振動(dòng)與噪聲控制，軌道交通

老鷹

. J/ |3 c' b: g$ b& p$ C1、噪聲特征與分析
近年來(lái)，我國(guó)城市軌道交通建設(shè)取得了很大的成就，不僅有效的改善了城市的交通環(huán)境，而且極大的促進(jìn)了城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；但不可否認(rèn)的是，城市軌道交通的發(fā)展也給城市的發(fā)展帶來(lái)了很多負(fù)面的影響，諸如噪聲、振動(dòng)、電磁輻射和景觀以及日照等方面，其中以城市軌道交通的振動(dòng)和噪聲尤其不容忽視（見(jiàn)圖12-1）。
各種交通工具在運(yùn)營(yíng)中不可避免地要產(chǎn)生噪聲，噪聲達(dá)到一定的強(qiáng)度將會(huì)對(duì)操作人員、乘客以及周?chē)�的行人、居民造成損害。持續(xù)不間斷的高噪音會(huì)給人體帶來(lái)壓力感、疲勞感、甚至造成損傷神經(jīng)、聽(tīng)力等不可挽回的后果。
7 R3 ]- P2 |! g8 T" ^一列軌道交通車(chē)輛通過(guò)時(shí)，在地面建筑物上引起振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間，大約為10 s。在一條線路上，高峰時(shí)兩個(gè)方向一小時(shí)內(nèi)可以通過(guò)30對(duì)列車(chē)，或更多一些。因而，振動(dòng)作用和持續(xù)時(shí)間，可以達(dá)到軌道交通總工作時(shí)間的15％～20％。因此，軌道交通運(yùn)行中對(duì)城市產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲污染不能忽視。目前，國(guó)內(nèi)尚未有地鐵與輕軌交通振動(dòng)與噪聲標(biāo)準(zhǔn)，只能參考國(guó)家環(huán)保局制定的城市區(qū)域振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)：“對(duì)交通干線道路兩側(cè)晝間為75 dB，夜間為72 dB”。
8 T4 S8 G$ m& X我國(guó)對(duì)于減振降噪技術(shù)的研究起步較晚，隨著我國(guó)第一條城市高架軌道交通線---上海市軌道交通三號(hào)線的通車(chē)運(yùn)營(yíng)以及地鐵二號(hào)線東延伸段、共和新路高架線路的開(kāi)通，沿線部分地段的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注（見(jiàn)圖12-2）。
噪聲可通過(guò)聲源（即噪聲的發(fā)源地，可能是機(jī)械的、化學(xué)的、電化的，以及生物的等等）,途徑(即噪聲是如何進(jìn)行傳送的)以及接受點(diǎn)（怕聽(tīng)見(jiàn)噪聲的人所處的位置）這3個(gè)方面進(jìn)行分類和研究。
  f' [# I5 N  r, m車(chē)內(nèi)的噪聲由乘坐和駕駛該車(chē)的人所承受，車(chē)站內(nèi)的噪聲由在車(chē)站內(nèi)候車(chē)人及車(chē)站工作人員所承受，而路邊噪聲則影響著鄰近線路附近區(qū)域居住或工作的人們。
1 k* X6 H, N( j) g9 r各種類型的噪聲可能來(lái)自一個(gè)或幾個(gè)的噪聲源。這些噪聲源沿著各種各樣的途徑進(jìn)行傳播和擴(kuò)散。了解聲源、途徑和接受點(diǎn)就可以有針對(duì)性地尋求降低、衰減噪聲的措施和途徑，對(duì)現(xiàn)存的噪聲進(jìn)行防護(hù)，最大限度地降低對(duì)人體造成的損傷。
12-1 城市軌道交通振動(dòng)與噪聲源分析
12-1-1 輪軌噪聲
* g. i8 B) f$ t; q+ M  u0 d# C, o" y鋼軌與車(chē)輪之間相互作用而產(chǎn)生的聲響。這種相互作用在車(chē)輪和軌道相接觸處產(chǎn)生力的作用，造成車(chē)輪和軌道的振動(dòng)而向外輻射聲波。
輪軌噪聲有3種主要類型：摩擦噪聲、撞擊噪聲和轟鳴噪聲。
每一種均由相對(duì)應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生。
1．摩擦噪聲（或尖嘯聲）
, {  b4 Q2 @9 M* ~3 }1 U一般的轉(zhuǎn)向架式車(chē)輛，輪對(duì)車(chē)軸平行地配置于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架中，當(dāng)運(yùn)行在小半徑曲線線路時(shí)，車(chē)輪沿曲線鋼軌并非純滾動(dòng)運(yùn)行，要產(chǎn)生局部的橫向滑動(dòng)，即所謂“卡滯一滑動(dòng)效應(yīng)”。這種曲線軌道對(duì)車(chē)輪對(duì)不完善的導(dǎo)向造成“卡滯一滑動(dòng)效應(yīng)”，結(jié)合車(chē)輪和軌道的振動(dòng)響應(yīng)，形成一種高頻的尖嘯聲。影響這種摩擦噪聲因素最主要的是曲線半徑、轉(zhuǎn)向架軸距、車(chē)輪振動(dòng)阻尼特性，以及輪軌表面之間的粘著系數(shù)和所采用的材料等。
2．撞擊噪聲
它是由車(chē)輪或鋼軌表面的不平順?biāo)�產(chǎn)生。這種不平順包括鋼軌接頭的縫隙，軌面擦傷和車(chē)輪踏面局部磨損、扁疤。鋼軌接頭的臺(tái)階和折角使車(chē)輛行駛時(shí)發(fā)出“卡塔一卡塔”的撞擊聲，研究結(jié)果表明，如果兩鋼軌末端接頭處于同等高度，那么撞擊噪聲是微不足道的。如果車(chē)輛正在行駛所處的第一條鋼軌其末端比前面與其相接的第二條鋼軌端頭的位置高，即所謂處于下臺(tái)階情況，噪聲就隨著車(chē)速的加快而增長(zhǎng)至某一定值，車(chē)速再增長(zhǎng)它基本保持恒定值。當(dāng)?shù)谝粭l鋼軌末端比第二條鋼軌連接端頭所處的位置低時(shí)，即所謂升高臺(tái)階處，那么噪聲隨著車(chē)速的提高而不斷增長(zhǎng)。這樣升高臺(tái)階就成為一個(gè)較嚴(yán)重的噪聲源。由車(chē)輪踏面扁疤所引起的噪聲與鋼軌接頭下臺(tái)階處的情況相似，車(chē)速超過(guò)了某一定值噪聲級(jí)就不再增長(zhǎng)了。
3．轟鳴噪聲（或滾動(dòng)噪聲）
轟鳴噪聲是由于車(chē)輪和鋼軌接觸表面局部小面積粗糙所造成。研究結(jié)果表明，輪軌接觸區(qū)域越大，所產(chǎn)生的轟鳴噪聲就越少，當(dāng)轟鳴噪聲達(dá)到頂點(diǎn)的頻率時(shí)鋼軌將成為主要噪聲源。減小輪軌接觸面的粗糙度是降低轟鳴噪聲行之有效的途徑。
( e; L  z3 ~4 T! k8 e3 {12-1-2 車(chē)輛非動(dòng)力噪聲
車(chē)輛非動(dòng)力噪聲主要指制動(dòng)系統(tǒng)中在實(shí)施制動(dòng)時(shí)閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間摩擦振動(dòng)，它激發(fā)制動(dòng)閘瓦片、閘瓦托架以及制動(dòng)盤(pán)等產(chǎn)生自激振動(dòng)形成噪聲。
車(chē)輛的非動(dòng)力噪聲還有制動(dòng)系統(tǒng)中懸掛連接和支座中所使用的許多銷(xiāo)套，由于銷(xiāo)套與銷(xiāo)軸之間的間隙在運(yùn)行中相互撞擊而產(chǎn)生噪聲。此外還有車(chē)輛的輔助系統(tǒng)（空調(diào)裝置、空壓機(jī)等）所輻射的噪聲。
12-1-3 牽引動(dòng)力系統(tǒng)噪聲
4 c. V5 e3 o6 q& J6 d3 w牽引系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的噪聲，包括牽引電機(jī)及其冷卻風(fēng)扇、齒輪箱以及空氣壓縮機(jī)的噪聲，它是城市軌道交通主要的噪聲。牽引系統(tǒng)的噪聲，特別是電機(jī)冷卻風(fēng)扇的噪聲，隨列車(chē)運(yùn)行速度的提高而增長(zhǎng)，其程度往往要大于輪軌噪聲。
近來(lái)，對(duì)混凝土高架鐵路的研究表明，混凝土高架鐵路上的牽引動(dòng)力系統(tǒng)噪聲級(jí)比地面道床軌道上的噪聲級(jí)高5dB（A）。這主要是因?yàn)楦呒荑F路上軌道下面缺少吸音材料，如道碴、泥土等。
在車(chē)體向下延伸部分裝設(shè)車(chē)裙，可起到阻擋牽引系統(tǒng)噪聲由底架向外輻射的作用。車(chē)裙在與車(chē)下吸聲裝置相結(jié)合后能使混凝土高架鐵路上的牽引系統(tǒng)噪聲降低5dB（A）。使用車(chē)裙和車(chē)下吸聲裝置可使對(duì)聲屏障的需要減少到一半，故在經(jīng)濟(jì)上是有效益的。
2 s/ V& s; n& y1 k+ I8 `12-1-4 高架軌道噪聲
$ S& W$ u% K8 n5 h$ g& \由高架結(jié)構(gòu)的振動(dòng)而輻射的振動(dòng)與噪聲。當(dāng)列車(chē)行駛在高架結(jié)構(gòu)上時(shí)，輪軌相互作用所產(chǎn)生的振動(dòng)通過(guò)軌道傳遞給支承結(jié)構(gòu)，將激發(fā)高架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)梁、柱的振動(dòng)而輻射噪聲，特別帶有“空腔”的結(jié)構(gòu)如箱形梁起到樂(lè)器“共鳴箱”的作用，二次輻射的噪聲不可忽視。支承結(jié)構(gòu)將噪聲向周邊地區(qū)進(jìn)行傳播，它比之列車(chē)行駛于一般的路堤帶坡度道床時(shí)所產(chǎn)生的噪聲級(jí)要高得多，一般要高20 dB（A）。（見(jiàn)圖12-2）。
# a8 c5 {) \3 E& i3 D: x& T( H針對(duì)這3種高架軌道交通線路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在高頻狀態(tài)下，鋼軌為主要噪聲源，而中頻的主要聲源是箱型梁。所以為大幅度地降低噪聲級(jí)，就必須同時(shí)降低鋼軌和結(jié)構(gòu)梁的噪聲。
, G+ @; b- B5 g6 P12-1-5 地下鐵道的地面承載噪聲
/ b8 L7 b, C& N$ m, o* m地下鐵道輪軌間相互作用而產(chǎn)生的振動(dòng)被傳遞給隧道結(jié)構(gòu)，繼而又傳向周?chē)�的土壤。振�?dòng)通過(guò)土壤再向鄰近的建筑物傳播從而導(dǎo)致地下及墻壁的振動(dòng)和噪聲向建筑物內(nèi)房間的第二次輻射，它是一種低頻聲響，就如同外界振動(dòng)使房間中的窗戶所發(fā)出的“喀喀”聲響。（見(jiàn)圖12-1）
地面承載噪聲和振動(dòng)是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)重的干擾源，它也是公眾向交通部門(mén)抱怨的一個(gè)主要對(duì)象。因此更有效地預(yù)測(cè)和抑制地面承載噪聲和振動(dòng)，對(duì)緩和這類社會(huì)問(wèn)題具有現(xiàn)實(shí)意義。
此外還有空氣動(dòng)力噪聲。隨著列車(chē)速度的提高，列車(chē)車(chē)頭以及在列車(chē)上各個(gè)突出和凹陷的部分，車(chē)頂?shù)氖茈姽�等，在空氣中高速移�?dòng)時(shí)，周?chē)�空氣在非恒定的氣流中發(fā)生變化，從而產(chǎn)生空氣動(dòng)力噪聲。風(fēng)洞試驗(yàn)表明，物體產(chǎn)生的空氣動(dòng)力噪聲與空氣的流速呈6次方關(guān)系增加。通過(guò)對(duì)車(chē)頭形狀的流線型處理，對(duì)于突出于車(chē)體的某些設(shè)備或裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)或?qū)⑵湟频娇捎酶粢粽钟枰云帘蔚能?chē)體下部，均可抑制非恒定渦流的發(fā)生，降低空氣動(dòng)力噪聲，從而減少噪聲對(duì)沿線的影響。
12-2 地鐵與高架軌道交通噪聲特征分析
2 H8 n; X8 s" K, }! @9 m12-2-1 線路環(huán)境噪聲的組成及列車(chē)輻射噪聲的特征
& B0 a- I& e' C: _; w; G) b$ y軌道交通沿線的環(huán)境噪聲主要由以下兩部分組成：
( }8 ^+ D; g* zl. 列車(chē)輻射的穩(wěn)態(tài)噪聲
; J+ x6 K5 w  e& o! ], @( ^包括列車(chē)運(yùn)行時(shí)輪軌相互作用產(chǎn)生的輪軌噪聲、車(chē)輛動(dòng)力裝置和輔助系統(tǒng)輻射的噪聲以及高速運(yùn)行時(shí)的空氣動(dòng)力噪聲等。
: X9 c8 u, h( \' B! t) d& E2. 與行車(chē)有關(guān)的間歇噪聲
/ j9 P* t  j3 i2 i包括通過(guò)曲線、道岔、制動(dòng)、鳴笛、交會(huì)和調(diào)車(chē)連掛所引起的噪聲。
12-2-2 曲線運(yùn)行輪軌摩擦噪聲的形成原因及影響因素
4 T( E/ B! {3 \, y5 e. F( b* J有轉(zhuǎn)向架車(chē)輛，由于兩輪對(duì)平行配置于構(gòu)架，在通過(guò)小半徑曲線時(shí)車(chē)輪相對(duì)于鋼軌產(chǎn)生橫向滑動(dòng)，往往要發(fā)出尖嘯的噪聲，即所謂“卡滯一滑動(dòng)效應(yīng)”。這種效應(yīng)是由于在輪軌系統(tǒng)碳素鋼珠光體的粘著作用，以及摩擦系數(shù)在數(shù)值上受氣候的影響有很大變化，在干燥的氣候噪聲強(qiáng)度十分可觀，而在潮濕有霧氣的條件下可能完全消失（見(jiàn)圖12-6）。
- c! a& z5 I. [這種尖嘯聲的噪聲源在于車(chē)輪輪輞的軸向彎曲振動(dòng)，其固有振動(dòng)的頻率范圍為500HZ~1500Hz。
( t. z9 R* E. O5 h! H+ I  k“卡滯一滑動(dòng)效應(yīng)”也可能由車(chē)輪的縱向滑動(dòng)分量產(chǎn)生，與其對(duì)應(yīng)的為輪對(duì)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，屬于低頻范疇，其聲音幾乎覺(jué)察不出來(lái)。
2 D$ ~  i  D. a, Z/ o: |% Z在曲線上，當(dāng)曲線與車(chē)輪方向之間的偏角αbi達(dá)到臨界角αkrit≥0.3°時(shí)，就要出現(xiàn)曲線噪聲。根據(jù)曲線半徑R，轉(zhuǎn)向架輪對(duì)軸距l(xiāng)a 與偏角αi之間的關(guān)系，可以導(dǎo)出在常用輪軌鋼時(shí)，曲線運(yùn)行無(wú)噪聲條件下轉(zhuǎn)向架輪對(duì)軸距與曲線半徑近似配置尺寸關(guān)系為表12-1所示。
4 ?$ Y  |7 O1 p+ V2 l地鐵和輕軌在選線時(shí)受到原有設(shè)施或建筑物的限制，最小曲線半徑往往比較小，而轉(zhuǎn)向架軸距由于結(jié)構(gòu)和設(shè)備安裝的要求也不可能進(jìn)一步減縮，為了抑制曲線運(yùn)行的噪聲有必要采取附加的措施。
+ J$ l3 e- S: {) c* K% h  F12-2-3 地下鐵道和高架線路的振動(dòng)、噪音特征
* U! P: {% c6 A0 W1 地下鐵道的振動(dòng)、噪聲特征
地鐵振動(dòng)與噪聲的授體是地鐵工作人員、乘客及地鐵沿線的居民。影響范圍包括列車(chē)車(chē)廂、駕駛室、車(chē)站站臺(tái)、集散廳、工作值班室及地鐵沿線地面建筑物內(nèi)。實(shí)測(cè)表明，影響地鐵振動(dòng)與噪聲污染強(qiáng)弱的主要因素是：車(chē)輛類型、列車(chē)長(zhǎng)度、列車(chē)速度、車(chē)站結(jié)構(gòu)、地質(zhì)狀況、支撐軌道的結(jié)構(gòu)形式及軌道扣件的種類、地鐵沿線居民距離隧道的遠(yuǎn)近等。
  d' }0 ]# @1 Y1 ?0 J. M' V" P地鐵站內(nèi)的噪聲特征不同于露天環(huán)境，聲波在地下空間傳播時(shí)，由于界面的反射及不同程度的空氣吸收，造成聲能在空間發(fā)生變化，而產(chǎn)生一系列不同于露天傳播情況的聲學(xué)特征。
  z) ?" v( y$ Z/ d1 u站內(nèi)對(duì)聲音的影響是：①引起一系列的反射聲；②與露天不同的音質(zhì)；③聲能密度的增加；④聲音在空間分布發(fā)生變化。地鐵車(chē)站站臺(tái)和集散廳屬大型站廳，各個(gè)方向的尺度都比聲波波長(zhǎng)大幾倍、幾十倍甚至幾百倍。在這個(gè)范圍內(nèi)，站內(nèi)極易激發(fā)大量的諧振波，其相位各有不同，形成地鐵車(chē)站環(huán)境的特有噪聲特征（混響聲大）。據(jù)測(cè)試，由于室內(nèi)反射聲的作用，可使聲音比室外提高十幾個(gè)dB。
實(shí)測(cè)與主觀感覺(jué)表明：地鐵交通振動(dòng)與噪聲對(duì)于地下空間環(huán)境的影響重點(diǎn)是噪聲問(wèn)題，對(duì)于地鐵沿線地面環(huán)境的影響重點(diǎn)是振動(dòng)問(wèn)題。
2 高架線路的振動(dòng)、噪聲特征
而高架軌道交通系統(tǒng)噪聲主要由輪軌噪聲和高架結(jié)構(gòu)噪聲組成，它的特征還有以下重要特點(diǎn)。
1 k% I& }! ?3 g, q' E（1）聲源位置。線路高架后，軌道交通噪聲的聲源位置也相應(yīng)升高，簡(jiǎn)化后的聲源位置可與車(chē)輪中心同高，高架梁噪聲的聲源位置，簡(jiǎn)化后可與梁的側(cè)表面水平中心線同高。高架軌道交通線路的噪聲輻射面要比地面軌道交通線路的噪聲輻射面大得多。
4 a/ H+ M: i( p0 A6 C0 T' ~5 S（2）高架結(jié)構(gòu)噪聲。高架結(jié)構(gòu)噪聲是由輪軌相互作用而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)二次噪聲輻射所引起，其大小與結(jié)構(gòu)類型、表面積、道床結(jié)構(gòu)、軌道類型及隔振措施有關(guān)。
& F. Q& M. u+ f0 w# O（3）高架結(jié)構(gòu)對(duì)輪軌噪聲的屏障作用。高架結(jié)構(gòu)對(duì)橋面以下區(qū)域，由于阻擋了輪軌噪聲的傳播，產(chǎn)生了一定的聲衰減。
4 s5 j2 s% W. ~! b' I（4）建筑物的聲反射。高架軌道交通系統(tǒng)多在主要街道上沿街走向，如已通車(chē)的上海M3線工程基本上在中山環(huán)路內(nèi)穿行，M3線高架兩側(cè)的建筑有很多中、高層建筑，列車(chē)運(yùn)行噪聲除地面反射外還受到建筑物的反射，形成了較強(qiáng)的混響聲場(chǎng)。
（5）臨街建筑物對(duì)高架軌道交通系統(tǒng)噪聲產(chǎn)生聲屏障作用。
% b8 G: L" j' [9 V% O5 K( N4 f上海、北京地鐵沿線不同建筑物（磚木結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表12-2、表12-3、表12-4。
上述的測(cè)試結(jié)果對(duì)照現(xiàn)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于一般埋深（10m左右）的地下線，其中心線處地表振動(dòng)超標(biāo)5～10dB左右，超過(guò)30米后混凝土基礎(chǔ)的建筑物大大降低。對(duì)高架線路，其峰值噪聲橋面以上部分大于橋面以下，一般超標(biāo)在10～15dB左右，建筑物距線路中心的距離不同，噪聲值也有所衰減，距離線路中心30m處，可衰減5dB左右。箱梁下的噪聲高達(dá)80分貝以上，說(shuō)明鋼軌扣件和軌下基礎(chǔ)減振效果差，輪軌動(dòng)力作用直接傳遞到梁體，引起較大的二次噪聲。

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2、噪聲的評(píng)價(jià)與標(biāo)準(zhǔn)
& c7 s. k- r+ y! V# C6 G目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一套標(biāo)準(zhǔn)的城市軌道交通噪聲的評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家以及一些國(guó)際性大都市所擬訂適用于本國(guó)或本市的軌道交通噪聲測(cè)量以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可供參考。另外，可供借鑒的還有國(guó)際鐵路標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的“聲學(xué)一軌道車(chē)輛內(nèi)部噪聲測(cè)量”（ISO3381—1976（E）），我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)“鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛內(nèi)部噪聲測(cè)量”（GB／T3449—94）、“鐵路機(jī)車(chē)司機(jī)室噪聲允許值”（GB／T3450—94）等。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(GB10070-88)、《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096-93)和《城市區(qū)域環(huán)境噪聲適用區(qū)域劃分技術(shù)范圍》(GB/T15190-94)中，對(duì)于特殊住宅區(qū)，其室內(nèi)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)值為68dB(A)，噪聲標(biāo)準(zhǔn)值為晝間50dB(A)和夜間40dB(A)；對(duì)于普通的居民區(qū)和文教區(qū)，室內(nèi)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)值為晝間70dB(A)和夜間67dB(A)，噪聲標(biāo)準(zhǔn)值為晝間55dB(A)和夜間45dB(A)。
9 w! K1 O# W& k9 K3 H/ ~為達(dá)到噪聲評(píng)價(jià)目標(biāo)，按照城市軌道交通系統(tǒng)特性可細(xì)分為各個(gè)部分，例如車(chē)站型、車(chē)輛型、道床型以及公共場(chǎng)所型等，選擇代表著系統(tǒng)特點(diǎn)的典型噪聲測(cè)量點(diǎn)，可由該測(cè)量點(diǎn)測(cè)得的噪聲級(jí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的噪聲情況進(jìn)行推斷和歸納。
  X: I6 m% t# A5 p2 j2 G8 i" k影響城市軌道交通噪聲主要有來(lái)自車(chē)輛本身、線路、車(chē)流量以及鳴笛等。車(chē)內(nèi)噪聲主要影響乘客和駕駛?cè)藛T的舒適、健康和行車(chē)安全。車(chē)外噪聲涉及站內(nèi)乘客、工作人員以及沿線居民的噪聲干擾。
12-3-1 評(píng)價(jià)方法
  w! V- }, o) L; C% w噪聲對(duì)人的危害和影響包括許多方面，它與噪聲源的特性（如噪聲強(qiáng)度、頻率和時(shí)間特性等）有關(guān)，也與人耳的聽(tīng)覺(jué)特性和人對(duì)噪聲的主觀心理反映有關(guān)，多年來(lái)各國(guó)學(xué)者對(duì)噪聲的危害和影響程度進(jìn)行了大量的研究，提出各種指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法，期待得出與主觀響應(yīng)相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)量和計(jì)算方法以及應(yīng)該控制的數(shù)值和范圍。在這方面大致可概括為：與人耳聽(tīng)覺(jué)特征有關(guān)的評(píng)價(jià)量；與心理情緒有關(guān)的評(píng)價(jià)量；與人們的健康有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)（工廠噪聲）；與室內(nèi)人們活動(dòng)有關(guān)的評(píng)價(jià)量等等。這些不同的評(píng)價(jià)量各自適用于不同的環(huán)境、時(shí)間、噪聲源特性和評(píng)價(jià)對(duì)象。
' G- H; R, y3 g3 w7 ?由于環(huán)境噪聲的復(fù)雜性，迄今所提出的評(píng)價(jià)量達(dá)數(shù)十種之多，現(xiàn)僅選擇幾種可能被我們采用的而且已被公認(rèn)的評(píng)價(jià)量供參考：
% @# H* \3 Y1 Y0 P' w' d5 j(1）A計(jì)權(quán)聲級(jí)
% V/ U  o8 y" U6 M( ~- K6 B8 ~為使聲音的客觀量度與人耳聽(tīng)覺(jué)的主觀感受近似取得一致，在測(cè)量聲音的儀器（如聲級(jí)計(jì)）上裝設(shè)頻率的計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，即加上濾波器。一般這種計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)有A、B、C三檔（分別相當(dāng)于人耳對(duì)低、中、高聲級(jí)的響應(yīng)），分別記為dB（A）、dB（B）、dB（C），最常用的為A計(jì)權(quán)聲級(jí)。用A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的聲級(jí)與由寬頻率范圍噪聲引起的煩惱和對(duì)聽(tīng)力危害程度的相關(guān)性較好。
(2）等效連續(xù)聲級(jí)
用聲音能量按時(shí)間平均的方法來(lái)評(píng)價(jià)噪聲對(duì)人的影響，即等能量聲級(jí)，它是用一個(gè)在相同時(shí)間內(nèi)聲能與之相等的連續(xù)穩(wěn)定的A聲級(jí)來(lái)表示該時(shí)段內(nèi)不穩(wěn)定噪聲的聲級(jí)，它能反映在聲級(jí)不穩(wěn)定場(chǎng)合人們實(shí)際所接受的噪聲能量的大小。
（3）響度級(jí)
這是描述人耳對(duì)不同頻率（純音）和強(qiáng)度的聲音的一種主觀評(píng)價(jià)量，用一組等響度曲線對(duì)不同的聲音作出主觀上的比較。它是以1000 Hz純音為基準(zhǔn)，對(duì)聽(tīng)覺(jué)正常的人進(jìn)行大量比較試聽(tīng)的方法來(lái)定出聲音的響度級(jí)的，單位是方（phon）。
（4）語(yǔ)言干擾級(jí)
語(yǔ)言干擾級(jí)是作為一種對(duì)清晰指數(shù)的簡(jiǎn)易轉(zhuǎn)換，最初主要用于飛機(jī)客艙噪聲的評(píng)價(jià)，現(xiàn)已推廣用于其它許多場(chǎng)合。現(xiàn)用的更佳語(yǔ)言干擾級(jí)（PSIL）是取500、1000和2000Hz3個(gè)倍頻帶聲壓級(jí)的算術(shù)平均值。
12-3-2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)
  Y- o9 I  P7 i3 m城市軌道交通的噪聲級(jí)的強(qiáng)度直接與系統(tǒng)的特性相關(guān)聯(lián)。軌道設(shè)置的位置，即設(shè)于地下、地面或高架等，都是影響噪聲級(jí)的決定因素。地下鐵道一般比地面軌道產(chǎn)生更大的車(chē)內(nèi)噪聲級(jí)。高架鐵路軌道產(chǎn)生的路邊噪聲級(jí)比地面軌道的噪聲級(jí)要高。與高噪聲級(jí)相關(guān)的其它條件還包括列車(chē)的運(yùn)行速度，采用無(wú)縫長(zhǎng)鋼軌或一般有縫鋼軌，車(chē)輪踏面上的擦傷，鋼軌表面局部粗糙狀況以及線路小半徑曲線等。
運(yùn)載設(shè)備的使用時(shí)間長(zhǎng)短是噪聲級(jí)的另一個(gè)決定因素。使用年久的車(chē)輛車(chē)內(nèi)噪聲級(jí)一般較高，新設(shè)計(jì)車(chē)輛及車(chē)站由于采用許多聲學(xué)上處理，車(chē)內(nèi)和站內(nèi)噪聲級(jí)都會(huì)有明顯降低。路邊噪聲級(jí)在新舊系統(tǒng)中發(fā)生的變化和差異并不象其它的噪聲那么大，而更多地受到列車(chē)運(yùn)行速度和輪軌狀況的影響。
1 d- }9 M/ g5 N; A; ]& }$ ^“美國(guó)公共交通協(xié)會(huì)”所制定的噪聲級(jí)指標(biāo)是以確保私人談話能以正常聲音進(jìn)行而設(shè)計(jì)制定的。在背景噪聲級(jí)為78dBA時(shí)，人們?cè)?.35m的距離處可以用正常的聲音進(jìn)行談話，但當(dāng)背景噪聲級(jí)達(dá)83dBA時(shí)，為使對(duì)方能聽(tīng)見(jiàn)自己的聲音，他們必須要提高嗓音。
按該指標(biāo)規(guī)定，根據(jù)城市軌道交通類型的不同，可接受的最大車(chē)內(nèi)噪聲應(yīng)在70dBA～80dBA，站內(nèi)噪聲75dBA～85dBA。對(duì)于地鐵來(lái)說(shuō)，噪聲級(jí)的上限可設(shè)得高些，因?yàn)閷⑺�的噪聲�?jí)降到與地面鐵路相同的程度是極困難的，在經(jīng)濟(jì)上也是極昂貴的。路邊噪聲級(jí)的上限隨路邊地區(qū)建筑物和地面類型的不同而有所差異，其上限值在居民區(qū)為70dBA，在工業(yè)區(qū)為85dBA的范圍內(nèi)變化（距線路中心線15m處）。有資料報(bào)導(dǎo)美國(guó)城市軌道交通很多沒(méi)有達(dá)到“協(xié)會(huì)”所規(guī)定的指標(biāo)要求。
我國(guó)“地下鐵道車(chē)輛通用技術(shù)條件”（GB／T7928—87）規(guī)定：司機(jī)室內(nèi)的噪聲不超過(guò)80dBA，客室內(nèi)的噪聲以不超過(guò)83dBA為限。另外，根據(jù)我國(guó)“鐵路機(jī)車(chē)司機(jī)室噪聲允許值”（GB／T3450一94）規(guī)定，鐵路新造、大修后內(nèi)燃、電力機(jī)車(chē)司機(jī)室內(nèi)部穩(wěn)態(tài)噪聲應(yīng)在78dBA～80dBA，添加間歇噪聲后的等效聲級(jí)應(yīng)不超過(guò)85dBA。
3、緩解措施
對(duì)軌道交通系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，噪聲最小的線路是采用道碴枕木式道床的地面線路。無(wú)碴軌道的噪聲比有碴軌道大，這是因?yàn)闊o(wú)碴軌道即使采用了適當(dāng)?shù)膹椥钥奂�，噪聲能量還是要傳給軌下的道床，形成一種更大的噪聲輻射面。此外，道碴吸收噪聲的功能是很強(qiáng)的，取消了道碴，也就不能利用這種功能。
從輪軌垂直耦合振動(dòng)體系分析入手，有的放矢地改變鋼軌與軌枕之間，軌枕與道床之間、道床與基層間的彈性、阻尼配比,采用合理的剛度匹配可以有效地減少噪聲。巴黎7號(hào)線、13號(hào)線地鐵在巴斯底獄的新歌劇院下通過(guò)，歌劇院方面認(rèn)為地鐵車(chē)輛的噪聲和振動(dòng)對(duì)劇場(chǎng)的演出有影響，巴黎地鐵公司進(jìn)行了研究、試驗(yàn)，并會(huì)同歌劇院、巴黎聲學(xué)研究所共同進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。試驗(yàn)證明在枕木底部加了一層橡膠墊后情況得到了改善。
/ {% T% A5 n' c! Z7 o在軌道交通的無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)中，各國(guó)有關(guān)部門(mén)都試驗(yàn)應(yīng)用了很多方案，取得了一定的減振降噪效果。
12-4-1 彈性支承軌道結(jié)構(gòu)
彈性支承塊軌道結(jié)構(gòu)，又稱低振動(dòng)軌道結(jié)構(gòu)（Low Vibration Track—LVT），最早采用這種軌道結(jié)構(gòu)的是瑞士國(guó)有鐵路，他們于1966年在Boetzberg隧道內(nèi)鋪設(shè)。由于其特有的減振、降噪、減磨等優(yōu)越性能，這種軌道結(jié)構(gòu)在丹麥、葡萄牙、法國(guó)、比利時(shí)、委內(nèi)瑞拉和英國(guó)等鐵路得到發(fā)展。英吉利海峽隧道也采用了這種低振動(dòng)軌道結(jié)構(gòu)。其目的也是使得軌道結(jié)構(gòu)具有較好的減振性能，降低輪軌之間的動(dòng)力作用并使列車(chē)運(yùn)行平穩(wěn)。
: W$ Y( N7 j* e8 Y" w; e& ?12-4-2 浮置板軌道結(jié)構(gòu)
最早采用浮置板軌道結(jié)構(gòu)的是聯(lián)邦德國(guó)，科隆的矩形隧道內(nèi)采用了浮置板軌道系統(tǒng)，波鴻的圓形隧道內(nèi)采用了浮置板軌道系統(tǒng)，迪塞爾多夫輕便鐵路采用了現(xiàn)場(chǎng)澆注的有道碴和軌枕的浮置板軌道系統(tǒng)。漢堡地鐵鋪設(shè)的質(zhì)量—彈簧體系無(wú)碴軌道，將帶槽的鋼筋混凝土塊鋪設(shè)在彈性支座上，再將軌枕放入預(yù)制塊的槽內(nèi)，然后鋪設(shè)軌道及配件。1994年投入運(yùn)營(yíng)的柏林地鐵在通過(guò)居民區(qū)的隧道內(nèi)鋪設(shè)了固有頻率7.5Hz的鋼彈簧浮置板，板長(zhǎng)2.5m；1997年投入運(yùn)營(yíng)的科隆市地鐵在通過(guò)居民區(qū)的隧道內(nèi)鋪設(shè)了固有頻率6.5Hz的鋼彈簧浮置板，板長(zhǎng)30m，現(xiàn)場(chǎng)澆注成型。德國(guó)還開(kāi)發(fā)了有道碴的浮置板軌道結(jié)構(gòu)，在多特蒙德（Dortmund）的一座輕軌鐵路隧道內(nèi)鋪設(shè)了試驗(yàn)段。由于其良好的減振降噪性能，這種結(jié)構(gòu)在華盛頓、紐約、亞特蘭大、多倫多（圖12-9）、布魯塞爾、新加坡、仁川等和我國(guó)南京（圖12-10）、北京、深圳、上海等地鐵中也都采用了浮置板軌道結(jié)構(gòu)。根據(jù)新加坡地鐵使用情況，發(fā)現(xiàn)浮置板軌道結(jié)構(gòu)對(duì)隧道外減振減噪效果很好，但在地鐵車(chē)廂內(nèi)振動(dòng)和噪聲都超過(guò)了環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
12-4-3 鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)
" b1 u0 G. X& ?* z9 c# p7 s鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)1974最早在荷蘭得到應(yīng)用，主要應(yīng)用在高架橋梁上。這種軌道結(jié)構(gòu)已經(jīng)被證實(shí)為高穩(wěn)定性和少養(yǎng)護(hù)維修。這種軌道結(jié)構(gòu)在荷蘭至馬德里的AtochaAve車(chē)站上已經(jīng)有17年成熟的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。1997年，荷蘭鐵路委員會(huì)發(fā)展了一種新型軌道結(jié)構(gòu)，箱型梁軌道結(jié)構(gòu)。1999年，荷蘭鐵路部門(mén)在鹿特丹鋪設(shè)一段長(zhǎng)200米的箱型梁，并采用鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)如圖12-12所示。
  }4 ^# B/ y* X* `" {9 q0 n12-4-4 軌道墊層
8 H% C( y9 r( n5 Z6 ^3 \在有碴軌道下鋪設(shè)彈性墊層。用以減小基礎(chǔ)的振動(dòng)。第一批道碴墊于70年代初鋪設(shè)，其減振效果與浮置軌道板相當(dāng)，阻尼效應(yīng)可高達(dá)30 dB。據(jù)報(bào)道，在道岔轍叉下方的道碴墊可大大減小基礎(chǔ)的沖擊波，以致離隧道邊墻僅2.7 m的住戶也免受噪聲和振動(dòng)的困擾。但這種道碴墊造價(jià)高，易受道碴邊棱損傷。可在彈性墊層表面鑲以鋼板或采用特制的編織物保護(hù)層以提高道碴墊層的耐久性。
12-4-5 阻尼鋼軌的應(yīng)用
當(dāng)列車(chē)車(chē)輪滾過(guò)鋼軌頂面時(shí),由于鋼軌腹板的厚度較薄,軌腰產(chǎn)生振動(dòng),這一振動(dòng)向空氣幅射而產(chǎn)生噪聲。為了最大限度地減小鋼軌腹板振動(dòng)引起的噪聲,在鋼軌腹部粘貼了減振橡膠或者涂上一層隔振材料,如圖12-15所示。一般是在鋼軌腹部粘上橡膠后再粘上一鋼板,以增加振動(dòng)質(zhì)量,起到衰減作用。要求使用高阻尼橡膠增大振動(dòng)衰減作用,達(dá)到降噪目的。這一裝置的關(guān)鍵之一是吸聲材料與鋼軌之間要有較好的粘結(jié)性。如果粘結(jié)界面脫開(kāi),則減振效果大大下降。
( N7 \" e" b# P+ c- D6 Q7 {12-4-6 減振降噪型扣件
在一般減振地段，國(guó)內(nèi)外隧道內(nèi)常用的扣件主要有DTI型、DTIII型和DTIV型扣件，在高架地段是WJ-1W和J-2型扣件，在要求較高的減振地段，一般鋪設(shè)軌道減振器。目前國(guó)內(nèi)外一般都采用彈性分開(kāi)式扣件，在軌下和鐵墊板下均設(shè)高彈性橡膠墊板，扣件靜剛度較小，一般為20～40KN/mm，與木枕碎石道床的靜剛度相當(dāng)，具有良好的減振性能。
8 L5 ]: A1 L; M8 C! a" Z$ n% j12-5 列車(chē)輻射噪聲防護(hù)措施與聲屏障
噪聲的預(yù)測(cè)和聲屏障的設(shè)計(jì)已有完善的理論和工程實(shí)踐，隔聲屏形狀和吸聲材料的新發(fā)展使噪聲控制技術(shù)不斷完善。聲屏障技術(shù)首先在公路建設(shè)中得到應(yīng)用和推廣，隨后應(yīng)用到城市軌道線路。[5]許多國(guó)家無(wú)論高速公路還是城市鐵路沿線到處可以見(jiàn)到形式各異的聲屏障，在聲屏障的研究和工程建設(shè)方面積累了一整套成熟的理論和成功的經(jīng)驗(yàn)。如新加坡在4418km高架線路兩側(cè)全部設(shè)置了高0.17m 、厚0.108m的隔聲式混凝土聲屏障，而且聲音屏障設(shè)計(jì)與橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。
12-6-1 提高車(chē)體和門(mén)窗的隔聲性能，降低噪聲向車(chē)內(nèi)輻射和傳遞
列車(chē)在運(yùn)行時(shí)輪軌的撞擊和摩擦不僅要產(chǎn)生轟鳴和尖嘯聲，而且伴隨有高頻振動(dòng)，由此還有可能激發(fā)車(chē)體鋼結(jié)構(gòu)的聲頻振動(dòng)，從而再次發(fā)出噪聲。試驗(yàn)表明，在車(chē)體鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)表面涂以石棉瀝青漿后，鋼結(jié)構(gòu)的聲頻振動(dòng)轉(zhuǎn)化為熱能散逸，從而可減少噪聲的輻射和傳遞。在鋼結(jié)構(gòu)上涂敷阻尼材料后，改變了鋼板的自振頻率，避免噪聲主頻率與鋼板自振頻率一致時(shí)引起共振，提高了鋼板的隔聲性能。在2mm鋼板上涂以不同厚度的阻尼材料，隨著厚度增加隔聲性能也隨之增大，厚度增至6mm后隔聲性能不再上升。車(chē)體涂敷石棉瀝青漿后，隔聲量可達(dá)2 dB（A）～3 dB（A）。
0 e" T2 l5 V- l! m在門(mén)、窗結(jié)構(gòu)上采用雙層玻璃可明顯提高隔聲性能。車(chē)體的隔墻采用雙層墻代替單層墻，是提高隔聲性能減少車(chē)內(nèi)噪聲的重要措施。單層墻的隔聲量與材料的質(zhì)量、勁度、阻尼和頻率有關(guān)，而雙層墻中間有一層起緩沖作用的空氣層，其隔聲量可增加4 dB（A）～5 dB（A）。
12-7 從車(chē)車(chē)輛結(jié)構(gòu)角度降低輪軌噪聲的措施
* c6 r1 O) Q' N' C& |- Y4 _車(chē)輛在高速運(yùn)行時(shí)，車(chē)輪在鋼軌上高速滾動(dòng)，由于輪軌表面粗糙度以及輪軌的缺陷，造成對(duì)車(chē)輪的激擾，從而產(chǎn)生滾動(dòng)噪聲。另外，當(dāng)車(chē)輛通過(guò)小半徑曲線時(shí)，由于車(chē)輪支承點(diǎn)相對(duì)于軌面產(chǎn)生橫向滑動(dòng)，導(dǎo)致車(chē)輪的輪輞、輻板產(chǎn)生軸向彎曲振動(dòng)，發(fā)出尖嘯聲。
# t4 c& L# @% ]) B& f如果我們?cè)谳嗇y或輻板上裝設(shè)一種具有減振阻尼特性的扇形盤(pán)式板或環(huán)形板，即所謂諧振消聲器，使之與車(chē)輪的主頻率相一致。當(dāng)車(chē)輪受到激擾，發(fā)生振動(dòng)而輻射噪聲時(shí)，扇形板或環(huán)形板發(fā)生共振，板上的阻尼材料將振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換為熱能，達(dá)到衰減車(chē)輪輻射噪聲。
3 b0 A/ ]$ U# M6 h, j7 j& i 

正達(dá)環(huán)保

這些我們國(guó)家還不是太重視

云山詩(shī)意

國(guó)外的機(jī)車(chē)關(guān)注的比較早，今年我國(guó)城軌和地鐵也有相關(guān)的要求
. d2 \0 ^8 P$ d主要原因還是國(guó)內(nèi)對(duì)振動(dòng)和噪音的研究比較少