線路防撞墻聲影區(qū)的影響，測得的噪聲源強(qiáng)數(shù)據(jù)小于高架線路的實(shí)際源強(qiáng)。建議調(diào)整測點(diǎn)位置至距離外軌中心線7.5 m，高于軌面3 m處，從而得到更為準(zhǔn)確的高架線路噪聲源強(qiáng)。

[1]環(huán)境保護(hù)部.HJ 453—2008，環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則—城市軌道交通[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2008.

[2]THOMPSON D. 鐵路噪聲與振動(dòng)——機(jī)理、模型和控制方法[M].中國鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，譯.北京：科學(xué)出版社，2013.

[3]李洪強(qiáng),吳小萍. 城市軌道交通噪聲及其控制研究[J]. 噪聲與振動(dòng)控制,2007,27(5)：78-82.

[4]International Organization for Standardization. ISO 3095—2013, Acoustics-Railway Applications-Measurement of Noise Emitted by Railbound Vehicles[S].Switzerland: ISO Copyright Office, 2013.

On Noise Source Intensity Test for Elevated Railway

WANG Qiaoyan，LI Xiaodong，ZHOU Xingmin

(ChinaShippingEnvironmentTechnology(Shanghai)Co.，Ltd，Shanghai200135，China)

The structure and the noise radiation characteristics of the elevated railway are analyzed, and the shortcoming of the method to test noise source intensity of urban elevated railways proposed by HJ453-2008 is pointed out. Based on the field measurements and the experience gained in using the prediction mode of the guidelines, adjusting the test position for more accurate noise source intensity measurement is proposed.

urban railway; elevated road; noise source intensity; test position

2015-08-24

王巧燕(1984—)，女,浙江嵊州人,助理研究員,主要從事環(huán)境噪聲影響分析和控制工作。

1674-5949(2016)01-073-03

U121；TB533+.2

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