淺談軌道交通環(huán)評(píng)中噪聲與振動(dòng)污染防治措施

文_馬少杰 山東展望環(huán)境工程咨詢有限公司青島分公司

城市軌道交通是指城市中使用車輛在固定導(dǎo)軌上運(yùn)行并主要用于城市客運(yùn)的交通系統(tǒng)，一般包括地鐵、輕軌、跨座式單軌交通、現(xiàn)代有軌電車交通、中低速磁浮交通等。在車輛行駛過程中，受到車輪與軌道之間產(chǎn)生摩擦與撞擊以及內(nèi)部動(dòng)力裝置相互傳動(dòng)、咬合作用的影響，極易產(chǎn)生噪聲與振動(dòng)污染，而使乘客產(chǎn)生頭痛、耳鳴、焦慮、煩躁、神經(jīng)衰弱等癥狀，給乘客的身體與心理健康造成損害。因此，應(yīng)當(dāng)針對(duì)軌道交通在運(yùn)營(yíng)過程中產(chǎn)生的噪聲與振動(dòng)污染來源進(jìn)行精準(zhǔn)定位與分析，并采取行之有效的防治措施，將污染危害降到最低。

1 城市軌道交通噪聲與振動(dòng)污染源

通過收集國(guó)內(nèi)各城市的軌道交通運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)可以看出，城市地鐵、輕軌以及有軌電車的運(yùn)行時(shí)間間隔一般為2～6min，運(yùn)營(yíng)時(shí)長(zhǎng)從早6：00至夜間22：00，各城市間的運(yùn)營(yíng)時(shí)長(zhǎng)以該時(shí)長(zhǎng)為基準(zhǔn)，前后相差1h右。

經(jīng)過深入分析與全面論證，城市軌道交通產(chǎn)生的噪聲污染面積如下：地面線軌道交通的夜間運(yùn)行影響范圍為20～30m，每千米污染面積0.02～0.03km2，高架線軌道交通晝間運(yùn)行影響范圍為40～50m，每公里污染面積為0.04～0.05km2；夜間運(yùn)行影響范圍為150～200m，每公里污染面積為0.15～0.20km2。地下線的振動(dòng)影響范圍如下：一類建筑物晝間影響范圍為10～20m，每公里污染面積為0.01～0.02km2；夜間影響范圍為30～40m，每千米污染面積為0.03～0.04km2，二類建筑物晝間影響范圍為40～50m，每千米污染面積為0.04～0.05km2；夜間影響范圍為60～80m，每千米污染面積為0.06～0.07 km2。究其根源，城市軌道交通噪聲與振動(dòng)污染主要與輪軌系統(tǒng)及機(jī)車內(nèi)部的動(dòng)力系統(tǒng)有著直接關(guān)聯(lián)。

1.1 噪聲污染源

車輛在行駛過程中，車輪與鋼軌、車輛內(nèi)置設(shè)備以及活塞風(fēng)都會(huì)產(chǎn)生不同分貝的噪聲。車輪與鋼軌之間始終處于無縫接觸狀態(tài)，隨著車輛運(yùn)行速度的加快，輪軌間極易產(chǎn)生摩擦聲、撞擊聲以及制動(dòng)時(shí)的尖鳴聲，如果車輛在夜間行駛，就會(huì)影響附近居民的正常休息。車輛內(nèi)置設(shè)備包括牽引式電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、齒輪箱等，當(dāng)機(jī)車啟動(dòng)后，這些裝置同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，就會(huì)發(fā)出較大的轟鳴聲。另外，為了提高乘客的乘車舒適度，城市地鐵、輕軌內(nèi)部均安裝了空調(diào)制冷裝置，在夏季到來時(shí)，空調(diào)制冷機(jī)啟動(dòng)后，也會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲。

活塞風(fēng)引起的噪聲主要是指地鐵列車在封閉狹長(zhǎng)的地下隧道中高速運(yùn)行時(shí)，將產(chǎn)生巨大的氣流噪聲，一般情況下，列車速度超過200km/h以上時(shí)，可以列為噪聲源，而城市地鐵、輕軌的運(yùn)行速度通常低于80kg/h，設(shè)計(jì)時(shí)速上限均不會(huì)超過120kg/h，因此，城市軌道交通可以忽略氣流噪聲產(chǎn)生的不利影響。

1.2 振動(dòng)源污染

居民在乘坐城市軌道交通工具時(shí)，當(dāng)車輛在疾速行駛過程中，身體各部位往往會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)反應(yīng)。而產(chǎn)生振動(dòng)微波的主要原因是由于軌道不平順產(chǎn)生的隨機(jī)性振源、車輪偏心等周期性產(chǎn)生的激振源以及車輪與道岔、鋼軌間的相互碰撞而產(chǎn)生的振源。由這些振動(dòng)源產(chǎn)生振動(dòng)波通過橋梁、墩臺(tái)、基礎(chǔ)傳輸?shù)降鼗?，再由地基傳輸至建筑物的基礎(chǔ)，繼而對(duì)附近的建筑物或者居民帶來負(fù)面影響。

2 噪聲污染的有效防治措施

降低噪聲污染應(yīng)當(dāng)從控制噪聲源與切斷噪聲傳播途徑兩方在予以考慮，首先查找和確定產(chǎn)生噪聲源的具體位置或者關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并利用行之有效的防控措施控制噪聲源，當(dāng)噪聲源得到有效控制后，可以采取切斷噪聲傳播路徑的方法，減少噪聲對(duì)周邊環(huán)境與居民造成的污染。根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096-2008）要求，道路交通干線兩側(cè)區(qū)域，晝間噪聲不得超過70dB，夜間噪聲不得超過55dB。

2.1 噪聲源控制

由于現(xiàn)代城市軌道交通車輛的減震與懸掛系統(tǒng)從設(shè)計(jì)理念、技術(shù)優(yōu)化等方面都已得到改善，部分城市相繼采用降噪車輪或者彈性車輪，以減少噪聲排放?；诖耍ボ囕喲b置，可以優(yōu)先考慮軌道的結(jié)構(gòu)。首先應(yīng)當(dāng)盡量避免采用小半徑曲線，在設(shè)計(jì)軌道時(shí)，采用重型減噪措施，比如鋪設(shè)普通碎石道床，該道床比混凝土整體道床能夠減少2～3dB的噪聲。也可以鋪設(shè)超長(zhǎng)無縫線路，據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，車輛行駛在無縫線路上時(shí)，噪聲值將下降7dB左右，如果在車輪中鑲上一層彈性硬橡膠，軌道下設(shè)有彈性墊層，在車輛以70km/h的時(shí)速運(yùn)行時(shí)，車廂內(nèi)的噪聲只有68dB，這一噪聲值也滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096-2008）的要求。此外，軌道維修人員應(yīng)當(dāng)定期對(duì)鋼軌頂面進(jìn)行打磨，尤其對(duì)于新鋪設(shè)的鋼軌，應(yīng)當(dāng)增加打磨頻次，經(jīng)過打磨后的鋼軌，噪聲值能夠降低10dB左右。

對(duì)于牽引式電動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、齒輪箱等車輛內(nèi)置設(shè)備產(chǎn)生的噪聲，機(jī)車制造廠家可以結(jié)合設(shè)計(jì)方案以及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)投入生產(chǎn)。對(duì)于集電系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲可以采取減少集電弓數(shù)量、安裝集電弓外罩或者提升接觸網(wǎng)拉力的方法。對(duì)于高架線軌道交通產(chǎn)生的噪聲可以采取減少鋼梁，增加混凝土梁，或者在橋梁兩側(cè)設(shè)置隔音板的方法。

2.2 切斷噪聲源傳播路徑

切斷噪聲源傳播路徑包括設(shè)計(jì)聲屏障、種植綠化林帶、安裝隔聲窗等措施。目前，設(shè)立聲屏障的方法在降低城市軌道交通運(yùn)營(yíng)噪聲方面，得到普通應(yīng)用。通過實(shí)際運(yùn)營(yíng)得出以下數(shù)據(jù)：直立式聲屏障降噪8～10dB，半封閉式聲屏障降噪10～15dB，全封閉式聲屏障降噪達(dá)到20dB以上，這種方法一般適用于規(guī)模較大、密度較高的敏感目標(biāo)降噪。該降噪方法的缺點(diǎn)是投資成本較高，設(shè)計(jì)與施工流程較為復(fù)雜。

種植綠化林帶的降噪方法適用于地面軌道線路兩側(cè)有閑置空地的區(qū)域，如果采取喬灌綠植相結(jié)合的方式，種植寬度為10m的綠化帶可以降噪1～2dB，30m寬的綠化帶可以降噪3～5dB。而安裝隔聲窗的降噪方法則適用于影響聲源較為復(fù)雜，建筑物較為分散的區(qū)域，降噪效果可以達(dá)到30dB以上。

3 振動(dòng)污染的防治措施

3.1 中等減振措施

中等減振措施主要有軌道減振器扣件、Lord扣件以及雙層減振墊板扣件減振。其中，軌道減振器扣件的橫向剛度較低，對(duì)軌枕的材質(zhì)要求較高，因此，必須采用特殊的軌枕，當(dāng)扣件出現(xiàn)磨損或者損壞情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換整套扣件。Lord扣件的減振幅值相對(duì)較低，與軌道減振器及雙層彈性墊板相比，減振效果較差。雙層彈性墊板減振效果好，而且價(jià)格低廉，維修更換方便，與城市中一般地段的軌枕及道床能夠融合到一起，而且雙層彈性墊板的減振效果最高能夠達(dá)到10dB。

3.2 高等減振措施

高等減振措施包括梯形軌枕、Vanguard扣件、中檔鋼彈簧浮置板軌道、橡膠復(fù)合彈簧浮置軌道以及隔離板式橡膠減振墊式整體道床減振。梯形軌枕軌道減振效果相對(duì)較好，一般適用于高架軌道線路。Vanguard扣件主要適用于既有線路的改造，這種扣件維修養(yǎng)護(hù)難度大，施工成本高。中檔鋼彈簧浮置板軌道的減振效果好，但是造價(jià)較高，而且固體阻尼的性能不穩(wěn)定。橡膠復(fù)合彈簧浮置板軌道的承載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、維修方便。隔離板式橡膠減振墊式整體道床采用隔離式橡膠整體支持，由于性能穩(wěn)定、施工便捷、使用壽命長(zhǎng)、造價(jià)較低，因此，被廣泛應(yīng)用于城市軌道交通的實(shí)際運(yùn)營(yíng)當(dāng)中。通過對(duì)這幾種防止措施進(jìn)行綜合比對(duì)，可以看出，平均減振效果在10～15dB之間。

3.3 特殊減振措施

特殊減振措施通常采用高檔彈簧浮置板軌道減振，該方法維修保養(yǎng)方便、投入成本較低，而且減振效果較好，一般能夠達(dá)到20dB以上，因此，這種減振措施的應(yīng)用范圍較廣。

4 軌道交通環(huán)評(píng)中注意事項(xiàng)

在城市中，有些地段屬于噪聲污染區(qū)范圍內(nèi)的敏感區(qū)，在這一區(qū)域，首先可以采取限定車速的方法來降低噪聲與振動(dòng)污染指數(shù)。在修建城市高架橋或者路基段時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合城市軌道交通的線路與通車頻率，事先預(yù)留出聲屏障的安裝條件，以便于在軌道交通通車后，視具體情況加裝聲屏障。根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 城市軌道交通》（HJ453-2018），在城市軌道交通環(huán)評(píng)中，評(píng)價(jià)人員應(yīng)重點(diǎn)從環(huán)境制約因素、環(huán)境影響程度等方面進(jìn)行建設(shè)方案環(huán)境比選。選擇噪聲與振動(dòng)等污染影響相對(duì)較小的線路方案，并在施工過程中盡量避開學(xué)校、醫(yī)院、居民區(qū)等人流密集區(qū)，最大限度的降低噪聲與振動(dòng)污染對(duì)周圍環(huán)境的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的逐年加快，城市軌道交通也得到迅猛發(fā)展，作為城市復(fù)雜龐大的交通網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)重要組成單元，在考慮城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素的前提下，也應(yīng)當(dāng)將降噪減振措施納入到重點(diǎn)工作當(dāng)中。