劉海成,龔鳳海,歐 炎,滕會麗

(北京綠創(chuàng)聲學(xué)工程設(shè)計研究院,北京 100080)

根據(jù)環(huán)評批復(fù),北京市軌道交通房山線工程蘇莊大街站前聲屏障的設(shè)置里程為蘇莊大街站出入段線100～X(S)K0+330,全長430 m,該站以西為車輛段,本段里程在一期工程的主要使用功能為車輛進、出段線,車輛進出站頻繁。該段主要敏感點有：軌道北側(cè)西蘭島小區(qū)和南側(cè)的房山區(qū)老年醫(yī)院、佳世苑小區(qū)(圖1)。主要降噪措施為在軌道兩側(cè)設(shè)置隔聲屏障,隔聲屏障的形式為直立式或全封閉式,具體類型需根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)并經(jīng)聲學(xué)計算確定,聲學(xué)計算主要分為理論計算或采用專業(yè)噪聲分析軟件模擬,是達(dá)到環(huán)評要求的必要手段。

圖1 蘇莊大街站出入段線聲屏障設(shè)置位置(單位：m)

1 聲源特點

地鐵列車運行時主要噪聲源為車輛設(shè)備噪聲和列車運行產(chǎn)生的噪聲。

車輛設(shè)備噪聲包括牽引電機噪聲、齒輪箱噪聲、空壓機噪聲、空調(diào)制冷設(shè)備噪聲、電氣噪聲等,其中以牽引電機噪聲、齒輪箱噪聲和空調(diào)制冷設(shè)備噪聲為主。通常情況下,車輛設(shè)備噪聲較輪軌噪聲小,屬于隱性聲源；只有在采用輪軌噪聲抑制措施后,車輛設(shè)備噪聲才有可能成為軌道交通的主要噪聲源之一。

列車運行產(chǎn)生的噪聲是一種非穩(wěn)態(tài)綜合噪聲,主要有：列車高速運行拖拽和推動空氣而產(chǎn)生的氣流噪聲；列車運行時因車輪不可避免的偏心、路軌不平等原因引起整個系統(tǒng)包括車廂的振動,振動引起碰撞而產(chǎn)生的噪聲；列車運行中“蛇形”,曲線外側(cè)輪轉(zhuǎn)動和滑行,加速、減速和直線段勻速運行時車輪的轉(zhuǎn)動和滑行,都會與路軌摩擦而引起的噪聲。

列車停站,列車運行的各種噪聲停止,此時主要的噪聲是列車空調(diào)系統(tǒng)的噪聲。

根據(jù)相關(guān)列車運行噪聲頻譜監(jiān)測數(shù)據(jù)(速度48.54 km/h),所采用的列車運行(速度48.54 km/h)噪聲頻譜特性如表1和圖2所示,其聲壓級高達(dá)100 dB(A)。

表1 列車運行噪聲頻譜特性

從圖2中分析：列車在中速運行時,列車運行噪聲具有聲壓級高、頻帶寬、影響范圍廣等的特點,峰值出現(xiàn)在500 Hz左右,此頻帶傳播能力比較強,對隔聲降噪措施要求比較高。

圖2 地鐵列車運行噪聲頻譜

2 噪聲標(biāo)準(zhǔn)

本項目執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3096—2008)，其環(huán)境噪聲限值如表2所示。

表2 環(huán)境噪聲限值 dB(A)

4類聲環(huán)境功能區(qū)：指交通干線兩側(cè)一定距離之內(nèi),需要防止交通噪聲對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響的區(qū)域,包括4a類和4b類2種類型。4a類為高速公路、一級公路、二級公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市軌道交通(地面段)、內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域。

軌道南側(cè)房山區(qū)老年醫(yī)院和北側(cè)西蘭島小區(qū)室外應(yīng)執(zhí)行4a類標(biāo)準(zhǔn),即晝間≤70dB(A),夜間≤55 dB(A)。

3 聲學(xué)計算過程

3.1 采用直立式聲屏障計算過程

敏感點房山區(qū)老年醫(yī)院及蘇蘭島小區(qū)對應(yīng)聲學(xué)計算圖示如圖3所示。

圖3 敏感點聲學(xué)計算圖示(單位：mm)

按無限長線聲源,無限長隔聲屏障計算,各敏感點降噪效果見表3。

表3 不同高度隔聲屏障降噪量理論計算值 dB(A)

按無限長線聲源,有限長隔聲屏障進行修正,隔聲屏障的降噪效果如表4所示。

小結(jié)：根據(jù)以上計算結(jié)果,當(dāng)隔聲屏障達(dá)到一定高度(一般屏障高度常采用5～8 m)以后,已經(jīng)能大幅降低噪聲值,而再超過這一高度值,降噪效果提高不是很明顯。建議采用隔聲屏障高度為4.4 m(對西蘭島小區(qū)比3.4 m高屏障增加約1 dB降噪量,而對于5.4 m高屏障而言,降噪量增加不明顯)或3.4 m(現(xiàn)有直立式屏障高度),兩者都具有明顯的降噪效果。屏障安裝完畢后各敏感點噪聲值預(yù)期如表5、表6所示。

表4 不同高度隔聲屏障降噪效果 dB(A)

表5 隔聲屏障(高3.4 m)建完后各敏感點噪聲值 dB(A)

表6 隔聲屏障(高4.4 m)建完后各敏感點噪聲值 dB(A)

考慮到背景噪聲的影響,房山區(qū)老年醫(yī)院和西蘭島小區(qū)頂層室外晝間聲環(huán)境質(zhì)量接近或基本達(dá)標(biāo),但距離夜間達(dá)標(biāo)還有一定距離，因此,需對此段設(shè)立全封閉式隔聲屏障。

3.2 采用專業(yè)噪聲分析軟件預(yù)測結(jié)果

3.2.1 直立式聲屏障預(yù)測結(jié)果

安裝隔聲屏障后敏感點噪聲預(yù)測結(jié)果如圖4所示。

圖4 安裝直立式隔聲屏障后噪聲預(yù)測結(jié)果

3.2.2 全封閉式聲屏障預(yù)測結(jié)果

安裝隔聲屏障后敏感點噪聲預(yù)測結(jié)果如圖5所示。

圖5 安裝全封閉式隔聲屏障后噪聲預(yù)測結(jié)果

4 計算結(jié)果分析

(1)直立式聲屏障

采用直立式聲屏障無法滿足夜間繁盛點噪聲達(dá)標(biāo)要求,采用一定高度的聲屏障后,可基本滿足晝間達(dá)標(biāo)要求。

(2)全封閉式聲屏障

采用全封閉式聲屏障基本滿足夜間噪聲達(dá)標(biāo)要求,敏感點基本處于屏障的中心對應(yīng)區(qū)域。決定聲學(xué)效果的因素主要取決于屏障本身的綜合隔聲量(要求≥25dB(A))、固體聲傳遞和橋梁結(jié)構(gòu)噪聲(列車通過高架橋時,因車輪和軌道表面不規(guī)則產(chǎn)生振動,并向橋梁各構(gòu)件部位傳遞振動能,激發(fā)梁部、墩臺等振動,形成二次輻射噪聲)。

5 結(jié)語

通過計算和模擬,確定了本段聲屏障采用的類型。作為噪聲污染解決方案的必要手段,理論計算及專業(yè)噪聲分析軟件的模擬與環(huán)評工作相結(jié)合,將是一條合理高效解決噪聲污染問題的新方法。

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