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(yōu)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(jīng)運行了將近50年。然而，高速鐵路列車所帶來的環(huán)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(huán)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(xiàn)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(qū)間下的噪聲源強特性變化規(guī)律，探討了不同速度區(qū)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(xù)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(chǎn)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(guī)律。

輪軌噪聲、氣動噪聲和牽引噪聲是高速鐵路外部產(chǎn)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(quán)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(zhuǎn)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(xiàn)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(jù)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(zhuǎn)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(jié)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(jié)語

本文對比分析了普通鐵路與高速鐵路的輻射噪聲，發(fā)現(xiàn)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(jié)論。