淺談?dòng)耔F線鐵路降噪與相應(yīng)措施

曾鋒蓮　林宇

摘 要：隨著我國(guó)鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，鐵路噪聲污染急劇增加，對(duì)周邊群眾的生活帶來(lái)了較大的負(fù)面影響。因此，鐵路發(fā)展必須考慮噪聲污染治理。本文主要分析鐵路噪聲的主要聲源及常見(jiàn)降噪措施，并以玉林至鐵山港鐵路為例，說(shuō)明取消鳴笛、軌道結(jié)構(gòu)方案的控制措施、聲屏障、隔聲窗、綠化的降噪效果及可行性，對(duì)降低鐵路噪聲具有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：鐵路；噪聲源；治理措施；玉鐵線

Abstract： With the rapid development of Chinas railway industry， the railway noise pollution has increased dramatically， which has brought about a great negative impact on the lives of the people around them. Therefore， the railway development must consider the noise pollution control. This paper mainly analyzes the main source of railway noise and noise reduction measures. Taking the Yulin-Tieshangang railway as an example， we explains the feasibility and effect of noise cancellation that are the control measures of the whistle， the track structure scheme， the sound barrier， the sound insulation window， and the greening. It has a certain guiding significance to reduce the noise of the railway.

Keywords： Railway； noise source； control measures； Yu-Tie railway line

中圖分類號(hào)：U238 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

鐵路由于具有速度快、運(yùn)能大、能耗低、污染輕等諸多技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，截至2016年底，我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)總里程達(dá)12.4萬(wàn)km，位居世界第二；高速鐵路里程達(dá)2.2萬(wàn)km，位居世界第一。2017年全國(guó)鐵路行業(yè)將投產(chǎn)新線2100km、復(fù)線2500km、電氣化鐵路4000km。隨著鐵路的不斷發(fā)展，運(yùn)營(yíng)速度不斷提高，鐵路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越凸顯，尤以噪聲影響最為顯著。

1.鐵路噪聲源

鐵路噪聲是由各種不同類型的噪聲合成的，主要包括鳴笛噪聲、鋼軌和車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)噪聲（輪軌噪聲）、車體的空氣阻力噪聲（空氣動(dòng)力噪聲）、結(jié)構(gòu)物噪聲、電裝置的受電系統(tǒng)噪聲（集電噪聲）等。

1.1 鳴笛噪聲

鳴笛主要是對(duì)鐵路養(yǎng)護(hù)工人及私自進(jìn)入鐵路用地范圍內(nèi)的人畜起警示作用。高鐵由于線性指標(biāo)較高、車速快，線路全封閉，除進(jìn)出站外一般不鳴笛。而普通鐵路沒(méi)有全線設(shè)置柵欄，或雖設(shè)置柵欄，但沿線部分村民為方便出行，反對(duì)柵欄全封閉，或自私破壞、翻越柵欄，所以普通鐵路基本都鳴笛。

根據(jù)《鐵路技術(shù)管理規(guī)程（普通鐵路部分）》，鳴笛標(biāo)志設(shè)置在道口、大橋、隧道及視線不良地點(diǎn)的前方500m～1000m；另外，火車進(jìn)站、出站也會(huì)鳴笛。國(guó)際鐵路聯(lián)盟規(guī)定：風(fēng)笛聲級(jí)在5m處需達(dá)到120～125dB（A）。我國(guó)機(jī)車?guó)Q笛的噪聲等級(jí)情況見(jiàn)表1。

1.2 輪軌噪聲

輪軌噪聲主要是以低中頻成分為主，其峰值集中在125Hz～2000Hz。在過(guò)去，通常采用的是道碴和枕木系統(tǒng)，雖然其下面墊有一定厚度的梯形碎石，可以理解為一種多孔材料，它對(duì)聲能量具有一定的衰減作用。但是在列車經(jīng)過(guò)的時(shí)候，振動(dòng)還是相當(dāng)?shù)貜?qiáng)烈，導(dǎo)致周圍的房屋和居民生活受到了嚴(yán)重的影響。

1.3 空氣動(dòng)力噪聲

列車行進(jìn)時(shí)其外表面與空氣的作用，由于在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到了氣體的阻力，導(dǎo)致的氣體粘滯性在列車表面引起附面層壓力變化，激發(fā)出表面振動(dòng)，導(dǎo)致了噪聲的產(chǎn)生；同時(shí)產(chǎn)生氣流渦旋和磨擦沖擊，形成高頻氣流噪聲。當(dāng)速度越大的時(shí)候，其聲能量場(chǎng)越強(qiáng)，噪聲越大。

1.4 集電系統(tǒng)噪聲

凡由動(dòng)車組電弓引發(fā)的聲音，統(tǒng)稱為集電噪聲，它的噪聲源主要來(lái)源于以下3個(gè)方面：①受電弓沿接觸網(wǎng)導(dǎo)線滑動(dòng)而引起的機(jī)械滑動(dòng)聲；②受電弓離線時(shí)產(chǎn)生的電弧放電噪聲，瞬時(shí)最大可達(dá)100dB，它與接觸網(wǎng)掉懸的弧度大小有關(guān)；③整個(gè)受電弓與導(dǎo)線滑動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的風(fēng)切聲，它與導(dǎo)線的張力有關(guān)。

2.玉林至鐵山港鐵路的概況

玉林至鐵山港鐵路自玉林站Ⅱ場(chǎng)引出，由北向西南方向經(jīng)玉林市的玉州區(qū)、陸川縣、福綿管理區(qū)、博白縣，欽州市的浦北縣，然后穿越云開(kāi)大山余脈，進(jìn)入北海市的合浦縣、鐵山港區(qū)，接入在建的鐵山港支線，線路全長(zhǎng)131.463km；鐵路等級(jí)為國(guó)鐵I級(jí)，采用電力牽引，客貨共線，牽引質(zhì)量4000t，速度目標(biāo)值160km/h。該鐵路目前處于試運(yùn)營(yíng)階段。

3.主要降噪措施探討

本文主要從取消鳴笛、軌道結(jié)構(gòu)方案的控制措施、聲屏障、隔聲窗、綠化5個(gè)方面探討降噪措施的效果。

3.1 取消鳴笛

玉林至鐵山港鐵路雙向設(shè)置鳴笛標(biāo)志170處；沿線72處聲環(huán)境敏感點(diǎn)，各敏感點(diǎn)周邊300m均有鳴笛標(biāo)志。沿線群眾反映，夜間突發(fā)性鳴笛對(duì)群眾尤其是幼兒及老人造成驚擾。

鐵路鳴笛設(shè)備通常設(shè)置在火車頭部，火車車廂高度約2.5m，道砟層高度約0.5m，即鳴笛設(shè)備距鐵路路基高度為3m左右。而普通鐵路聲屏障的高度在3m～3.5m，鳴笛設(shè)備高度與聲屏障高度相差不大，因此聲屏障對(duì)鳴笛噪聲作用不大。

對(duì)普通鐵路來(lái)說(shuō)，取消鳴笛是最有效的降噪方法。但從安全角度考慮，無(wú)法全路段取消鳴笛。經(jīng)咨詢鐵路運(yùn)營(yíng)管理部門，普通鐵路柵欄全封閉，確保不會(huì)有人私自進(jìn)入鐵路用地范圍內(nèi)的情況下，可向運(yùn)營(yíng)公司申請(qǐng)，公司經(jīng)研究后確定取消鳴笛是否可行。廣西欽防鐵路已有部分路段取消鳴笛的先例。

玉鐵線DK38+352～DK41+769路段長(zhǎng)度3.417km，路基長(zhǎng)度僅60m（路基路段與地面高差11.5m），其余路段均為橋梁（囤谷坪大橋、博白立交特大橋），橋梁與地面的高差13m左右。該區(qū)域聲環(huán)境敏感點(diǎn)眾多，地勢(shì)平坦，村民出行方便，且橋梁高差大，村民攀爬鐵路橋的可能性極小。因此，具備取消鳴笛的條件。預(yù)測(cè)在距鐵路外軌中心線30m處，取消鳴笛可使鐵路噪聲貢獻(xiàn)值可減小3.0～7.5dB（A）。

3.2 軌道結(jié)構(gòu)方面的控制措施

軌道結(jié)構(gòu)方面的控制措施在鐵路設(shè)計(jì)階段要落實(shí)。無(wú)縫線路、阻尼鋼軌、道床吸聲板等為軌道結(jié)構(gòu)的降噪措施，適用于以輪軌噪聲影響為主的線路。其中無(wú)縫線路可以降低噪聲3dB（A）左右；阻尼鋼軌可以降低噪聲3～5dB（A）；道床吸聲板可以降低噪聲1～3dB（A）。玉鐵線設(shè)計(jì)階段已采取無(wú)縫鐵路等結(jié)構(gòu)方面的降噪措施。

3.3 聲屏障

在鐵路縱向長(zhǎng)度100m，距外軌中心線80m區(qū)域內(nèi)居民戶數(shù)不小于10戶，且鐵路噪聲排放大于《鐵路邊界噪聲限值及其測(cè)量方法》GB12525時(shí)，應(yīng)采取聲屏障措施。根據(jù)京滬高鐵聲屏障降噪效果監(jiān)測(cè)，3m高屏障對(duì)鐵路邊界處插入損失為7.1～11.0dB（A），平均9.1dB（A）；200m～400m長(zhǎng)度的聲屏障對(duì)鐵路邊界處插入損失是4.9～7.4dB（A）。玉鐵線目前已在路基路段設(shè)置聲屏障14段，對(duì)臨近敏感點(diǎn)起到一定降噪效果。

聲屏障降噪效果的不足主要有：

①降噪范圍有限

以3m高鐵路聲屏障為例，只對(duì)屏障后60m，高度5m范圍內(nèi)有明顯降噪效果，超過(guò)這個(gè)范圍作用不大；

②造價(jià)高

3m高H型鋼插板式結(jié)構(gòu)聲屏障約3500元/延米，每處長(zhǎng)度大于100m，造價(jià)不低于35萬(wàn)；

③設(shè)計(jì)階段必須對(duì)橋梁聲屏障進(jìn)行預(yù)留

玉鐵線已投入試運(yùn)營(yíng)，因橋梁在設(shè)計(jì)時(shí)未預(yù)埋聲屏障連接件、未考慮聲屏障的重量等因素，已不具備追加聲屏障的可行性。

3.4 隔聲窗

當(dāng)敏感點(diǎn)處未達(dá)到聲屏障的設(shè)置條件，或雖已設(shè)置聲屏障仍然超標(biāo)的住戶采取換裝隔聲窗。根據(jù)類比湘桂鐵路等鐵路項(xiàng)目隔聲窗的降噪效果對(duì)比監(jiān)測(cè)，在關(guān)窗的情況下，隔聲窗降噪效果可達(dá)16.0～17.8dB（A）。鐵路為線性工程，里程長(zhǎng)，敏感點(diǎn)眾多，采用換窗方式可能引起周邊社會(huì)矛盾，措施應(yīng)慎重。

3.5 綠化降噪

綠化林帶主要采用常綠喬木，適用于鐵路邊界內(nèi)有空閑用地，敏感目標(biāo)區(qū)段景觀要求相關(guān)較高而降噪效果不高的區(qū)段。一般樹(shù)木高大，枝葉茂密的10m寬綠化林帶的附加降噪量為1～2dB（A），30m寬綠化林帶的附加降噪量5～7dB（A）。鐵路外軌中心線30m范圍內(nèi)為鐵路用地，但由于征地拆遷成本較高，玉鐵線用地紅線控制在最外側(cè)排水邊溝1m～2m外，距外軌中心線2m～10m范圍，可綠化用地有限，綠化降噪效果不明顯。

結(jié)語(yǔ)

鐵路的噪聲問(wèn)題是一個(gè)綜合效應(yīng)問(wèn)題，其產(chǎn)生的原因涉及到機(jī)車車輛、集電系統(tǒng)、軌道、結(jié)構(gòu)物、地基、建筑物以及傳播的介質(zhì)等，控制措施應(yīng)該包括從噪聲源到傳播途徑的各個(gè)方面，應(yīng)針對(duì)所有產(chǎn)生的原因采取相應(yīng)的綜合控制措施。其中取消鳴笛、軌道結(jié)構(gòu)屬于噪聲源控制措施；聲屏障、綠化屬于傳播途徑控制措施，隔聲窗屬于受聲點(diǎn)控制措施。應(yīng)結(jié)合各超標(biāo)敏感點(diǎn)的實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施。

參考文獻(xiàn)

[1]張俊峰.城市鐵路與道路交通噪聲的初步研究[D].太原理工大學(xué)，2010.

[2]吳小萍，費(fèi)廣海，廖晨彥.高速鐵路不同高度聲屏障的降噪效果分析[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2015，36（3）：127-132.

[3]辜小安，伍向陽(yáng)，邵琳，等.高速鐵路典型高架車站減振降噪技術(shù)方案探討[J].鐵路節(jié)能環(huán)保與安全衛(wèi)生，2016，6（3）：109-111.

[4]王玉紅，張林，曹亞麗，等.高速鐵路建設(shè)的環(huán)境影響分析及環(huán)保策略建議——以滬寧城際鐵路為例[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2016，41（6）：179-183.

[5]孫大新，高亮.高速鐵路輪軌噪聲及其控制措施[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，15（11）：87-90.

[6]胡文林，胡敘洪，齊春雨，等.高速鐵路橋梁聲屏障插入損失五聲源預(yù)測(cè)模式研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2016（4）：118-124.